CC BY
27
мальной прочностью, минимальными гигроскопичностью и слёживаемо-стью. Это продукт, приготовленный на основе фосфатно-аммиачной пульпы с мольным отношением [NH3]:[H3PO4] от 1,6 до 1,7.
Библиографические ссылки
1. Позин М.Е. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот), ч.1, изд. 4-е, испр. Л., Изд-во «Химия», 1974.
2. А.Т. Зотов. Мочевина. Госхимиздат. М., 1963.
3. ГОСТ 21560.2-82. Удобрения минеральные. Метод определения статической прочности.
4. Физико-химическая механика природных дисперсных систем/ Под ред. Е.Д. Щукина, Н.В. Перцова, В.И. Осипова, Р.И. Злочевской. - М.: Изд-во МГУ, 1985.
5. Г.Х. Черечес, Н.И. Воробьёв, О.Б. Дормешкин, А.Н. Гаврилюк. Исследование влияния карбамида на растворимость в системе NH4H2PO4 -(NH4)2HPO4 - H2O. Ресурсо- и энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные технологии: материалы Междунар. Науч.-техн. Конф., Минск, 2010.
6. С.Я. Шпунт, В.М. Борисов, З.И. Гусева, З.Л. Ленева, А.В. Подлесская. Исследование растворимости и устойчивости фосфатов и хлоридов калия, аммония и мочевины в процессе получения карбоаммофоски. Комплексные удобрения. Труды НИУИФ. Выпуск 221. Под редакцией д.т.н., профессора В.М. Борисова. Москва, 1973.
7. Кувшинников В.И. Минеральные удобрения и соли: Свойства и способы их улучшения. - М., Химия, 1987.
8. В.М. Борисов, Ю.В. Ажикина, Л.С. Герке, Н.С. Ларин, Е.П. Смирнова, З.И. Соловьёва. Физико-химические исследования получения новых видов гранулированных комплексных удобрений на основе мочевины и фосфатов аммония. Комплексные удобрения. Труды НИУИФ. Выпуск 221. Под редакцией д.т.н., профессора В.М. Борисова. Москва, 1973.
УДК 541.183:612.111.11
Г.Р. Гараева, A.A. Степанов, Т.Г. Царькова1, М.М. Гольдин, Ю.А.Курилкин
Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, Москва, Россия Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
АДСОРБЦИЯ СВОБОДНОГО ГЕМОГЛОБИНА НА АКТИВИРОВАННЫХ УГЛЯХ И ТЕРМОРАСШИРЕННОМ ГРАФИТЕ
Исследована адсорбция свободного гемоглобина из водных растворах на активированных углях и термически расширенном графите. Выявлен наиболее активный адсорбент (уголь СКТ-6А). С помощью измерений эффективных чисел электронов показано, что адсорбция свободного гемоглобина на углях сопровождается переносом электронов.
Adsorption of free hemoglobin on activated carbons and thermally expanded graphite from aqueous solutions was investigated. It was obtained that carbon SKT-6A is most active sorbent. It was obtained by effective numbers of electrons method that electron transfer occurs during adsorption of free hemoglobin on activated carbon.
При оказании экстренной медицинской помощи особое место занимает процесс гемотрансфузии (переливания крови). В случае массивной кровопотери требуется переливание цельной крови или ее компонентов. Однако переливание донорской крови в объемах более 1 л сопряжено с опасностью возникновения осложнений, вызванных отторжением чужеродной крови. Поэтому в настоящее время, как правило, используют реинфузию, то есть возврат пациенту собственной крови или плазмы крови, излившейся в полости при повреждениях внутренних органов [1]. Однако этот процесс часто осложняется тем, что при заборе аутокрови и разделении ее на форменные элементы и плазму в полученной плазме накапливается значительное количество свободного гемоглобина. Это делает плазму непригодной для реинфузии.
В связи с тем, что в настоящее время не существует эффективных способов удаления свободного гемоглобина, исследована возможность очистки плазмы крови с помощью плазмосорбции.
Известно, что молекула свободного гемоглобина состоит из белковой части (глобин) и небелковой части (гем). Известно также, что белки адсорбируются на активированных углях, поэтому было предположено, что угли можно использовать в качестве сорбента.
Первоначально было решено изучить возможность адсорбции гемоглобина активированными углями из водных растворов. Образцы активированных углей погружали в раствор, содержащий свободный гемоглобина, в соотношении 1 часть угля на 10 раствора. Исходную и конечную концентрации гемоглобина определяли спектрофотометрически, используя карбонатный метод, описанный в [2]. Также измеряли величину потенциала угля при разомкнутой цепи (ПРЦ) относительно хлорсеребряного электрода сравнения.
В качестве объектов исследования были выбраны активированные угли марок АГ-3, СКТ-6А и ВСК-А. Выбор указанных марок углей был обусловлен тем, что эти угли выпускаются в настоящее время в России промышленно.
При проведении указанных выше экспериментов была выявлена разница в адсорбционной активности выбранных марок углей (табл. 1):
Таблица 1
Сравнение марок активированных углей при адсорбции гемоглобина из водного раствора
Марка угля Потенциал угля, мВ Убыль гемоглобина
до адсорбции после адсорбции % мг/г угля
АГ-3 105 119 2,20 0,60
ВСК-А 52 62 2,23 0,71
СКТ-6А 221 232 6,26 2,34
Из данных, представленных в табл. 1 видно, что среди исследованных углей наибольшей активностью по отношению к свободному гемоглобину обладает СКТ-6А.
Отметим, что величины ПРЦ всех исследованных углей после адсорбции гемоглобина сместились в положительную область.
Для прояснения механизма взаимодействия гемоглобина с адсорбентом было решено использовать теорию об эффективных числах электронов, принимающих участие в акте адсорбции, разработанную Б.М.
Графовым [3]. Измерение величины эффективных чисел электронов может позволить определить наличие и направление процесса переноса электронов при адсорбции свободного гемоглобина.
Величины эффективных чисел электронов определяли согласно методике, описанной в [4], разработанной на основе представлений А.Н. Фрумкина и Б.М. Графова [3,5,6], по формуле: N = (СОТАБ)/(ГАГ),
где Ые - эффективное число электронов, необходимое для элементарного акта адсорбции или фарадеевского процесса, - дифференциальная емкость материала (Ф), АБ - изменение потенциала при акте адсорбции за время t (В), Б - постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), АГ - изменение гиббсовской адсорбции адсорбата за время t (моль).
Для расчета эффективных чисел электронов с помощью данного уравнения экспериментально определяли величины сдвигов стационарных потенциалов (АБ) сорбента и соответствующие величины гиббсовской адсорбции (АГ), измеренные по убыли концентрации гемоглобина из раствора.
Необходимые для расчета эффективных чисел электронов величины дифференциальной емкости используемых сорбционных материалов определяли с помощью циклической вольтамперометрии. Определенная таким способом средняя дифференциальная емкость для угля АГ-3 составила 57Ф/г, СКТ-6А - 30 Ф/г, ВСК-А - 75 Ф/г.
Оказалось, что в процессе адсорбции гемоглобина на углях АГ-3, ВСК-А и СКТ-6А величины эффективных чисел электронов составили 800, 713и 89 электронов соответственно.
Отметим аномально высокие значения N для процесса адсорбции свободного гемоглобина из водного раствора. Было предположено, что полученные величины чисел электронов могут быть обусловлены взаимодействием различных функциональных групп белковой части молекулы с поверхностными соединениями активированных углей.
Поскольку полученные значения N являются положительными, вероятно, что адсорбция свободного гемоглобина на поверхности активированного угля сопровождается переносом электронов с угля-сорбента на молекулу гемоглобина, то есть имеет место процесс восстановления молекулы гемоглобина при адсорбции.
Таким образом, данный пример иллюстрирует возможности применения метода расчета эффективных чисел электронов для прояснения механизма взаимодействия адсорбата с адсорбентом.
Чтобы избежать влияния поверхностных соединений на процесс адсорбции свободного гемоглобина, были также проведены эксперименты на терморасширенном графите (ТРГ), поскольку этот углеродный материал не содержит поверхностных соединений [7]. Эти эксперименты были проведены при поляризации в потенциостатическом режиме в диапазоне потенциалов от -300 до 600 мВ, что позволило рассчитать значения чисел электронов, переносимых при адсорбции свободного гемоглобина, с помощью закона Фарадея.
Адсорбцию свободного гемоглобина проводили в цилиндрической ячейке с разделенным катодным и анодным пространством. Основные характеристики процесса адсорбции свободного гемоглобина из водного раствора на поверхности поляризованных извне образцов ТРГ представлены в табл. 2. Значения скорости адсорбции приведены в расчете на 1 грамм ТРГ.
Таблица 2. Основные характеристики процесса адсорбции свободного _гемоглобина из водного раствора поверхностью ТРГ_
Потенциал, мВ Убыль гемоглобина Am, мг Q, Кл Число электронов Ne
% мг/г ТРГ
-300 3,08 5,14 0,710 0,159 150,7
-200 0,32 0,49 0,066 1,461 14910,2
-100 2,92 3,97 0,554 2,641 3211,0
100 3,55 6,05 0,824 0,015 12,28
200 2,92 5,00 0,710 0,01 9,08
300 0,54 0,81 0,108 1,453 1599,0
400 0,94 1,39 0,186 1,563 5659,3
600 0,91 1,51 0,206 0,004 12,1
Оказалось, что при адсорбции свободного гемоглобина на ТРГ при
внешней поляризации действительно протекают фарадеевские превращения свободного гемоглобина на поверхности ТРГ. Как видно из данных в табл. 2, значения чисел электронов для процесса адсорбции свободного гемоглобина из водного раствора в указанных условиях составляют от нескольких десятков до нескольких тысяч единиц на одну молекулу гемоглобина. Таким образом, полученные ранее на активированных углях высокие значения эффективных чисел электронов, переносимых при адсорбции свободного гемоглобина при разомкнутой цепи (до 800 единиц), подтверждаются экспериментально независимым методом.
Библиографический список:
1. Практическая трансфузиология. Под ред. Козинца Г.И. М.: Практическая медицина, 2005. 544 с.
2. Harboe M. A method for determination of hemoglobin in plasma by near-ultraviolet spectrophotometry // Scand. J. Clin. Lab. Invest. 1959. V. 11. N 1. P. 66-70.
3. Grafov B.M., Elkin V.V. Impedance spectroscopy of an ideally polarizable electrode // J. Electroanal. Chem. 1991. V. 304. N 1. P. 31-40.
4. Хубутия М.Ш., Гольдин М.М., Курилкин Ю.А. и др. Оценка соотношения адсорбционных и электрохимических процессов при взаимодействии гемосорбентов из активированных углей с органическими токсикантами // Химическая промышленность сегодня. 2011.№ 7. С. 51-55.
5. Фрумкин А.Н., Пономаренко Е.А., Бурштейн Р.Х. Хемосорбция кислорода и адсорбция электролитов на активированном угле // Доклады АН СССР. 1972. Т. 149. С. 1123-1126.
6. Фрумкин А.Н., Мелик-Гайказян В.И. Определение кинетики адсорбции органических веществ по измерениям емкости и проводимости границы электрод -раствор переменным током // Доклады АН СССР. 1951. Т. 77. № 5. С. 855-858.
7. Яковлев А.В., Финаенов А.И., Забудьков С.Л., Яковлева Е.В. Терморасширенный графит: синтез, свойства и перспективы применения // Журнал прикладной химии. 2006. Т. 79. № 11. С. 1741 - 1751.
