Том 13, № 2 (2023)
Химические науки
Синтез новых производных ксантогенатов и дитиокарбаматов и их применение в процессах обогащения
Аннотация
Флотация руд является основным и определяющим технологическим процессом обогащения руд и производства цветных металлов. Процесс флотации требует использования множества химических реагентов, включая собиратели, пенообразователи, модификаторы поверхности, регуляторы рН. Разработка и выбор подходящих реагентов для обрабатываемого материала играют жизненно важную роль для эффективной флотации. Флотационная активность собирателей принципиальным образом зависит от состава и строения гидрофобного и гидрофильного фрагментов, образующих молекулу флотореагента, а также от природы руды, которая подвергается флотационной переработке. В связи с этим выявление и изучение зависимости «структура вещества – флотационная активность», а также поиск новых эффективных флотореагентов являются актуальными задачами прикладной органической и элементоорганической химии и связанных с ними смежных отраслей науки и технологии. В настоящем обзоре представлены синтезы эффективных реагентов-собирателей, а именно ксантогенатов и дитиокарбаматов, на основе литературных данных за последние 5 лет. При необходимости указаны более ранние литературные источники. На схемах приведены условия реакции и выходы целевых соединений. Кроме того, представлены результаты флотационных испытаний на поверхностях различных руд и данные о механизме извлечения концентрата. Представленные в обзоре работы показывают, что закрепление реагентов-собирателей на поверхности минералов можно рассматривать как процесс комплексообразования между функциональными группами собирателя и ионами металлов, находящимися на поверхности минерала.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):160-171
160-171
Композитные мембраны для топливных элементов
Аннотация
При современной экологической ситуации очень важны альтернативные источники электроэнергии, не влияющие пагубно на экосистему и природу в целом. Одними из таких альтернативных источников электроэнергии являются топливные элементы. Они имеют следующие преимущества перед традиционными источниками энергии: небольшие размеры, компактность, малый вес, бесшумность в работе, экономичность с точки зрения потребления топлива, а главное, они экологически чистые, поскольку при их работе не происходит выделения вредных веществ в атмосферу. Их роль состоит в преобразовании химической энергии различных источников в экологически чистую электроэнергию. В современной жизни химические источники тока используются повсеместно и представляют собой аккумуляторы мобильных телефонов, ноутбуков, а также аккумуляторные батареи в автомобилях, источниках бесперебойного питания и т.п. Главными компонентами твердополимерных топливных элементов являются протонпроводящие мембраны, основная функция которых состоит в обеспечении транспорта протонов от анода к катоду. Протонная проводимость таких материалов определяется наличием гидрофильных каналов, по которым осуществляется транспорт подвижных протонов. Протонпроводящая мембрана должна отвечать следующим требованиям: электрохимическая и химическая стабильность в агрессивных химических средах, механическая и термическая прочность, низкая проницаемость для газов-реагентов (топлива и окислителя), высокая ионообменная емкость и удельная электропроводимость, относительно низкая стоимость. В данной работе рассмотрены перфторированные сульфокислотные мембраны, органо-неорганические и кислотно-основные композитные мембраны, а также гибридные мембраны, полученные золь-гель синтезом, которые могут способствовать развитию технологий, связанных с топливными элементами в будущем.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):172-183
172-183
Физико-химическая биология
Особенности биохимического состава сидров из различного сырья
Аннотация
Среди площадей насаждений плодовых культур превалирующее положение занимает яблоня. Плоды яблони являются основным сырьем для производства сидра. В отраслях сидра и плодовой алкогольной продукции, несмотря на то, что большая часть регионов России богата сырьем для производства высококачественной продукции, существует ряд проблем, мешающих интенсивному развитию. В результате на внутреннем рынке все еще присутствует продукция низкого качества и фальсифицированная продукция. Целью работы стало изучение органолептических показателей и показателей биохимического состава (легколетучих компонентов, катионов металлов, фенолкарбоновых кислот и органических кислот) сброженного яблочного диффузионного сока и сидров, приготовленных из свежего яблочного сусла и восстановленного яблочного сока. Биохимический состав и органолептические показатели определяли общепринятыми методами: органические кислоты – методом высокоэффективной жидкостной хроматографии, фенолкарбоновые кислоты – методом капиллярного электрофореза, легколетучие компоненты – методом газовой хроматографии. Концентрации большинства исследованных показателей и органолептическая оценка были выше у сидров из свежего сусла. Однако в сброженном диффузионном соке значения концентраций хлорогеновой (9,5 г/дм3), оротовой (1,9 г/дм3) и галловой (4,7 мг/дм3) кислот, а также фурфурола (11,84 мг/дм3) превосходили аналогичные показатели в остальных исследуемых образцах. В связи с этим необходимо рассмотреть возможность вторичного использования яблочной выжимки, например, в технологии фруктовых (плодовых) спиртов. Вовлечение такого сырья в переработку позволит рационально использовать вторичные сырьевые ресурсы.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):235-244
235-244
Биохимический состав плодов яблонь районированных сортов, произрастающих в разных агроценозах
Аннотация
Исследование вариабельности химического состава плодов под воздействием внешних факторов важно как с точки зрения процессов адаптации плодовых растений, так и в практических целях. Целью исследований явился сравнительный анализ биохимического состава яблок районированных сортов (Экранное осеннего срока созревания, Благая весть и Краса Свердловска зимних сроков созревания), произрастающих в разных агроценозах: в селекционной станции садоводства (с традиционной экстенсивной агротехникой возделывания) и в условиях крестьянско-фермерского хозяйства (с интенсивной агротехникой возделывания). Определено, что наименьшей вариабельностью для всех сортов яблок характеризовались такие показатели, как содержание нерастворимых пищевых веществ (1,4…1,6 г/100 г), для зимних плодов дополнительно количество флавоноидов (0,4%) и титруемая кислотность (1,5…1,7%), что позволяет считать их видоспецифичными. Уровни полифенолов и антиоксидантную активность зимних яблок можно рассматривать как сортоспецифичные свойства для плодов Благая весть (0,52…0,53 ммоль/л эквивалента галловой кислоты; 71,2…75,9%) и Краса Свердловска (0,65 ммоль/л эквивалента галловой кислоты; 89,7…90,1%) соответственно. Наибольшую зависимость от условий выращивания, т.е. особенностей агроценозов, проявили такие характеристики плодов, как содержание органических кислот, витамина С, сухих веществ, сахаров и минеральных элементов во всех сортах яблок, а в зимних сортах дополнительно сахарокислотный индекс. Яблоки осеннего срока созревания по биохимическому составу оказались более пластичными в ответ на изменение внешних факторов окружающей среды.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):255-262
255-262
Биосинтез наночастиц металлов и их апробация на семенах льна-долгунца
Аннотация
В данной работе представлены результаты исследования биопрепарата, основой для которого послужил микробный биопрепарат ЖФБ (жидкофазное биосредство), в который были добавлены наночастицы меди или железа, синтезированные методом зеленого синтеза. Полученные наночастицы были исследованы методом ИК-спектроскопии диффузного отражения и вводились в ЖФБ на этапе его дозревания в объемном соотношении ЖФБ:раствор частиц 50:1. В результате получено два новых биопрепарата ЖФБ-Fe и ЖФБ-Cu. Все биопрепараты, а также наночастицы железа (Fe НЧ) и меди (Cu НЧ) были протестированы в лабораторном эксперименте на семенах льна сорта Тверской. Наночастицы железа или меди в составе биопрепаратов положительно повлияли на всхожесть семян. В варианте ЖФБ-Fe всхожесть семян составила 86–91%, что на 3–12% больше по сравнению с контролем. В случае использования ЖФБ-Cu всхожесть семян варьировалась от 86 до 93%, что на 3–11% больше по сравнению с контролем. Однако максимальная средняя длина одного проростка в этих вариантах составила 14,5–14,8 см. Тогда как на среднюю длину одного проростка существенно повлиял полив семян раствором, содержащим только наночастицы железа, т.к. в данном варианте было отмечено максимальное значение данного параметра (16,1±1,2 см). Полученные результаты показали, что данное исследование весьма перспективно, но требует дополнительных экспериментов по варьированию концентрации наночастиц в биопрепарате ЖФБ.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):263-271
263-271
Оценивание распределения вещества в системе почва–растение (на примере агрокультур)
Аннотация
Информативное оценивание распределения биогенных и загрязняющих веществ в системе почва–растение является теоретической и прикладной задачей в биогеохимии, агрохимии, экологической биотехнологии. Точечные, средние и экстремальные значения концентраций вещества в растении (Ср) и в почве (Сп), коэффициенты биологического поглощения (Кб=Ср/Сп) не характеризуют особенности распределения вещества в системе. Цель работы – изучение влияния концентрации в почве вещества на распределение его между растением и почвой. С помощью описания содержания в растении вещества от его концентрации в почве функциями Ср=f(Cп), Кб=f(Сп) предложены методические подходы к количественному оцениванию процесса распределения. Первый подход – аппроксимация зависимостей по линейным или адсорбционным степенным функциям Фрейндлиха и Ленгмюра Ср=f(Cп), из которых определяются концентрационные показатели вида а, 1Кр, Кр, С∞ . С их помощью оцениваются механизм и интенсивность накопления вещества растением. Второй подход включает получение степенной функции Кб=f(Cп) или ее линеаризированной формы lgКб=f(lgCп) с расчетом из них стандартизированных коэффициентов Кб – чувствительных при низких (1, 10) и предельных при высоких (100, 1000) концентрациях вещества в почве. На примере различных по физико-химическим и биологическим свойствам веществ – бенз(а)пирена, фтора и цинка – показано определение показателей для оценки абсолютного и относительного накопления веществ агрокультурами, проведены сравнения растений между собой, рассмотрены возможные механизмы распределения веществ и их интенсивность.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):272-282
272-282
Изменение состава эфирного масла Thymus vulgaris при различных условиях хранения и его антимикробная активность
Аннотация
Благодаря своим целебным свойствам чабрец (Thymus vulgaris L.) веками использовался в традиционной медицине, а сегодня он широко применяется в ароматерапии, косметологии и даже в качестве кулинарной добавки. Данное исследование посвящено изучению влияния хранения при различных температурах эфирных масел, извлеченных из надземных частей T. vulgaris, на химический состав и антимикробную активность. Эфирные масла были получены путем гидродистилляции высушенных на воздухе образцов и проанализированы с использованием газовой хроматографии (ГХ) и газовой хроматографии/массспектрометрии (ГХ/МС). В исследовании наблюдались изменения в составе эфирного масла при хранении в холодильнике (4 °C) и при комнатной температуре (25 °C) в течение трех месяцев. Результаты показали, что доли соединений с более низкими температурами кипения, такие как β-мирцен (2,29–0,20%) и α-пинен (2,74–0,24%), наряду с γ-терпиненом (7,84–4,81%) и п-цимолом (10,93–5,61%) в качестве предшественников тимола и карвакрола значительно снижались при хранении при комнатной температуре. Однако количество тимола и карвакрола увеличилось на 51,64 и 21,81% соответственно после трех месяцев хранения, что указывает на повышение индекса качества масла. Хранение эфирного масла в холодильнике привело к минимальным изменениям состава эфирного масла и сохранению его исходного качества. Кроме того, противомикробная активность эфирных масел была проверена с использованием метода микроразведения бульона, а также было продемонстрировано, что эфирные масла обоих способов хранения сохраняли свою противомикробную активность по сравнению со свежеэкстрагированными. Таким образом, полученные результаты полезны для производителей и потребителей эфирных масел в фармацевтической и косметической промышленности.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):228-234
228-234
Неорганические компоненты стеблей подсолнечника
Аннотация
В работе представлены результаты изучения неорганических компонентов стеблей подсолнечника. Были исследованы экстракты, полученные при различных значениях рН среды, и образцы золы до и после обработки стеблей водой, кислотой и щелочью. Установлено, что природа экстрагента оказывает незначительное влияние на выход экстрактивных веществ из измельченных стеблей. По данным атомно-абсорбционного анализа, основными ионами в экстрактах, полученных в разных средах, являются ионы калия, кальция, магния и натрия. Массовая доля золы после обработки стеблей растворами при разных значениях рН изменяется от 0,5 до 5,2%. Наименьшим выходом золы характеризуется образец стеблей после экстракции кислотой. По данным энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектроскопии, во всех образцах золы содержатся преимущественно соединения К, Са, Mg и Р. Также в работе были исследованы зольные компоненты сердцевины и внешней части стебля в сравнении с исходным образцом. Зольность сердцевины стебля (9,3%) выше, чем внешней оболочки (7,4%). Результаты ИК-спектроскопии показали, что характер расщепления полос в ИК-спектрах образцов золы практически не зависит от части стебля и предварительной обработки сырья при разных значениях рН. В ИК-спектрах золы стебля наблюдаются полосы поглощения, характерные для карбонатов и силикатов. По данным рентгенофазового анализа, изученные образцы золы находятся в кристаллическом состоянии.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):220-227
220-227
Определение предельных температур прорастания семян гороха и ячменя
Аннотация
Использование пророщенных семян злаковых и зернобобовых культур в питании человека требует налаживания соответствующего процесса их производства в пищевой промышленности. Для прорастания семян в естественных условиях необходимо от одной до двух недель, что неприемлемо в условиях их производства и переработки. В связи с этим предпринимаются различные технологические приемы для ускорения процесса проращивания семян, основанные на интенсификации биохимических процессов, протекающих в зародыше семени. Целью исследования являлось выявление температурного режима прорастания семян гороха на каждом из этапов двухстадийного технологического процесса для оптимизации прорастания во времени. В качестве объектов исследования рассмотрены данные о температурном режиме и времени прорастания семян гороха сортов Темп, Софья, Спартак, Амиор и ячменя голозерного, особенности химического состава которых имеют решающее значение при прорастании. Количественные оценки предельной температуры прорастания семян определены на основе известных расчетных зависимостей. В рамках двухстадийного подхода к процессу прорастания семян предложен следующий температурный режим их прорастания в технологических процессах: на первом этапе – 37 °С, на втором этапе – 30 °С, что позволит интенсифицировать процесс прорастания и увеличить выход проростков при масштабировании.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):213-219
213-219
Фотодеструкция активных фармацевтических субстанций в присутствии пероксида водорода и пероксодисульфата
Аннотация
Исследования по фотохимическому окислению могут внести существенный вклад в понимание закономерностей процессов деструкции водных растворов активных фармацевтических субстанций (АФС). АФС являются сложноразлагаемыми соединениями, которые, попадая в водоемы, вызывают необратимые последствия в живых организмах. Полученные результаты по фотодеструкции лекарственных препаратов различного рода, находящихся в воде, в присутствии пероксида водорода и пероксодисульфата способствуют расширению практических и теоретических знаний в области водоподготовки, очистки и доочистки воды. В работе представлены лабораторные результаты по окислению модельных водных растворов нитрофурала, тетрациклина и парацетамола при совместном воздействии УФ-излучения с микродобавками окислителей (пероксидом водорода и пероксодисульфатом). Порядок реакций деструкции активных фармацевтических субстанций определен методом наименьших квадратов. Установлено, что совместное воздействие УФ-излучения и микродобавок пероксида водорода и пероксодисульфата способствует получению как высоких степеней очистки (до 98%), так и высоких скоростей окислительной деструкции АФС (нитрофурала, тетрациклина и парацетамола) по сравнению с применением индивидуально УФ-излучения. Определено, что изученные лекарственные препараты по своей способности к окислительно-деструктивным превращениям можно расположить в следующем ряду: нитрофурал>тетрациклин>парацетамол. Теоретически доказано, что при фотохимической деструкции в присутствии пероксодисульфата происходит образование большего количества высокореакционных кислородсодержащих радикалов, которые участвуют в процессах разложения нитрофурала, тетрациклина и парацетамола.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):206-212
206-212
Разработка подходов поиска и анализа CRISPR-Cas-систем на примере штаммов Klebsiella pneumoniae как основа создания персонифицированной фаготерапии
Аннотация
В настоящей работе предложен алгоритм поиска и анализа структур CRISPR-Cas-систем бактерий и скрининга фагов через спейсерные последовательности CRISPR кассет с помощью биоинформационных методов исследования в геномах штаммов Klebsiella pneumoniae. Цель работы – с помощью биоинформационных методов исследования определить и изучить структуру CRISPR-Cas-систем бактерий на примере штаммов Klebsiella pneumoniae для разработки подходов подбора таргетных бактериофагов. В качестве объекта выбраны 150 полногеномных последовательностей, загруженных из базы данных GenBank. Из них в 52 штаммах, что составило 34,7%, обнаружены CRISPR-Cas-системы. При помощи нескольких алгоритмов поиска в CRISPR-Cas-системах исследуемых штаммов в 46,2% случаев было определено наличие одной CRISPR кассеты, в 53,8% – две. Рядом с кассетами во всех случаях был идентифицирован полный набор Cas-генов, характерный для систем Type-I Subtype-I-Е. Общее количество выявленных спейсеров составило 1659, из них 281 спейсер повторялся в двух и более CRISPR-локусах, 505 спейсеров не имели повторов. В кассетах количество спейсеров составляло от 4 до 64. Анализ спейсерного состава CRISPR кассет антибиотикорезистентных и внутригоспитальных штаммов позволил получить информацию об их эволюционной истории и о бактериофагах, против которых направлено действие их CRISPR-систем. Разработанный биоинформационный алгоритм анализа позволяет создать платформу для разработки технологий персонифицированной фаготерапии.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):197-205
197-205
Обзор современных исследований в области химии и фармакологии водорослей
Аннотация
Микроводоросли представляют собой обширную группу прокариотических и эукариотических, в основном фотоавтотрофных, одноклеточных или колоний образующих микроорганизмов. Они являются возобновляемыми, устойчивыми и экономически выгодными источниками биотоплива, биологически активных соединений для производства лекарственных препаратов и пищевых добавок. Особого внимания в фармацевтической биотехнологии и медицине заслуживают соединения микроводорослей, такие как углеводы, пептиды, липиды и каротиноиды, обладающие противоопухолевыми, противовоспалительными, антибактериальными, противовирусными и антиоксидантными свойствами. Кроме того, они являются подходящими организмами для производства рекомбинантных белков/пептидов, таких как моноклональные антитела и вакцины. Цель работы – анализ и обобщение информации исследований отечественных и зарубежных ученых о фармакологических эффектах биологически активных соединений микроводорослей. Для информационно-аналитического поиска необходимого материала для написания обзорной статьи использовали реферативные базы данных ResearchGate, PubMed, Web of Science, ScienceDirect, Scopus, Google Scholar, eLibrary. Поиск осуществлялся по публикациям за период с 2000 по 2022 год. В статье представлена информация о широком спектре фармакологических эффектов биологически активных соединений микроводорослей. Показано, что биологически активные соединения микроводорослей обладают антибактериальными, противовирусными, противоопухолевыми, антиоксидантными, регенерирующими, гипотензивными, иммуностимулирующими, противовоспалительными эффектами. Описаны механизмы основных фармакологических эффектов. Выявлено, что основным фармакологическим эффектом является противомикробное действие. Результаты данного обзора могут быть полезны для определения перспективных направлений разработки лекарственных средств на основе экстрактов водорослей.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):184-196
184-196
Исследование характеристик роста штаммов-продуцентов молочной кислоты с использованием глюкозного сиропа в качестве источника углерода
Аннотация
В работе исследованы характеристики роста и продуктивности штаммов-продуцентов молочной кислоты Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus 19-11 (ВКПМ В-2368), Lactobacillus acidophilus 5 Дс (ВКПМ В-2846) и Lactococcus lactis subsp. lactis (ВКМ В-1662) на стандартной среде MRS с использованием глюкозного сиропа в качестве углеродного субстрата. По результатам периодического культивирования выбранных штаммов в ферментерах объемом 5 л в течение 72 ч было установлено, что продуктивность снижается в ряду Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus 19-11 > Lactobacillus acidophilus 5 Дс > Lactococcus lactis subsp. lactis. Максимальную продуктивность по молочной кислоте 1,94 г/(л×ч) показал L. delbrueckii subsp. bulgaricus 19-11 с соответствующей степенью конверсии глюкозы 87%. После культивирования отмечено незначительное снижение содержания азота, калия и натрия в культуральной жидкости исследуемых штаммов-продуцентов. Содержание остальных макроэлементов (фосфора, кальция, серы, магния, бария и железа) для всех штаммов повысилось пропорционально добавлению глюкозного сиропа в ходе культивирования, что непосредственно связано с их значительным содержанием в его составе. Штаммы Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus 19-11 и Lactobacillus acidophilus 5 Дс продуцировали рацемическую (DL)-молочную кислоту, в то время как штамм Lactococcus lactis subsp. lactis продуцировал молочную кислоту с содержанием L-изомера 73%. Использование глюкозного сиропа в биотехнологических процессах может поспособствовать внедрению безотходного производства на соответствующих предприятиях.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):245-254
245-254
Химическая технология
Нанесение защитного покрытия на частицы перкарбоната натрия в аппарате с псевдоожиженным слоем
Аннотация
Перкарбонат натрия (ПКН) применяется в качестве экологически чистого отбеливателя в составе синтетических моющих средств. Он является сильным окислителем и несовместим с некоторыми другими компонентами моющего средства, например, ферментами. Решением проблемы может стать применение капсулированного ПКН. Замедленное его высвобождение позволит ферментам работать с максимальной эффективностью до деактивации в присутствии ПКН. Актуальной является задача выбора материала оболочки и необходимой толщины слоя покрытия. В данной работе капсулирование гранул ПКН осуществлялось методом распыления раствора силиката натрия посредством пневматической форсунки на псевдоожиженный слой гранул. Были получены образцы капсулированного ПКН с содержанием покрытия 5, 8, 10, 13% от массы исходного продукта. Исследована кинетика растворения полученных капсул в статических и динамических условиях. При относительной массе оболочки 5% время растворения в динамических условиях составляет 10 мин, при 8% – 14 мин, 10% – 19 мин, 13% – 30 мин. Для прогнозирования профиля выделения активного компонента из капсулированной гранулы ПКН в условиях, отличающихся от проведенных экспериментов, была составлена математическая модель этого процесса. Для параметрической идентификации математической модели путем решения обратной задачи было определено значение эффективного коэффициента диффузии ПКН через капсулу, которое составило 1·10-10 м2/с. Сопоставление расчетных и экспериментальных значений степени выделения ПКН из капсулированных гранул показало их хорошее соответствие.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):283-290
283-290
Исследование адсорбционного равновесия в системе ионы аммония–прокаленный сорбент из золошлаковых отходов теплоэнергетики
Аннотация
Прокаленный сорбент из золошлаковых отходов теплоэнергетики применен для очистки воды от ионов аммония. Эксперименты проведены в статических условиях при температуре 25±2 °С. Концентрация ионов аммония в растворе измерена спектрофотометрическим методом по установленной градуировочной характеристике, проверенной на сходимость и правильность. Исследование сорбции проведено при дозе сорбента 1,0 г на 50 см3 модельного раствора с учетом удельного порового объема сорбента. Для раствора с содержанием ионов аммония 20 мг/дм3 проведена оптимизация частоты вращения магнитной мешалки от 50 до 500 об/мин, рН раствора от 4 до 9 ед. и времени достижения равновесия от 10 до 210 мин. Время достижения равновесия составило 180 мин. При оптимальных параметрах сорбции исследовано влияние начальной концентрации ионов аммония (2,0; 5,0; 20; 50 и 100 мг/дм3) в растворе на процесс адсорбции. Изучено адсорбционное равновесие в системе ионы аммония–прокаленный сорбент для исходной концентрации ионов аммония от 5 до 300 мг/дм3. Обработка экспериментальных данных проведена на основе изотерм адсорбции Ленгмюра и Фрейндлиха. Максимальная величина адсорбции составила 1,1251 мг/г. Сделан вывод о согласии экспериментальных данных с теорией Ленгмюра. Для описания кинетики адсорбции определены параметры уравнений псевдопервого и псевдовторого порядка. Лучшая сходимость между экспериментальными и расчетными данными достигнута по модели псевдопервого порядка.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):291-303
291-303
Краткие сообщения
Новые протонпроводящие материалы на основе трековой полиэтилентерефталатной мембраны, модифицированной N,P-содержащей ионной жидкостью
Аннотация
В настоящее время одной из актуальных задач является разработка новых мембранных материалов для альтернативных, экологически чистых источников энергии – водородных топливных элементов. В данной статье представлены результаты разработки подходов к созданию протонпроводящих мембран из промышленной полиэтилентерефталатной (ПЭТФ) диэлектрической трековой пленки. В качестве модифицирующего агента использовалась N,P-содержащая ионная жидкость, полимеризация которой осуществлялась непосредственно в трековых отверстиях мембраны ПЭТФ. Основой для синтеза ионной жидкости послужил новый подход к направленному синтезу фосфорорганических соединений из элементного фосфора по реакции Трофимова–Гусаровой, разработанный в Иркутском институте химии им. А.Е. Фаворского СО РАН. Характеризация N,P-содержащей ионной жидкости проведена с помощью ЯМРи ИК-спектроскопии. Показано, что после ее нанесения на ПЭТФ мембрану результирующая композиция обладает необходимыми механическими параметрами для эксплуатации в качестве протонпроводящих мембран. Установлено, что новые протонпроводящие материалы обладают высокой протонной проводимостью, которая составляет при 353 К 77,76 мСм·см-1. Полученные результаты открывают новые перспективы для применения полученных протонпроводящих мембран в технологии водородных топливных элементов и могут способствовать развитию эффективных альтернативных источников энергии.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):304-309
304-309
Отбор травянистого целлюлозосодержащего сырья, пригодного для биотехнологической переработки
Аннотация
Использование целлюлозосодержащего растительного сырья для производства биопродуктов является одним из ключевых вопросов устойчивого экономического развития. Травянистое целлюлозосодержащее сырье – наиболее распространенный и легковозобновляемый ресурс. Данная работа посвящена отбору травянистого целлюлозосодержащего сырья, пригодного для биотехнологической переработки, исследованы следующие источники: тростник, мискантус сорта Сорановский, водяной гиацинт, салат Айсберг, суданская трава, шелуха овса, солома льна-межеумка. Предварительная химическая обработка сырья проведена классическим методом щелочной делигнификации при атмосферном давлении, полученные субстраты превращены в раствор редуцирующих сахаров методом ферментативного гидролиза. Установлено, что методом щелочной делигнификации исходного сырья возможно получить продукты с массовым содержанием целлюлозы по Кюршнеру от 82,9 до 93,1%, что является хорошим показателем для дальнейшего ферментативного гидролиза. По результатам ферментативного гидролиза продуктов щелочной делигнификации выявлено, что наибольшую реакционную способность к ферментативному гидролизу имели продукты щелочной делигнификации мискантуса сорта Сорановский, салата Айсберг и шелухи овса: концентрация редуцирующих веществ составила 25,0; 28,4 и 26,9 г/л (выход редуцирующих веществ от массы субстрата составил 75,0; 85,2 и 80,7%) соответственно. Таким образом, высокая реакционная способность этих видов сырья позволяет рекомендовать их для дальнейшей биотехнологической переработки. Для других видов сырья необходима оптимизация стадии щелочной делигнификации для повышения реакционной способности к ферментативному гидролизу.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(2):310-317
310-317