CC BY
8
УДК [615.46.014.47:615.28]:546.26
М.С. Дроздецкая, M.S. Drozdetskaya, e-mail: [email protected] Л.Г. Пъяиова, L.G. Pyanova, e-mail: [email protected] А.Б. Седанова, A.V. Sedan ova, e-mail: [email protected] Институт проблем переработки углеводородов СО РАН, г. Омск, Россия Institute of Hydrocarbons Processing SB RAS. Omsk. Russia
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УГЛЕРОДНОГО СОРБЕНТА, МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОЛИМЕРОМ ГЛИКОЛЕ вой кислоты
STUDY OF THE PHYSIC ОС HEMIC AL PROPERTIES OF CARBON SORBENTS MODIFIED WITH GLYCOLIC ACID POLYMER
Модифицирована поверхность гемосор&енга углеродного ВНШГГУ-1 полимером глкколевон кислоты. Способ модифицирования включает пропитку углеродного гемосорбента водным раствором гднколевон кислоты с последующей попнконденсацней. Изучены физико-химические свойства модифицированного сорбента и
264
доказана полнот протекания процесса модифицирования. Модифицированный сорбент представляет большой интерес для аппликационной медицины.
The carbon hemosorbent VNLL1 U-l saiface wai modified by impregnation with a solution of glycolic acid followed by polycondeasation. The modification caibou sorbents was proved using a complex of physicockemical methods. The modified boibent is promising materials for application medicine.
Ключевые слова: углеродный сорбент, гликолевая кислота, физико-химические свойства, поликоноел-
Keywonds: carbon sortent, giycolic acid, physicochemicaiproperties, potycondensaBon
Углеродные сорбенты широко используются для сорбшш токсичных веществ различной молекулярной массы. Особый интерес представляет разработка углеродных сорбентов для аппликационной медицины [1,2].
Известно, что гликолевая кислота, а также ее производные (олнго-, полимеры) являются биологически ангинными соединениями. Данные материалы разрешены к применению в медицине (нетоксичны, биосовместимы и др.) [3].
Цель работы - изучение физико-химических свойств углеродного сорбента, модифицированного полимером гликолевой кислоты
Исходным материалом дтя модифицирования был выбран гемосорбент углеродный ВНИИТУ-1 (регистрационное удостоверение № ФСР 2008/03492 от 01.03.2010), полученный в Институте проблем переработки углеводородов СО РАН (ИГШУ СО РАН). Гемосорбент характеризуется развитой мезопористой структурой, низким содержанием золы - менее 0,15%, определенным фракционным составом и удельной плошадью поверхности (табл. 1).
Таблица 1
Характеристики гемосорбеита углеродного ВНИИТУ-1
Углеродный сорбент ВНИИТУ-1 Гранулометрический состав, % Удельная площадь поверхности. ъг/г Удельный объем пор, cmj/T Зола
1Д5 мм 1,00 мм 0,63 мм 0.50 мм 377 0,624 0,09
2,8 53,6 43,3 0,3
Способ модифицирования представляет собой пропитку- гранул углеродного гемосор-бента 50% водным раствором гликолевой кислоты (заполнение пор по влагоемко сги, статические условия) в течение 8 часов при комнатной температуре. Соотношение гемосорбент : раствор ПЕС составляет 1:1. Затем проводится сушка в течение часа при 105±5 °С. Поликонденсация гликолевой кислоты на углеродном гемосорбенге проводится в 2 стадии: при температуре 195±5 °С в течение 1 часа и при температуре 225±5 °С - не менее 5 часов.
Модифицированный сорбент исследован комплексом физико-химических методов: растровой электронной микроскопией, низкотемпературной адсорбцией азота, элементным, термическим анализами; ИК-, ЯМР спектроскопией.
Текстурные характеристики (удельная площадь поверхности, суммарный объем пор и распределение пор по размерам) определены по изотермам адсорбции-десорбции азота с использованием анализатора «Сепиш 2380» (С ША) Расчет величины удельной птощади поверхности проведен по уравнению БЭТ (табл. 2).
Из анализа текстурных характеристик следует, что при модифицировании значительно снижается удельная площадь поверхности н суммарный объем пор по сравнению с исходным сорбентом. При этом сохраняется характер мезопористой структуры.
Морфология (рельеф поверхности) исследуемых образцов углеродного сорбента изучена методом растровой электронной микроскопии с использованием электронного микроскопа 15М-646011\г «ЛЮЬ». Электронно-микроскопические снимки гранул поверхности исследуемых образцов представлены на рисунке 1.
Таблица 2
Текстурные характеристики исследуемых образцов
Образец Удельная площадь поверхности, уг/г Суммарный объем пор. см7г Объем микропор. см3/г Объем мезопор. см3* Объем макропор, см3*
Исходный углеродный сорбент 377 ±5 0,624 0.008 0,616 -
Модифицированный сорбент 205 ±2 0.404 0.007 0.400 -
При небольших увеличениях (75-1000 раз) нет существенных различий между исходным и модифицированным образцами, т.е. размер и форма гранул сохраняются. При высоком разрешении и увеличении более 1000 раз на поверхности модифицированного сорбента следует отметить изменение морфологии (рельефа). На углеродной поверхности наблюдаются мелкие полимерные частицы размером менее 0,5 мкм. Они распределены в виде неравномерной полимерной пленки преимущественно в дефектах поверхности - трещинах, порах и т.п.
г) Д) е)
Рис. 1. Электронно-микроскопические снимки гранул поверхности исследуемых образцов при различном увеличении: а. б. в - исходный углеродный сорбент: г.д.е - модифицированный углеродный сорбент
Элементный состав исследуемых образцов определен с помощью CHNOS анализатора Vano El Cube «Elementar» (таблица 3). Анализ полученных данных показал, что в результате модифицирования снижается общее содержание углерода (от 98,46% до 88,96%) и заметно повышается содержание кислорода (от 0,96% до 8,2%) для модифицированного сорбента.
Для исследуемых образцов получены термогравиметрические кривые на приборе DTG-60 Н «Shimadzu». определен температурный интервал разложения полимера глшсоле-вой кислоты. В отличие от исходного гемосорбента ятя образца сорбента, модифицированного гликолевой кислотой с ее последующей поликонденсацией, имеется выраженный эк-зоэффект в диапазоне температур 280-320 °С (рис. 2). По литературным данным присутствие данного пика на термограмме объясняется разложением и деструкцией нанесенного полимера гликолевой кислоты [4].
Тайхица 3
Результаты элементного анализа исследуемых образцов
Образец Содержание элемента. %
С Н 5 О ИТОГО:
Исходный углеродный сорбент 98,4б±0.2б 0,27±0,08 0,22±0,08 0,9б±0.07 99,9ЫД,12
Модифицированный сорбент 88,9б±0,32 0,70=0,02 0,09±0,03 8,2±0,20 97,95=1=0.14
Изучены физико-химические свойства модифицированного сорбента. Установлено, что модификатор нанесен на углеродную поверхность в виде неравномерной полимерной пленки. Модифицированный углеродный сорбент имеет большее содержание кислород содержащих групп по сравнению с исходным. Исследование текстурных характеристик указывает на снижение удельной площади поверхности модифицированного сорбента. Данные термического анализа подтверждают наличие модификатора на поверхности.
ОгТОА тдЛпк)
0.20
0.00
-0.20
-0.40
Рис. 2. Термограмма модифицированного образца углеродного сорбента
Таким образом, результаты физико-химических методов исследования доказывают полноту проведения процесса модифицирования. Полученные образцы модифицированного углеродного сорбента перспективны для применения в аппликационной медицине.
Библиографический список
1. Николаев, В. Г. Гемосорбпия на активированных углях I В. Г. Николаев,
B. В. Стрелко. - Киев : Наукова думка, 1979. -238 с.
2. Эфферентная терапия (в комплексном лечении внутренних болезней) / под ред. А. Л. Костюченко. - М. : Фолиант, 2003. - 432 с.
3. Кедик, С. А. Полимеры для систем доставки лекарственных веществ пролонгированного действия (обзор). Полимеры и сополимеры молочной и гликолевой кислот 3 /
C. А. Кедик Н Разработка и регистрация лекарственных средств. - 2013. - № 2 (3). - С. 18-35.
4. Karsten. Schwarz. A detailed characterization of polyglycolide prepared by solidstate polycondensation reaction / Karsten Schwarz, Matthias Epple H Macromol. Chan. Phys - 1999. -V. 200. - P. 2221-2229.
268
