Научная статья на тему 'Сравнительная характеристика методов выделения гуминовых кислот из торфов с целью получения гуминовых препаратов'

Сравнительная характеристика методов выделения гуминовых кислот из торфов с целью получения гуминовых препаратов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
2000
568
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТОРФ / ПРИРОДНЫЕ ГУМИНОВЫЕ КИСЛОТЫ / МЕТОДИКА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ПИРОФОСФАТОМ НАТРИЯ

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Гостищева Мария Владимировна, Федько Ирина Валерьевна, Писниченко Елена Олеговна

В работе представлен сравнительный анализ различных методик определения фракционно-группового состава органического вещества торфа, в частности гуминовых кислот, и выбран наиболее оптимальный способ их выделения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Гостищева Мария Владимировна, Федько Ирина Валерьевна, Писниченко Елена Олеговна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF METHODS EXTRACT HUMIC ACID FROM PEAT FOR RECEIVE HUMIC PREPARATIONS

The work includes comparative analysis of different methods defining fractional compound of peat organic matters, such as humic acid. As a result was defined an optimal way to extract these organic matters.

Текст научной работы на тему «Сравнительная характеристика методов выделения гуминовых кислот из торфов с целью получения гуминовых препаратов»

УДК: 631.41:631.417

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ ВЫДЕЛЕНИЯ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ИЗ ТОРФОВ С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ

М.В. Гостищева, И.В. Федько, Е.О. Писниченко

В работе представлен сравнительный анализ различных методик определения фрак-ционно-группового состава органического вещества торфа, в частности гуминовых кислот, и выбран наиболее оптимальный способ их выделения.

Разнообразие природных гуминовых кислот (ГК) велико, и выделение их вследствие весьма легкой изменяемости затруднено, а обнаружение и идентификация основываются только на методах выделения. Единственным реальным признаком, используемым в практической деятельности, считается способность ГК растворяться в щелочах и образовывать осадки при подкислении среды. Но сегодня существует великое многообразие методов выделения гуминовых кислот, наиболее распространенные - методы извлечения растворами щелочей и щелочных солей, менее известные - способы извлечения органическими растворителями.

Последняя группа методов основана на применении органических растворителей - бромистого ацетила, водного диоксана, фурфурола, аминов и аминоспиртов жирного ряда. Они мало изучены и основаны лишь на допущении, что все органическое вещество твердого торфа, за исключением ГК, растворяется в бромистом ацетиле. Наоборот, в водном диоксане, фурфуроле и других растворителях растворимы только ГК, в то время как другие составные части торфа остаются нерастворившимися [1].

Предполагается, что выделенные этими методами ГК являются более чистыми и менее измененными, чем при выделении щелочными растворами. Однако исследование отношения ГК к перечисленным растворителям показало, что они лишь частично растворяются в диоксане, ацетоне. В этих же растворителях растворяется часть остальной органической массы торфа. Поэтому применение органических растворителей не может быть рекомендовано для извлечения ГК из торфов.

Наиболее распространенные методы основаны на растворении гуминовых кислот в водных растворах щелочей и щелочных солей с образованием растворимых гуматов и подкислении раствора для осаждения свободных гуминовых кислот [1-5]. Для этого применяют гидро-ксиды натрия и калия, аммиак, соду, фтористый натрий, уксуснокислый, щавелевокислый и пи-рофосфорнокислый натрий, щавелевокислый аммоний. Причем для извлечения гуминовых кислот едкий натрий может применяться в различных концентрациях: 0,08 % или 0,02н; 0,4 % или 0,1 н; 0,5 %; 0,8 %; 1 %; 2 %; 4-10 %. А количество требуемых щелочных обработок может составлять: 4-10; 3-4; 2; 1. Экстрагирование может проводиться при 20°, 4°, 80° и 100° С. Применение кипящего щелочного растворителя способствует извлечению гуминовых кислот, теряющих растворимость при высушивании, но усиливает растворимость битумов и пектинов. Сушка выделенных гуминовых кислот, склонных к окислению и разложению, проводится при температуре 30-40°, 60°, 70°, 80°, 105° и даже при 140° С.

Из всего многообразия методов изучения группового состава органического вещества торфов наиболее часто используемыми являются метод Инсторфа, метод С.С. Драгунова, метод Н.Н. Бамбалова, метод И.В. Тюрина, метод Понамаревой-Николаевой, метод Кононовой-

Бельчиковой, метод Ефимова-Васильевой, различающиеся прежде всего последовательностью выделения отдельных групп органического вещества, а также составом и концентрацией применяемых растворителей. Традиционным методом, широко применяемым при оценке качества торфа и сапропеля как сырья химической промышленности, является метод Ин-сторфа. Он состоит в последовательной экстракции навески торфа горячим бензолом, горячей водой и соляной кислотой, затем горячей щелочью и 80 %-й серной кислотой. При этом происходит значительное изменение состава и структуры органических соединений торфа, искажаются их природные особенности. Особенно сильным изменениям подвергаются гуминовые вещества - происходит их частичный гидролиз, сопровождающийся «искусственной гумификацией» веществ неспецифической природы.

При изучении состава органического вещества торфа наибольшее распространение получил метод В.В. Понаморевой и Т.А. Николаевой, позволяющий дополнительно провести фракционирование гуминовых кислот. Он близок к схеме фракционирования органического вещества И.В. Тюрина, широко применяемой в почвоведении при анализе фракционно-группового состава органического вещества минеральных почв, и поэтому позволяет сопоставить результаты. Выделению гуминовых кислот здесь предшествует кислотный гидролиз, и результаты более достоверно отражают истинный состав органического вещества. При этом выделяют три фракции гуминовых кислот и четыре фракции фульвокислот, различающихся строением и характеризующих особенности гуминового комплекса торфа. Главное отличие схемы Понаморевой-Николаевой от схемы Тюрина состоит в том, что исключена длительная попеременная обработка сырья кислотой и щелочью, которая приводит к частичному гидролизу гуминовых кислот и требует неоправданно длительного времени проведения анализа.

Следует отметить, что еще одной достаточно широко используемой при изучении органического вещества торфа является методика В.Н. Ефимова и М.Г. Васильевой. Согласно этой методике извлечение гуминовых веществ проводится пирофосфатом натрия, так как даже сравнительно мягкая обработка торфа 0,1 н ЫаОН приводит к искусственной гумификации растительных остатков торфа. По данным И.Д. Комиссарова и Т.А. Кухаренко особенностью пиро-фосфата натрия как экстрагента является его способность извлекать не только «свободные» гуминовые кислоты, но и связанные с минеральными компонентами сырья, если предварительно не был проведен кислотный гидролиз. Метод Ефимова-Васильевой позволяет получить препараты гуминовых кислот со структурой, близкой к естественной, и изучить их особенности.

Также для извлечения гуминовых кислот без значительного изменения их строения применяют метод С.С. Драгунова. По методу С.С. Драгунова сырье обрабатывают этиловым спиртом. При этом удаляют вещества, растворимые в спирте, и в мягких условиях идет обезвоживание торфа. Далее обезвоженное сырье экстрагируют бензолом. Остаток последовательно обрабатывают 0,02н ЫаОН, 4 %-й соляной кислотой и 80 %-й серной кислотой. Метод С.С. Драгунова отличается от метода Инсторфа последовательностью выделения гуминовых кислот и применением более слабых растворов щелочей. Однако и метод С.С. Драгунова оказывается довольно жестким и не позволяет обнаружить изменения в составе торфа. Это в первую очередь касается таких соединений, как легкогидролизуемые вещества, гуминовые и фульво-кислоты, в составе которых происходят изменения в процессе выделения. Эти изменения обусловливают переход части соединений углеводного комплекса в ГК и наоборот. Поэтому для

анализа торфяных почв Н.Н. Бамбаловым [5] предложена модифицированная схема С.С. Дра-гунова, заключающаяся в определении легкогидролизуемых веществ, гуминовых и фульвокис-лот из трех независимых навесок. Так как определяемые группы соединений не замыкаются на одну навеску, то баланс в общем случае не равен 100 % и состав торфяной почвы характеризуется независимыми показателями легкогидролизуемых, гуминовых и фульвокислот. Бамба-лов Н.Н. предлагает извлекать гуминовые кислоты нейтральным раствором пирофосфата натрия при 20-25°С из предварительно обезбитумизированного хлороформом торфа, параллельно проводится извлечение гуминовых веществ щелочью и получение фракций легкогидроли-зуемых и водорастворимых веществ. Дроздовой Т.В. было замечено, что даже однократная обработка торфа нейтральным раствором пирофосфата натрия позволяет полностью извлечь гуминовые вещества, которые в торфе находятся или в свободном состоянии, или в форме гу-матов поливалентных металлов. Основными преимуществами данного метода по сравнению с другими мягкими способами извлечения гуминовых кислот являются следующие: методика достаточно удобна и не требует сложного оборудования; извлечение и высушивание гуминовых кислот проводится при невысоких температурах (20-25, 30-40°С), что способствует получению неизмененных и неокисленных гуминовых кислот с хорошими качественными характеристиками (высокое содержание функциональных групп, особенно карбоксильных и хиноидных, обеспечивающих высокую концентрацию парамагнитных центров в молекуле гуминовых кислот, и азота). В работах томских ученых [6] было доказано, что количественные и качественные показатели функциональных групп отвечают за биологическую активность ГК. Наличие функциональных групп и парамагнитных свойств свидетельствует о том, что ГК могут играть роль «ловушки» для активного радикала, тем самым проявляя антиоксидантные свойства. А это очень важно, так как для целей применения гуминовых препаратов в медицине качество извлекаемых гуминовых кислот куда важнее, чем их количественный выход по какой-либо из предложенных методик. Еще одним плюсом данной методики является то, что здесь исключены особо опасные для здоровья человека токсичные растворители, такие, как, например, бензол.

В результате проведенного нами исследования можно сделать вывод, что наиболее оптимальной для извлечения гуминовых кислот является методика экстрагирования пирофосфа-том натрия, в частности метод Н.Н. Бамбалова. Извлеченные таким образом гуминовые кислоты можно смело рекомендовать для производства медицинских препаратов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дьячков Г.С. Гуминовые кислоты торфа и методика их определения // Химия твердого топлива. - 1979. - № 2. - С. 130-135.

2. Физика и химия торфа: Учеб. пособие. - М: Недра, 1989. - 304 с.

3. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. - М: Изд-во МГУ, 1989. - 304 с.

4. Марыганова В.В. Воздействие вида экстрагента на структуру извлекаемых из торфа гуминовых кислот / В.В. Марыганова, Н.Н. Бамбалов, С.В. Пармон // Химия твердого топлива. -2003. - № 1. - С. 3-10.

5. Бамбалов Н.Н. Фракционно-групповой состав органического вещества целинных и мелиорированных торфяных почв / Н.Н. Бамбалов, Т.Я. Беленькая // Почвоведение. - 1998. -№ 12. - С.1431-1437.

6. Юдина Н.В. Оценка биологической активности гуминовых кислот торфов / Н.В. Юдина, С.И. Писарев, А.С. Саратиков // Химия твердого топлива. - 1996. - № 5. - С. 31-34.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.