CC BY
38
Химическая технология
73
УДК 541.123.28 +544.431.15
Л. Л. Прилепская, Е. О. Акентьев, В. О. Киямов
О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОВЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ
Многие процессы в химической технологии и биосистемах являются сложнейшей совокупностью сопряженных химических превращений с участием различных типов частиц, в том числе и свободных радикалов [1]. Свободнорадикальные частицы представляют большой интерес, например, в процессе переработки твердых горючих ископаемых, когда происходит термическая деструкция органической массы угля [2-4], либо возникают при действии инициаторов (02, O3, NO2 и др.), фотолизе, радиолизе, одноэлектронном переносе с ионов переходных металлов на органические соединения. В биосистемах их чрезмерное накопление может привести к переходу процесса в нестационарный режим с возникновением мутаций в генном аппарате клетки, патологическим изменениям (канцерогенезу, лучевым заболеваниям и проч.) и гибели организма [5]. Поэтому для стабилизации радикалов и их дезактивации в живых организмах функционируют защитные системы, к которым относятся различные антиоксиданты - ингибиторы свободнорадикальных процессов (1пН), которые имеют подвижный атом водорода, способный вступать в реакции взаимодействия с пероксидными радикалами [6]:
Я02 + 1пН ^ ЯООН + 1п Радикал 1п должен обладать низкой химической активностью, в противном случае не произойдет обрыва цепи, что приведет к возрастанию концентрации новых радикалов:
1п* + ЯН ^ 1пН + Я'
Вследствие этого использование сложных ин-
гибиторов не всегда эффективно для стабилизации радикалов и подавления свободнорадикальных процессов.
В [7] рассмотрена принципиальная возможность использования для торможения свободнорадикальных процессов в биосистемах молекулярного водорода, который имеет ряд неоспоримых преимуществ в сравнении с природными и синтетическими антиоксидантами, прежде всего благодаря его экологической чистоте в отношении живых организмов. При этом исключается образование радикалов 1п, из-за токсичности которых приходится уменьшать дозу ингибитора, в результате чего снижается эффективность препарата при лечении перечисленных патологий.
Однако применение молекулярного водорода для торможения свободнорадикальных процессов затруднено вследствие его низкой растворимости в жидких фазах и прочности химической связи между атомами. В биосистемах эта проблема решается благодаря наличию арсенала различного рода энзимов, которые способны катализировать процессы гидрирования.
Для изучения влияния водорода на механизм различных окислительно-восстановительных и свободнорадикальных процессов, в том числе протекающих в биологических объектах, необходима надежная методика определения растворимости газов и свойств газовых растворов и эмульсий. Существующие методы [8] связаны с кипячением жидкости для выделения растворенных газов, их улавливанием и измерением объема. Не-
Рис. 1. Схема установки по определению растворимости газа в жидкости
74
Л. Л. Прилепская, Е. О. Акентьев, В. О. Киямов
Рис. 2. Динамика растворимости водорода в жидкой фазе
достатком их является одновременное испарение жидкости, возможность ее разложения и изменения структуры при нагревании. Иногда используют косвенные методы, наблюдая за изменением каких-либо характеристик, например, плотности, электропроводности и других свойств, связанных с газосодержанием. Это сопряжено с определенными трудностями и не обеспечивает достаточную точность определений.
Разработанный нами проточно-циркуляционный метод прямого определения растворимости газов в жидких средах не требует кипячения газового раствора; исследование производится на установке проточного типа в замкнутой системе, что позволяет определять поглощение газов в динамических условиях. Схема состоит из реактора с исследуемой жидкой фазой, электролизера для получения газа, рабочего газоанализатора (ГА-1) для отбора и замера его объема, газоанализатора (ГА-2) для обеспечения замкнутости системы, который дает возможность перекачивать газ из
реактора в рабочий газоанализатор (рис. 1).
Используемый в качестве газовой фазы водород образуется в электролизере на катоде. После продувки системы в газоанализатор ГА- 1 отбирается определенный объем газа, который затем перекачивается через барботажную трубку в реактор с фиксированным объемом жидкости. Выходящий из реактора газ собирается в газоанализаторе ГА-
2, а затем после переключения кранов поступает в ГА-1. Далее цикл повторяется. После определенного числа перекачиваний производится замер объема оставшегося газа.
На рис. 2 показана кривая динамики поглощения газа через определенное количество циклов его перекачивания.
Применение данной методики целесообразно при изучении влияния различных физикохимических факторов на растворимость водорода и других газов в воде и водных растворах, которые затем могут быть использованы для ингибирования свободнорадикальных процессов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Эмануэль Н. М. Общая закономерность изменения содержания свободных радикалов при злокаче-
ственном росте // ДАН СССР. _ 1974. _ Т. 217. _ № 1. _ С. 245 _ 248.
2. Камнева А. И. Химия горючих ископаемых. - М.: Химия, 1974. - 272 с.
3. ГрязновН.С. Пиролиз углей в процессе коксования. - М.: Металлургиздат, 1983. - 184 с.
4. Русчев Д. Д. Химия твердого топлива. - Л.: Химия, 1976. - 254 с.
5. Биоантиоксиданты в лучевом поражении и злокачественном росте / Е. Б. Бурлакова, А. В. Алесен-ко, Е. М. Молочкина и др. - М.: Наука, 1975. - 214 с.
6. Свободные радикалы в биологии / Под ред. Н.М. Эмануэля : - М.: В 2 т. Мир, 1979. - Т. 1. - 311 с.
7. Прилепская Л. Л. Особенности стабилизации свободнорадикальных процессов в углях и биосхемах // Вестн. Кузбасского гос. тех. унив., 2004, №5 - С. 69-71.
8. Краузер Б., Фримантл. Химия. Лабораторный практикум. - М.: Химия, 1995. - 320 с.
□ Авторы статьи:
Прилепская Акентьев Киямов
Людмила Львовна Евгений Олегович Валерий Олегович
- канд. техн. наук, доц. каф. химии и - студент гр. ХМ-051 КузГТУ - студент гр. ХМ-051 КузГТУ
технологии неорганических веществ Тел. 8 904 377 7757; Тел. 8 951 176 4282 .
КузГТУ . Тел. 8 (3842)- 58-05-76
