IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ СОРБЕНТОВ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В условиях высокого антропогенного воздействия на окружающую среду в организм человека попадает целый ряд вредных веществ, в том числе тяжелых металлов. Они, как и их производные входят в группу наиболее опасных экотоксикантов, и являются потенциальными канцерогенами для человека. В связи с этим поиск и разработка безопасных и эффективных средств для профилактики и лечения воздействия тяжелых металлов является важной медицинской и фармацевтической задачей.
Метод сорбционной детоксикации занял свое место среди прочих методов лечения. Наибольшее распространение из энтеральных сорбентов получили препараты активированного угля и лигнина [10]. Согласно литературным данным активированный уголь поглощает различные газы, токсины, некоторые тяжелые металлы. Другие энтеросорбенты, например, на основе лигнина, обладают высокой сорбционной активностью по отношению к микроорганизмам. Однако количественных данных об адсорбционной активности других энтеросорбентов по отношению к катионам тяжелых металлов очень мало. Многие препараты, по наблюдениям врачей, не отвечают в полной мере требованиям, предъявляемым к медицинским сорбентам. На сегодняшний день пектиновые энтеросорбенты, которые способны эффективно связывать ионы тяжелых металлов и обладают широким спектром физиологических эффектов, являются наиболее перспективными [9,10,11].
Цель работы – сравнение адсорбционной активности энтеросорбентов, приобретенных в аптечной сети, и яблочного и морковного жома по отношению к катионам Pb2+, Cu2+, Fe3+.
Объектом исследования являлись энтеросорбенты (приложение 1): уголь активированный различных производителей, белый уголь, «Фильтрум», «Полисорб», а также яблочный и морковный жом, полученный после переработки плодов на сок и высушенный естественным путем.
Для определения сорбционной активности мы использовали колориметрический метод (для определения остаточного содержания катионов меди и железа) и кондуктометрический метод (для определения остаточного содержания катионов свинца). В работе мы использовали приборы цифровой химической лаборатории: датчик электропроводности и спектрофотоколориметр.
Современные представления об экологии тяжелых металлов, природе адсорбции и актуальных сорбентах
Тяжелые металлы и их влияние на организм человека
К тяжелым металлам относят свинец, ртуть, медь, кадмий, кобальт, молибден, железо, цинк, никель, хром.
В современных условиях наибольшим источником загрязнения свинцом среды обитания считаются выхлопы бензиновых двигателей автомашин, поскольку в бензин добавляется тетраэтилсвинец для повышения октанового числа. Свинец препятствует одной из ступеней биосинтеза гема, считается сильнейшим нейротоксином, вызывает повышенную агрессивность. Хроническое отравление свинцом постепенно приводит к нарушениям функций почек, нервной системы, анемии[8].
Медь является необходимым кофактором для нескольких важнейших ферментов, катализирующих разнообразные окислительно-восстановительные реакции, без которых нормальная жизнедеятельность невозможна. Медь входит в качестве необходимого элемента в состав церуллоплазмина цитохромоксидазы, тирозиназы и других белков. В тканях здорового организма концентрация меди в течение всей жизни поддерживается строго постоянной. В норме существует система, препятствующая непрерывному накоплению меди в тканях путем ограничения ее абсорбции или стимуляции ее выведения. Избыток меди в тканях вызывает токсикоз: ведет к остановке роста, гемолизу, снижению содержания гемоглобина, к деградации тканей печени, почек, мозга.
Избыток железа встречается гораздо реже, чем недостаток. Такая ситуация часто складывается при очень высоком содержании железа в питьевой воде, при болезнях печени и селезенки, а также при метаболических нарушениях. Избыток железа включает такие симптомы, как непрекращающиеся расстройства пищеварения (метеоризм, диареи и запоры, тошнота и рвота, изжога), упадок сил и головокружения, появление пигментации на коже. Если не предпринимать никаких мер, возможно развитие осложнений — артритов, диабета, заболеваний печени.
Хроническое воздействие тяжелых металлов на организм в условиях реального производства и экологических особенностей является причиной профессиональных болезней [8].
Явление адсорбции
Процесс самопроизвольного концентрирования газов или растворенных веществ на поверхности раздела фаз называют адсорбцией [7]. В зависимости от природы контактирующих фаз различают адсорбцию на границах: газ - твердое тело, газ – жидкость, жидкость - твердое тело и жидкость - жидкость. Вещества, которые адсорбируются, называют адсорбатами (иногда - адсорбтивами), а вещества, которые адсорбируют на своей поверхности - адсорбентами. В зависимости от характера сил, действующих между частицами (молекулы, атомы, ионы) адсорбата и адсорбента, различают физическую или Ван-дер-Ваальсову адсорбцию и химическую или хемосорбцию.
Природу адсорбции можно установить, исследовав её кинетику и энергетику. Физическая адсорбция происходит под влиянием относительно слабых межмолекулярных сил сцепления (сил Ван-дер-Ваальса), при увеличении температуры физическая адсорбция уменьшается.
Хемосорбция связана с перекрыванием электронных орбиталей частиц адсорбата и адсорбента, т.е. вызывается их химическим взаимодействием. Химическая адсорбция с увеличением температуры увеличивается. Адсорбция представляет собой обратимый процесс. Процесс, обратный адсорбции, называется десорбцией. Количественная зависимость, устанавливаемая между адсорбентом и адсорбтивом при постоянной температуре в виде уравнения или кривой, называется изотермой адсорбции [1], [11].
Энтеросорбенты
Энтеросорбенты – лекарственные средства, способные адсорбировать в пищеварительном тракте различные химические вещества и биологические объекты эндо- и экзогенного происхождения, не вступая с ними в химическую реакцию [14].
Энтеросорбенты имеют пористую структуру, которая представляет собой полостные образования в веществе сорбента в виде каналов – пор. При этом различают макропоры – полостные образования радиусом свыше 200 нм, мезопоры – размером от 100 до 1,6 нм и микропоры – образования менее 1,6 нм. Микропоры хорошо адсорбируют молекулы небольшого размера, а мезопоры и макропоры – более крупные органические молекулы.
Адсорбционная активность (адсорбционная способность, сорбционная емкость, емкость адсорбции, сорбционный объем пор) является специфическим показателем качества для лекарственных средств группы энтеросорбентов и используется для характеристики поглощающей способности сорбента, определяющей количество адсорбата (реактива), которое может поглотить сорбент на единицу своей массы.
По химической структуре различают следующие энтеросорбенты.
Углеродные энтеросорбенты – энтеросорбенты на основе углерода.
Кремнийсодержащие энтеросорбенты:
- на основе кремния диоксида коллоидного,
- гидрогели и ксерогели метилкремниевой кислоты,
- смектит диоктаэдрический,
- магния алюмосиликата гидрата коллоидного (аттапульгит).
3. Природные органические энтеросорбенты – энтеросорбенты на основе пищевых волокон, гидролизного лигнина с размером частиц 0,01 – 0,25 мм.
4. Комбинированные энтеросорбенты, в состав которых могут входить два и более типов указанных энтеросорбентов.
По селективности различают селективные (гидрогели метилкремниевой кислоты), моно-, би-, полифункциональные, неселективные (угли активированные, природные препараты – лигнин, хитин, целлюлоза) энтеросорбенты.
Методы определения сорбционной активности
Для определения адсорбционной активности энтеросорбентов используют следующие методы [14]:
- спектрофотометрический метод, адсорбционную активность энтеросорбента определяют по разнице значений оптических плотностей раствора реактива после контакта и до контакта с энтеросорбентом в течение определенного времени;
- титриметрический метод, определение основано на титровании избытка реактива (неадсорбированное количество), оставшегося после контакта с препаратом, например, йодометрическое титрование (избыток метиленового синего), бромат-бромидное титрование (избыток феназона);
- гравиметрический метод, определение основано на поглощении лекарственным средством паров бензола в течение определенного времени.
В нашей работе мы использовали спектрофотометрический метод для определения остаточного содержания катионов железа и меди, и титриметрический для определения остаточно катионов свинца.
. Спектрофотометрический метод
Концентрацию окрашенных веществ очень удобно определять фотоколориметрическим методом — по интенсивности поглощения света. Интенсивность поглощения света характеризуется оптической плотностью — десятичным логарифмом отношения интенсивности падающего светового потока к интенсивности потока, прошедшего через этот слой. При неизменной толщине слоя окрашенного вещества и при определённой длине волны света оптическая плотность прямо пропорциональна концентрации вещества (закон Бера). Следовательно, зная величину оптической плотности, можно определить концентрацию вещества в растворе [3, 4, 6]. Сделать это можно используя метод градуировочного графика. Для этого готовят серию растворов окрашенного вещества разной концентрации и строят график зависимости оптической плотности от концентрации раствора (градуировочный график). Измеряют оптическую плотность анализируемой пробы и, используя градуировочный график, определяют концентрацию вещества в пробе. Для фотоколориметрического метода подбирают такую длину волны, чтобы поглощение было максимальным [5].
2.1.1 Определение величины адсорбции катионов железа фотоколориметрическим методом
Сульфосалициловый метод определения железа. Сульфосалициловая кислота С7Н6О6S образует с железом комплексные ионы разной окраски: при рН=1,8-2,5 {Fe(Sal)}+ красного цвета, при рН=4-8 {Fe(Sal)2}- бурого цвета, при рН=8-11 {Fe(Sal)3}3- желтого цвета (Sal- обозначает анион сульфосалициловой кислоты) [7].
Определение содержания железа мы выполняли фотометрическим методом по реакции образования винного комплекса с сульфосалициловой кислотой в кислой среде.
Приготовление стандартных растворов
Для приготовления стандартного раствора катионов железа мы использовали хлорид железа FeCl3 ∙ 6H2O (ч.д.а.), для подавления гидролиза при приготовлении раствора добавляли кислоту.
а) Основной стандартный раствор: 1,35 г соли FeCl3 ∙ 6H2O растворяли в мерной колбе вместимостью 0,5 л, добавляли 1 мл концентрированной HCl (ρ=1,19г/см3) и доводили до метки дистиллированной водой (1 мл раствора содержит 0,01 ммоль катионов железа (+3)).
б) Рабочий раствор для определения железа (Fe3+): 10 мл основного стандартного раствора FeCl3 ∙ 6H2O перенесли в мерную колбу на 100 мл, добавили 1 мл концентрированной HCl, 1 мл 25%-ного раствора сульфосалициловой кислоты, довели до метки дистиллированной водой (1 мл окрашенного в винно-красный цвет раствора содержит 0,001 ммоль катионов железа (+3)).
Построение калибровочного графика
В градуированные пробирки отбирали 1,2,3,4,5 мл и т.д. рабочих растворов, добавляли в каждую дистиллированной воды до объема 10 мл. Таким образом, получили серию стандартных растворов с содержанием железа (ммоль/л): 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 и т. д. (приложение 1, рис.1). Мы произвели калибровку прибора, сняли показания спектра и зафиксировали длину волны, на которой будут производиться измерения – 386,6 нм (приложение 1, рис.2). Построили графики зависимости оптической плотности от концентрации раствора - градуировочный график (приложение 2, рис.3):
|
V(FeCl3), мл |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
V(H2O), мл |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
Оптическая плотность |
0,037 |
0,114 |
0,194 |
0,252 |
0,325 |
0,389 |
0,449 |
0,508 |
0,590 |
0,646 |
|
C (Fe3+), ммоль/л |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
Колориметрирование проводили в первые 5-10 мин после прибавления всех реактивов.
В мерные стаканы приливали раствор FeCl3 с концентрацией 0,001 моль/л, погружали образцы сорбентов, и оставляли на 20 минут не перемешивая. Далее раствор фильтровали, первые 5 мл отбрасывали, для измерений брали фильтрат объемом 25 мл, добавляли 0,5 мл концентрированной соляной кислоты (ρ=1,19г/см3), 1 мл 25%-ной сульфосалициловой кислоты и доводили до метки 50 мл. Измеряли оптическую плотность анализируемой пробы и, используя градуировочный график, определили концентрацию вещества в пробе (по 3 пробы на каждый образец, далее вычисляли средне арифметическое значение). Измерения проводились с помощью спектрофотоколориметра SpectroVisPlus (Vernier, США) (приложение 2, рис.4). Построение градуировочного графика и анализ данных осуществлялся с использованием программного приложения Loger Pro 3.8.6 [4,6,15]. Результаты измерений представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Определение способности сорбентов к поглощению ионов Fe3+
|
№ |
Исследуемый образец (сорбент) |
Масса, г |
Объем фильтрата ,мл |
Снач(Fe3+), ммоль/л |
Опт. плотность |
Скон(Fe3+), ммоль/л |
Значение адсорбции А, ммоль/г |
|
1 |
Уголь актив. Renewal |
0,250 |
25 |
1 |
0,200 |
0,325 |
0,0675 |
|
2 |
Белый уголь |
0,700 |
25 |
1 |
0,029 |
0,004 |
0,0356 |
|
3 |
Уголь актив. МС |
0,250 |
25 |
1 |
0,300 |
0,475 |
0,0525 |
|
4 |
Уголь актив. |
0,250 |
25 |
1 |
0,262 |
0,418 |
0,0582 |
|
5 |
Фильтрум |
0,200 |
25 |
1 |
0,253 |
0,404 |
0,0745 |
|
6 |
Полисорб |
0,200 |
25 |
1 |
0,253 |
0,404 |
0,0745 |
|
7 |
морковный жом |
0,200 |
25 |
1 |
0,242 |
0,388 |
0,0765 |
|
8 |
яблочный жом |
0,200 |
25 |
1 |
0,224 |
0,361 |
0,0798 |
Расчет значения адсорбции А осуществляли по формуле:
А=V* (С0-С)/m, где V- объем раствора хлорида железа, взятый для адсорбции (л), C0 - начальная концентрация (ммоль/л), C – конечная концентрация (ммоль/л), m – масса сорбента (г). Примеры вычисления погрешности измерений представлены в приложении 3.
Определение величины адсорбции катионов меди фотоколориметрическим методом
Определение концентрации катионов меди (II) удобно проводить по окраске их аммиачного комплекса. Метод основан на измерении оптической плотности синего раствора аммиаката меди (II). Аммиак образует с ионом Cu2+ устойчивый комплекс Cu(NH3)42+ ярко-синего цвета.
CuSO4 + 4NH3 → [Cu(NH3)4]SO4
Cu2+ + 4NH3 → [Cu(NH3)42+]
Приготовление стандартных растворов
Для приготовления стандартного раствора катионов меди мы использовали сульфат меди CuSO4*5H2O (ч.д.а.), для подавления гидролиза при приготовлении раствора добавляли кислоту.
а) Основной стандартный раствор: 1,6 г соли CuSO4*5H2O растворяли в мерной колбе вместимостью 0,25 л и доводили до метки дистиллированной водой (1 мл раствора содержит 0,0256 ммоль катионов меди (II)).
б) Рабочий раствор для определения меди (Сu2+): 50 мл основного стандартного раствора CuSO4*5H2O перенесли в мерную колбу на 100 мл, нейтрализовали 25% раствором аммиака, добавляли его по каплям до появления слабой мути (осадок основного сульфата меди(II)), после чего прибавили 10 мл 25% раствора аммиака, довели до метки дистиллированной водой и перемешали (1 мл окрашенного в ярко синий цвет раствора содержит 0,0128 ммоль катионов меди (II)).
Построение калибровочного графика
В градуированные пробирки отбирали 1,2,3,4,5 мл и т.д. рабочих растворов, добавляли в каждую дистиллированной воды до объема 10 мл. Таким образом, получили серию стандартных растворов с содержанием катионов меди (ммоль/л): 1,28; 2,56; 3,84; 5,12; 6,4; 7,68; 8,96; 10,24; 11,52 и т. д. (приложение 2, рис. 5). Мы произвели калибровку прибора, сняли показания спектра и зафиксировали длину волны, на которой будут производиться измерения – 615 нм (приложение 2, рис. 6). Построили графики зависимости оптической плотности от концентрации раствора - градуировочный график (приложение 3, рис.7):
|
V(CuSO4), мл |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
V(H2O), мл |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
|
Оптическая плотность |
0,049 |
0,117 |
0,193 |
0,263 |
0,338 |
0,426 |
0,505 |
0,581 |
0,669 |
|
C (Cu2+),ммоль/л |
1,28 |
2,56 |
3,84 |
5,12 |
6,4 |
7,68 |
8,96 |
10,24 |
11,52 |
В мерные стаканы приливали раствор CuSO4 с концентрацией 0,0128 моль/л, погружали образцы сорбентов, и оставляли на 20 минут не перемешивая. Далее раствор фильтровали, первые 5 мл отбрасывали, для измерений брали фильтрат объемом 25 мл, добавляли 5 мл 25% раствора аммиака и доводили объем дистиллированной водой до 50 мл. Измеряли оптическую плотность анализируемой пробы и, используя градуировочный график, определили концентрацию вещества в пробе (по 3 пробы на каждый образец, далее вычисляли среднее арифметическое значение). Измерения проводились с помощью спектрофотоколориметра SpectroVisPlus (Vernier, США). Построение градуировочного графика и анализ данных осуществлялся с использованием программного приложения Loger Pro 3.8.6 [4,6,15]. Результаты измерений представлены в таблице 2, пример вычислений погрешности измерений в приложении 3.
Таблица 2 - Определение способности сорбентов к поглощению ионов Cu2+
|
№ |
Исследуемый образец (сорбент) |
Масса, г |
Объем фильтрата, мл |
Снач(Cu2+),ммоль/л |
Опт. плотность |
Скон(Cu2+), ммоль/л |
Значение адсорбции А, ммоль/г |
|
1 |
Уголь актив. Renewal |
0,250 |
25 |
12,8 |
0,519 |
9,20 |
0,360 |
|
2 |
Белый уголь |
0,700 |
25 |
12,8 |
0,4778 |
8,52 |
0,153 |
|
3 |
Уголь актив. МС |
0,250 |
25 |
12,8 |
0,5497 |
9,71 |
0,309 |
|
4 |
Уголь актив. |
0,250 |
25 |
12,8 |
0,4701 |
8,39 |
0,441 |
|
5 |
Фильтрум |
0,200 |
25 |
12,8 |
0,4967 |
8,83 |
0,496 |
|
6 |
Полисорб |
0,200 |
25 |
12,8 |
0,5119 |
9,09 |
0,463 |
|
7 |
Морковный жом |
0,200 |
25 |
12,8 |
0,2670 |
5,05 |
0,968 |
|
8 |
Яблочный жом |
0,200 |
25 |
12,8 |
0,2830 |
5,31 |
0,936 |
. Кондуктометрический метод
Кондуктометрия (от английского, conductivity - электропроводность и греч. metreo - измеряю), совокупность электрохимический метод анализа, основанный на измерении электропроводности растворов электролитов, которая пропорциональна их концентрации. Достоинства кондуктометрии: высокая чувствительность (нижняя граница определяемых концентраций ~10-4-10-5 М), достаточно высокая точность (относительная погрешность определения 0,1-2%), простота методик, доступность аппаратуры, возможность исследования окрашенных и мутных растворов, а также автоматизации анализа. В прямой кондуктометрии непосредственно определяют концентрацию электролита по электропроводности его раствора (если между этими величинами имеется линейная зависимость). Метод применяется главным образом для анализа разбавленных растворов. Кондуктометрическое титрование основано на изменении электропроводности раствора при химических реакциях, обусловленном изменением концентрации ионов различной подвижности. Кривые титрования, представляющие собой зависимость электропроводности от количества прибавленного реагента (титранта), имеют излом в точке эквивалентности [2, 13].
2.2.1 Определение величины адсорбции катионов свинца кондуктометрическим титрованием
Для эксперимента ионы свинца брали в виде соли Pb(NO3)2. Катионы свинца могут осаждаться различными ионами [13]:
|
Pb2+ + SO42- → PbSO4↓ белый |
Pb2+ + 2Cl1- → PbCl2↓ белый |
Pb2+ + 2I1- → PbI2↓ ярко желтый |
Хромат калия или натрия может быть использован в качестве осадителя при титровании разбавленных растворов солей свинца.
Pb2+ + СrO42- → PbCrO4↓ желтый
Мы воспользовались именно этим осадителем.
Для эксперимента мы приготовили раствор хромата калия С(К2СrO4)= 0,005моль/л и раствор нитрата свинца Снач (Pb(NO3)2)= 0,002моль/л. В мерные стаканы прилили 50 мл раствора нитрата свинца, погрузили в него испытуемые образцы сорбентов на 20 минут, не перемешивая. По истечении времени производили фильтрование. Далее к пробе маленькими порциями добавляли титрант до тех пор, пока определяемое вещество в пробе полностью не прореагирует, о чем судили по увеличению прироста электропроводности раствора.
Титрование мы повторяли трижды. Разница в отсчетах не должна была превышать 0,1 мл, если наблюдались большие расхождения, титрование повторяли до получения трех сходящихся результатов, из которых брали среднее. Для измерения электропроводности использовали устройство измерения и обработки данных (УИОД) и датчик электропроводности. Подключили датчик электропроводности к УИОД и переключили его в диапазон 0—20000 мкСм/см. Щуп датчика погрузили в раствор так, чтобы электроды были полностью залиты раствором. Подождали, пока показания на экране стабилизируются, и зафиксировали результат. Постепенно прикапывая титрант, мы наблюдали на экране УИОД появление точек; вырисовывался график зависимости электропроводности от концентрации. Перелом кривой происходит в точке эквивалентности, т. е. при таком объёме титранта, при котором с ним прореагировали все определяемые ионы, при этом мы наблюдали выпадение желтого осадка (приложение 4, рис.8). Для точного определения объёма в точке эквивалентности мы апроксимировали левую и правую части кривой титрования прямыми и нашли объём в точке их пересечения. Объём в точке эквивалентности Ve находят из значений m и b для двух прямых по формуле:
Графики титрования представлены на рис. 9 (приложение 4), рис. 10, 11,12 (приложение 5), рис. 13, 14, 15 (приложение 6), рис. 16 (приложение 7).
Результаты измерений представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Определение способности сорбентов к поглощению ионов Pb2+
|
№ |
Исследуемый образец (сорбент) |
Масса, г |
Объем фильтрата, мл |
Снач (Pb(NO3)2) ммоль/л |
Эквивалентный объем К2СrO4 (Ve), мл |
Скон (Pb(NO3)2), ммоль/л |
Значение адсорбции А, ммоль/г |
|
1 |
Уголь актив. Renewal |
0,250 |
25 |
2 |
7,01 |
1,17 |
0,083 |
|
2 |
Белый уголь |
0,700 |
25 |
2 |
6,82 |
1,14 |
0,031 |
|
3 |
Уголь актив. МС |
0,250 |
25 |
2 |
7,55 |
1,26 |
0,074 |
|
4 |
Уголь актив. |
0,250 |
25 |
2 |
8,84 |
1,47 |
0,053 |
|
5 |
Фильтрум |
0,200 |
25 |
2 |
7,75 |
1,29 |
0,089 |
|
6 |
Полисорб |
0,200 |
25 |
2 |
7,99 |
1,33 |
0,084 |
|
7 |
Морковный жом |
0,200 |
25 |
2 |
6,90 |
1,15 |
0,106 |
|
8 |
Яблочный жом |
0,200 |
25 |
2 |
8,87 |
1,48 |
0,065 |
Результаты и их обсуждение
Проведенные нами эксперименты показали, что по отношению к катионам железа (+3) большую сорбирующую способность мы наблюдали у образцов №№ 1,5,6,8, образец № 2 показал худший результат (диагр.1). Лучше всех катионы меди (+2) сорбируют образцы морковного и яблочного жома №№7,8, меньше всех результат у образца №2 (диагр.2). Большую сорбционную емкость по отношению к катионам свинца (+2) показали образцы №№ 7,5,6,1, плохо сорбирует свинец образец №2 (диагр.3).
|
Диаграмма 1 – Сорбционная емкость сорбентов по отношению к катионам железа (+3). |
Диаграмма 2 – Сорбционная емкость сорбентов по отношению к катионам меди (+2). |
Диаграмма 3 – Сорбционная емкость сорбентов по отношению к катионам свинца. |
Мы можем предположить, что высокая сорбционная емкость у энтеросорбента «Фильтрум», а также у морковного и яблочного жома связана с явлением хемосорбции. У данных образцов основным компонентом является пектин, лигнин и целлюлоза, т.е. растительные компоненты. Их специфической особенностью является способность связывать тяжелые металлы. У двух исследуемых нами образцов «Белый уголь» и «Полисорб» активным компонентом является диоксид кремния, но в разной форме. Содержание коллоидного диоксида кремния, т.е. в очень мелком состоянии у «Полисорба» способствует большей сорбционной активности по сравнению с «Белым углем».
Выводы
В ходе нашей работы по изучению сорбционной активности энтеросорбентов мы познакомились с явлением адсорбции; способами определения сорбционной активности сорбентов. Мы провели эксперименты, позволяющие сравнить активность энтеросорбентов, представленных в аптечной сети, в составе которых различные активные вещества: активированный уголь, коллоидный диоксид кремния, лигнин, пектин. В качестве альтернативных сорбентов нами был изготовлен и исследован морковный и яблочный жом. С помощью метода фотоколориметрии мы определяли способность к адсорбции образцов по остаточному содержанию ионов железа и меди; применяя кондуктометрическое титрование – способность к адсорбции образцов по остаточному содержанию ионов свинца.
Результаты эксперимента показали, что такие энтеросорбенты как «Фильтрум», «Полисорб» весьма эффективны по отношению к катионам металлов, активированный уголь разных производителей также обладает хорошей сорбционной активностью. Менее эффективным при лечении отравления тяжелыми металлами окажется белый уголь. Очень хороший результат показали образцы изготовленного нами жома моркови и яблока. Таким образом, яблочный и морковный жом, может быть рекомендован в качестве детоксиканта ионов свинца, меди, железа, что предполагает разработку лекарственной формы на его основе.
Список литературы
|
1 |
Балезин С.А. Практикум по физической и коллоидной химии. Учеб. Пособие для студентов биолог.-хим. Фак-тов пед. Ин-тов. Изд. 4-е, доп. М., «Просвещение», 1972. 278с. С илл. |
|
2 |
Британ Е. А. Киселева С. А. Аналитическая химия: лабораторные работы, контрольные вопросы и варианты домашних заданий: Учебное пособие. – Пермь: ПГСХА, 2007. – 117 с. |
|
3 |
Глазырина Ю. А., Сараева С. Ю., Козицина А. Н., Герасимова Е. Л., Матерн А. И.. Оптические методы в фармацевтическом анализе: лабоатор. Практикум: [учеб.-метод. Пособие]; под общ. Ред. С. Ю. Сараевой ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. Федер. Ун-т. — Екатеринбург: изд-во Урал. Ун-та, 2015. — 96 с. |
|
4 |
Жилин Д. М.. Демонстрационный эксперимент С AFSТМ. Химия. Методическое пособие для учителя. Москва, 2011 |
|
5 |
Жилин Д. М.. Лабораторный эксперимент С AFSТМ. Химия. Методическое пособие для учителя. Москва, 2011 |
|
6 |
Жилин Д. М.. Учебные проекты С AFSТМ .Химия. Методическое пособие для учителя. Москва, 2011 |
|
7 |
Кнунянц И.Л. (гл.ред.) Химическая энциклопедия: В 5т.: т.1: А-Дарзана/Ред.кол.- М.: Сов. Энцикл., 1988. -623с.: ил. |
|
8 |
Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. – М.: Химия, 1996. 319 с.: ил. |
|
9 |
Макарова К.Е. [и др.]. Сравнительная свинецсвязывающая активность пектинов с различной молекулярной массой in vitro / / Тихоокеанский медицинский журнал. — 2013. — №2. — С. 85–88. |
|
10 |
Николаев В.Г. Современные энтеросорбенты и механизмы их действия / В.Г. Николаев, С.В. Михаловский, Н.М. Гурина // Эфферентная терапия. — 2005. — Т.II, № 4. — С. 3–17. |
|
11 |
Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Учеб. Пособие для вузов/ А.В. Бабков, В.А. Попков, С.А. Пузаков, Л.И.Трофимова; Под. Ред. В.А.Попкова, А.В.Бабкова. 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Высш. Шк., 2001.-237 с.: ил. |
|
12 |
Рябинина Е.И. [и др.]. Сорбционная активность яблочного жома по отношению к ионам цинка, меди и никеля / Прикладные информационные аспекты медицины. — 2015. — Т.18, №2. – С. 80–84. |
|
13 |
Саенко О.Е. Аналитическая химия. Учебник для средних специальных учебных заведений. – Ростов н/Д: Феникс,2009.-309 с. |
|
14 |
Общая фармакопейная статья. Определение адсорбционной активности энтеросорбентов ОФС.1.2.3.0021.15 Вводится впервые |
|
15 |
Logger Pro. Описание программного обеспечения. Краткое руководство пользователя. Производственно-консультационная группа «Развитие образовательных систем» |
Приложение 1
Исследуемые образцы
|
№ |
Название |
Состав |
Форма выпуска |
Срок годности |
Производитель |
|
1 |
Уголь активированный RENEVAL |
уголь активированный-0.25г Вспомогательное вещество (до получения таблетки массой 0.32г): крахмал картофельный-0.054г сахароза (сахар)-0.016 |
250 мг |
3 года До 05.22 |
АО «Производственная фармацевтическая компания Обновление», РФ, г.Новосибирск |
|
2 |
Белый уголь Актив |
диоксид кремния аморфный – 210 мг; микрокристаллическая целлюлоза – 208 мг; наполнитель: декстроза – 157 мг; разрыхлитель: кроскарамеллоза натрия – 97 мг; антислеживающие агенты: тальк – 21 мг, стеарат магния – 7 мг. |
700 мг |
3 года |
ООО «Внешторг Фарма», РФ, г.Москва |
|
3 |
Уголь активированный МС |
активное вещество: уголь активированный 250 мг вспомогательное вещество: крахмал картофельный |
250 мг |
3 года До 10.21 |
АО «Медисорб» |
|
4 |
Уголь активированный |
активированный уголь – 250 мг, вспомогательное вещество – крахмал картофельный 47 мг |
250 мг |
2 года До 09.18 |
ОАО «Фармстандарт-Лексредства» |
|
5 |
Фильтрум – сти |
лигнин гидролизный (в пересчете на 100% вещество) – 400,0 мг; вспомогательные вещества: повидон К 17 (поливинилпирролидон) – 54,66 мг, тальк – 13,00 мг, кальция стеарат – 9,75 мг, кремния диоксид коллоидный – 6,50 мг, кроскармеллоза натрия – 6,50 мг, целлюлоза микрокристаллическая до получения таблетки массой 600,0 мг |
400 мг |
2 года До 02.21 |
АО «АВВА РУС» |
|
6 |
Полисорб МП |
Кремния диоксид коллоидный |
порошок |
5 лет До 06.22 |
АО «Полисорб» |
|
Рис. 1- Серия стандартных растворов для определения Fe3+ |
Рис. 2 - Определение длины волны по спектру для определения железа |
Приложение 2
Рис.3 - Калибровочный график для определения железа
|
Рис.4 - Проведение измерений |
Рис. 5 - Серия стандартных растворов для определения Cu2+ |
Рис.6 - Определение длины волны по спектру для определения меди
Приложение 3
Рис.7 - Калибровочный график для определения меди
|
Пример вычисления погрешностей измерения оптической плотности Образец№4.Уголь активированный |
|
|
D1=0,259 D2=0,266 D3=0,261 |
∆D1=D1-Dср=│0,259-0,262│=0,003 ∆D2=D2-Dср=│0,266-0,262│=0,004 ∆D3=D3-Dср=│0,261-0,262│=0,001 |
|
Dср =(0,259+0,266+0,261)/3=0,262 ∆ Dср=(0,003+0,004+0,001)/3=0,00267 Относительная погрешность = ∆ Dср/ Dср = 0,00267/ 0,262*100% = 1,02% Среднее квадратичное отклонение S2=(0,003)2+(0,004)2+(0,001)2=0,000026 S2/3=0,00000867 S=0,002944 |
|
Приложение 4
|
Рис.8 - Процесс кондуктометрического титрования |
|
Рис.9 - График кондуктометрического определения ионов свинца в фильтрате образца №1
Приложение 5
Рис.10 - График кондуктометрического определения ионов свинца в фильтрате образца №2
Рис.11 - График кондуктометрического определения ионов свинца в фильтрате образца №3
Рис.12 -График кондуктометрического определения ионов свинца в фильтрате образца №4
Приложение 6
Рис.13- График кондуктометрического определения ионов свинца в фильтрате образца №5
Рис.14- График кондуктометрического определения ионов свинца в фильтрате образца №6
Рис.15- График кондуктометрического определения ионов свинца в фильтрате образца №7
Приложение 7
Рис.16- График кондуктометрического определения ионов свинца в фильтрате образца №8