CC BY
22
3. Крушенко Г.Г., Сабирова Д. Р., Петров С. А., Тал-дыкин Ю. А. Проблема воды // Вода и экология. Проблемы и решения. 2000. № 3. 28 с.
4. Терпугов Г.В., Мынин В.Н., Комягин Е.А., Аверина Ю.М., Скопин А.Л., Кабанов О.В. Бытовые водоочистные устройства, учебное пособие, РХТУ им. Д.И. Менделеева, М., 2008, 60с
5. Водоподготовка (www.aqua-therm.ru) под редакцией доктора технических наук, действительного члена Академии промышленной экологии С.Е. Беликова, Москва, 2007, Библиотека Акватерм.
ОПИСАНИЕ ИЗОТЕРМ АДСОРБЦИИ АНИЛИНА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
ДРОБЛЕНЫМИ АКТИВНЫМИ УГЛЯМИ
Беляева Оксана Владимировна
К.х.н., ФБОУ ВПО КемТИПП (университет), г. Кемерово
Черентаева Мария Андреевна
студент, ФБОУ ВПО КемТИПП (университет), г. Кемерово
АННОТАЦИЯ
Исследована адсорбция анилина из водных растворов активными углями, отличающимися сырьем, способом получения, характеристиками пористой структуры и химическим состоянием поверхности. Показано, что в исследованной области концентраций наблюдается полимолекулярная адсорбция анилина, реализуемая за счет специфического взаимодействия сорбент - сорбат. Изотермы адсорбции описаны с применением теорий Ленгмюра и БЭТ. Установлено, что сорбция анилина из разбавленных растворов наилучшим образом описывается моделью БЭТ.
ABSTRACT
Regularities ofaniline adsorption from aqueous solutions by activated carbons, which are distinguished by raw materials, method of obtaining, the characteristics of the porous structure and chemical state of the surface, were investigated. It is shown that in the investigated range of concentrations observed multimolecular adsorption of aniline, which is realized through the specific interaction between the sorbent - sorbate. The isotherms of aniline adsorption were described with application of theories of Langmuir and BET. It is established that hydrochloride pyridoxine sorption from diluted solutions in the best way is described by BET's model.
Ключевые слова: анилин, адсорбция, активные угли.
Keywords: aniline, adsorption, activated carbons.
Активные угли (АУ) широко используются для очистки природных и сточных вод от органических загрязнителей. При этом предполагают, что адсорбция органических компонентов протекает за счет дисперсионного взаимодействия. Однако наличие в структуре молекулы полярных функциональных групп может привести к образованию водородных или донорно-акцепторных связей с поверхностными соединениями кислорода, образованными в процессе получения активных углей.
Целью работы было исследование адсорбции анилина дроблеными активными углями, отличающимися сырьем и способом получения.
Объектами исследования выбраны активные угли марок АБГ и Пуролат-Стандарт, полученные карбонизацией и активацией в окислительной атмосфере в одну стадию, и КАД-йодный, произведенный по традиционной двустадийной технологии.
Удельная поверхность ^БЭТ), объём микро-(Умикро) и мезопор (Умезо) образцов АУ определялись по низкотемпературной адсорбции азота, суммарный объём пор - пикнометрическим методом по воде [2, 244], объём макропор (Умакро) рассчитывался по разнице между суммарным объёмом пор и суммой объёмов микро-
и мезопор. Общее количество титруемых кислотных и основных групп на поверхности адсорбентов оценивалось по реакции обмена с растворами NaOH (СОЕ OH-) и HCl (СОЕ H+) соответственно. Характеристики активных углей приведены в таблице 1.
Исследование пористой структуры и состояния поверхности адсорбентов показало значительные различия изученных характеристик. Установлено, что АБГ - мез-опористый сорбент с преобладающими на поверхности основными группами; у Пуролат-Стандарта отсутствуют микро- и мезопоры, а поверхностные группы преимущественно кислотного типа; КАД-йодный - микропористый уголь с приблизительно равным количеством кислотных и основных групп.
Адсорбция анилина изучалась в статических условиях в интервале концентраций 0.05 - 1.0 г/дм3, при соотношении навески адсорбента к объёму анализируемого раствора, равном 1:100. Равновесная концентрация анилина определялась по собственному поглощению растворов при 230 нм. Полученные изотермы адсорбции представлены на рисунке.
Характеристика углеродных сорбентов
Таблица 1
Марка АУ АБГ Пуролат-стандарт КАД-йодный
сырьё бурый уголь антрацит каменный уголь
карбонизация и активация одностадийная одностадийная двустадийная
SБЭТ, м2/г 412 311 657
Vмакро, см3/г 0.73 0.43 1.06
Vмезо, см3/г 0.24 - 0.09
Vмикро, см3/г 0.02 0.07 0.29
СОЕ, ммоль/г OH- 0.15 0.25 0.40
H+ 0.92 0.12 0.56
Изотермы адсорбции анилина на исследованных активных углях можно отнести к Н-3 типу по классификации Гильса [3, 22], что предполагает сильное специфическое взаимодействие сорбент - сорбат и начало полислой-ного закрепления анилина на поверхности активных углей.
Для количественного описания изотерм адсорбции в интервале области концентраций, отвечающих образованию монослоя анилина, была использована модель Ленгмюра, которая предполагает наличие определенного числа активных центров с одним и тем же сорбционным потенциалом [1, 75; 4, 575]:
Г = Г
КГС
Ь^р
1 + КьСр
(1)
где Г® - адсорбционная емкость заполненного монослоя, моль/г, Ср - равновесная концентрация, моль/дмЗ; КЬ -константа сорбционного равновесия для монослоя, дмЗ/моль.
Энергия Гиббса адсорбции рассчитывалась по формуле (2) [, 85]:
Ав = -ЯТ1п(к)
где ДG - энергия адсорбции, Дж/моль; Т - температура, К; К - константа, полученная из уравнения Ленгмюра.
Ср, ммоль/дм
Рисунок. Изотермы адсорбции анилина из водных растворов дроблеными активными углями
Количественное описание полимолекулярной сорбции использовали модель БЭТ [4, 575]:
КьСр
- О = ЯТ1п (к +1)
(1 - К3Ср )1 - К3Ср + КьСр)
Г = ,
'Б^рД1 ^Б^р ^^Ь^р/, (3) где KS - константа сорбционного равновесия для полимолекулярной адсорбции, дмЗ/моль.
Величину теплоты полимолекулярной адсорбции рассчитывали по формуле [1, 82]:
(4)
где К - константа, полученная из уравнения БЭТ, дмЗ/моль.
Для определения значений констант, входящих в уравнения изотерм Ленгмюра и БЭТ, и связанных с ними термодинамических характеристик использовали линеаризованные уравнения данных моделей. Полученные значения параметров адсорбции, а также коэффициенты корреляции представлены в таблице 2.
Таблица 2
Параметры адсорбции анилина из водных растворов АУ
параметр АБГ Пуролат-Стандарт КАД-йодный
Модель Ленгмюра
Г®, ммоль/г 0.73 0.30 1.02
- ДG, кДж/моль 25.55 21.17 21.89
Я2 0.99 0.99 0.98
Модель БЭТ
Г®, ммоль/г 0.53 0.31 0.77
^Ь, кДж/моль 27.28 20.64 23.00
-QS, кДж/моль 9.26 7.37 10.32
Я2 1.00 0.99 1.00
Значения коэффициентов корреляции (Я2) при линеаризации изотерм показывают, что адсорбция анилина с максимальной вероятностью описывается уравнением БЭТ.
Величины предельной емкости монослоя (Г®), рассчитанные с использованием моделей Ленгмюра и БЭТ, сопоставимы только для АУ марки Пуролат-Стандарт, что предполагает преимущественно мономолекулярную адсорбцию анилина на этом адсорбенте. Большое различие между рассчитанными по уравнениям Ленгмюра и БЭТ
значениями Г® (~ 35%) для АУ марок АБГ и КАД-йод-ный, связано, вероятно, с наличием микро- и мезопор в структуре данных адсорбентов.
Значения термодинамических характеристик взаимодействия сорбент - сорбат при образовании монослоя (ДG и QL) подтверждают предположение о сильной специфической адсорбции анилина, которая может быть реализована за счет сильной водородной связи аминогруппы или донорно-акцепторного взаимодействия п- электрон-
ной системы молекулы анилина с поверхностными соединениями кислорода кислотного и основного типа соответственно. Наибольшее значение этих параметров характерно для АУ с наивысшим суммарным количеством кислотных и основных поверхностных групп (АБГ). Образование второго слоя при полимолекулярной адсорбции (согласно значению QS) может происходить за счет диполь - дипольного взаимодействия (например, слабой водородной связи).
Проведенные исследования показали, что в исследованной области концентраций наблюдается полимолекулярная адсорбция анилина, реализуемая за счет специфического взаимодействия сорбент - сорбат. Адсорбция анилина из разбавленных растворов наилучшим образом описывается моделью БЭТ.
Список литературы
1. Kipling J.J. Adsorption from solution of non-electrolytes. London: Academic Press, 1965. - 159 p.
2. Когановский А.М., Клименко Н.А. и др. Адсорбция органических веществ из воды. Л.: Химия, 1990. -256с.
3. Парфит Г., Рочестер К. Адсорбция из растворов на поверхностях твёрдых тел: пер. с англ. М.: Мир, 1986. - 488с.
4. Котова Д.Л., Фам Тхи Гам и др. Описание изотермы сорбции гидрохлорида пиридоксина на клинопти-лолитовом туфе. / Сорбционные и хроматографиче-ские процессы. 2014. Т. 14. Вып. 4. С. 572 - 577.
ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА К ОЦЕНКЕ АНТИОКСИ-ДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ IN VITRO РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ И МАСЛЯНЫХ
ФИТОПРЕПАРАТОВ
Дадали Юрий Владимирович
Кандидат химических наук, доцент кафедры профилактической медицины и охраны здоровья, Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург, Россия
Дадали Владимир Абдулаевич
Доктор химических наук, профессор кафедры биологической и общей химии, Северо-Западный государственный
медицинский университет им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург, Россия
АННОТАЦИЯ
Нами предложена спектрофотометрическая методика оценки антиоксидантной активности растительных масел и индивидуальных гидрофобных антиоксидантов. Методика основана на ингибировании окисления изопропилбен-зола (кумола) антиоксидантами, содержащимися в растительных маслах. Спектрофотометрическую регистрацию процесса окисления и ингибирования окисления кумола проводили с использованием спектрофотометрического индикатора N,N'-дифенил-п-фенилендиамина, превращающегося под действием свободных алкильных и пероксильныхрадикалов кумола в N,N-дифенил-п-бензохинондиимин (поглощение при 450 нм). Инициация свободных радикалов кумола осуществлялась в ходе термического разложения на радикалы инициатора азо-бис-изобутиронитрила (АИБН). Предложенный метод может быть использован для исследования и оценки антиоксидантной активности in vitro различных растительных масел и масляных фитопрепаратов.
Ключевые слова: спектрофотометрическая методика, ингибирование окисления, изопропилбензол, кумол, кинетические кривые, антиоксидантная активность, константы скорости реакций, растительные масла. ABSTRACT
We propose spectrophotometry method of determination of antioxidative activity of vegetable oils and individual hydrophobe antioxidants. Method is based on inhibition by the oils antioxidants of isopropylbenzene. Spectrophotometric registration have been performed by using indicator N,N'-diphenil-p-phenylendiamine transformation to N,N'-diphenil-p-benzochinonediimine (absorbtion of light by 450 nm) under influence offree alkyl and peroxy radicals of isopropylbenzene is generated by decomposition of azo-bis(isobutironitrile). This method may be used for the investigation and estimating antioxidative activity in vitro of different vegetable oils and oils complex drugs.
Keywords: spectrophotometry method, inhibition of oxidation, isopropylbenzene, cumene, kinetic curves, antioxidant activity, velocity constants of reactions, vegetable oils.
Введение. В связи с разработкой рядом фирм целой серии фитопрепаратов на масляной основе и их выходом на фармацевтический рынок в настоящее время возникает насущная необходимость в разработке экспрессных методов оценки антиоксидантной активности и их стандартизации. Наиболее используемой в подобных исследованиях является газометрическая методика [1-2], применение которой затруднительно из-за отсутствия выпуска специального стандартного оборудования. Поэтому, целью настоящего сообщения явилась разработка более доступной, спектрофотометрической методики оценки in vitro анти-оксидантной активности растительных масел для их стандартизации.
Цепная реакция свободно-радикального окисления кумола, обычно применяемая для изучения антиоксидант-ных свойств веществ в газометрической методике [1-2], может быть положена в основу оценки АОА неполярных гидрофобных антиоксидантов и растительных масел спек-трофотометрическим методом, если в качестве СФ-инди-катора использовать ловушку радикалов ^№-дифенил-п-фенилендиамин (ДФФД) [3]. Одна молекула ДФФД способна быстро восстанавливать два алкильных R• или пероксильных радикала кумола RO2•, окисляясь до дифенил-п-бензохинондиимина (ДФБХД) с максимумом поглощения при 450 нм [4].
