Том 13, № 1 (2023)
Химические науки
Особенности молекулярного строения замещенных азолов, содержащих биологически активный гетероцикл, а также их комплексов по данным спектроскопии ЯМР высокого разрешения
Аннотация
Проведен анализ строения и состава молекулярных (многоэлектронных) систем по спектрам ядерного магнитного резонанса (ЯМР), полученным от ядер атома водорода и углерода – ЯМР 1Н и 13С. В ряде случаев проводились квантово-химические расчеты. Кроме 1Н и 13С, использовались также спектры ЯМР от других ядер. Изучалось пространственное и электронное строение молекул различных классов, содержащих в своем составе гетероатомы (азот, кислород, серу, кремний, фосфор), а также различные функциональные группы. Серия работ относится к изучению координационных соединений (диамагнитных и парамагнитных), а также комплексных соединений донорно-акцепторного типа. Установлены области значений параметров спектров ЯМР (химических сдвигов и констант спин-спинового взаимодействия, включая величины дальних констант спин-спинового взаимодействия, характерные для азольного цикла) и наиболее известных функциональных групп, входящих в состав замещенных имидазолов и пиразолов. Показано, что указанные параметры могут быть использованы для установления пространственного и электронного строения вновь синтезируемых соединений, содержащих азольный гетероцикл. Проведен анализ спектров ЯМР 1Н и 13С растворов комплексов 1-винилимидазола с хлоридами марганца, кобальта, никеля и меди, а также с органилгалогенстаннанами (C2H5)3 SnX. Доказано, что в растворе парамагнитных комплексов 1-винилимидазола с хлоридами элементов первой переходной группы координирующий атом имеет октаэдрическое окружение, причем четыре молекулы лиганда занимают экваториальное положение. Структура диамагнитных комплексов этого азола с органилгалогенстаннанами представляет собой тригональную бипирамиду. Отработан метод изучения молекулярного строения, основанный на использовании явления ЯМР в парамагнитных системах. Рассмотрены примеры (производные 1-замещенных азолов) применения спектров ЯМР, измененных сверхтонким взаимодействием, для решения различного рода задач, связанных со строением и внутримолекулярной динамикой многоэлектронных систем.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):6-16
6-16
Полимеризация метилметакрилата в присутствии трибутилбора и аэросила
Аннотация
Исследована полимеризация метилметакрилата в присутствии 0,3-1,2 масс. % аэросила и следующих инициаторов: динитрила азо-бис-изомасляной кислоты, динитрила азо-бис-изомасляной кислоты совместно с трибутилбором, динитрила азо-бис-изомасляной кислоты совместно с трибутилбором и 2,5-ди-трет-бутилбензохиноном-1,4, трибутилбора совместно с ди-трет-бутилперокситрифенилсурьмой. Введение аэросила способствует изменению кинетики полимеризации метилметакрилата и характера ИК-спектра, свидетельствующее об увеличении доли синдиотактического полимера. Это связано с ориентацией мономера и полимера на поверхности наполнителя вследствие адсорбции за счет карбонильного атома кислорода и d-орбиталей кремния. Каждая инициирующая система оказывает особое влияние на ход кинетических кривых. Полимеризация метилметакрилата в присутствии трибутилбора - это координационно-радикальная полимеризация, протекающая в координационной сфере атома бора. Дополнительная координация нарушает координацию мономера и замедляет полимеризацию. Полимеризация метилметакрилата в присутствии системы трибутилбор-п-хинон сочетает в себе координационно-радикальную полимеризацию и псевдоживую радикальную полимеризацию. Для инициирующей системы трибутилбор-ди-трет-бутилперокситрифенилсурьма наряду с физической адсорбцией реализуется и химическая адсорбция, способствующая образованию композита, в котором полимерная матрица (полиметилметакрилат) связана с наполнителем (аэросилом) ковалентными связями. Увеличение количества аэросила до 10 масс. % приводит к соответствующему изменению ИК-спектров композитов. Для изучения механических свойств были получены лабораторные образцы композитов и пленок. Деформационные свойства полиметилметакрилата ухудшаются при его наполнении аэросилом, что характерно для композиционных материалов. Микротвердость меняется в зависимости от используемого инициатора и вида прививки (физической или химической) и коррелирует с кинетическими данными.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):17-27
17-27
Физико-химическая биология
Противогрибковый потенциал эфирных масел Mentha piperita и Cinnamomum verum
Аннотация
В последнее время наблюдается рост смертности от грибковых инфекций среди населения с ослабленным иммунитетом. Рост грибковых инфекций, ограничений, возникающих при их лечении, таких как резистентность, побочные эффекты и высокая токсичность, а также чрезмерное назначение и использование обычных противогрибковых препаратов стимулирует поиск альтернативных природных лекарств и новых стратегий. Эти стратегии предполагают использование таких надежных агентов для лечения грибковых заболеваний, как эфирные масла, известные своими антимикробными свойствами и являющиеся многокомпонентными по своей природе. В настоящем исследовании противогрибковый потенциал эфирных масел Mentha piperita и Cinnamomum vernum оценивался в отношении 3-х патогенных для человека грибов, выделенных из почвы сельскохозяйственных полей и среды обитания животных в г. Сахаранпуре (Индия): Trichophyton mentagrophytes, T. tonsurans и Т. equinum. В общей сложности было взято 66 образцов почвы. Выделение кератинофильных грибов проводили методом с использованием волос в качестве «приманок». Экстракцию эфирных масел Mentha piperita и Cinnamomum vernum осуществляли методом гидродистилляции, а химический состав обоих экстрагированных эфирных масел определяли с помощью газовой ГХ-МС. Исследования противогрибковой активности эфирных масел проводили стандартным диско-диффузионным методом. Химический состав эфирных масел M. piperita и C. vernum анализировали методом ГХ-МС. Ментол (53,28%) был основным соединением эфирного масла M. piperita, за ним следовали ментилацетат (15,1%) и ментофуран (11,18%). Основными составляющими эфирного масла C. vernum были линалоол (8%), (Ej-коричный альдегид (7,2%), β-кариофиллен (7,4%), эвкалиптол (6,4%) и эвгенол (5,6%). Было обнаружено, что эфирные масла M. piperita и C. vernum обладают высокой противогрибковой активностью против рассмотренных патогенных грибов. Результаты исследования показывают, что эфирные масла растительного происхождения можно рассматривать как безопасный для окружающей среды способ борьбы с патогенами и как альтернативу химиотерапии и противогрибковым препаратам, к которым возникла устойчивость.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):28-37
28-37
Синтез наноструктурированных нитратов бактериальной целлюлозы
Аннотация
Работа посвящена исследованию синтеза нитратов целлюлозы из бактериальной целлюлозы. Бактериальная целлюлоза характеризуется высокой степенью полимеризации - 4600. Методом растровой электронной микроскопии установлено, что ее структура представляет собой плотную сетку наноразмерных микрофибрилл. Методом ИК-спектроскопии показаны функциональные группы, соответствующие природной целлюлозе. Путем обработки бактериальной целлюлозы промышленной серно-азотной кислотной смесью с содержанием азотной кислоты 47-52% и серной кислоты 34-38% получены с выходом 156-159% образцы на-ноструктурированных нитратов бактериальной целлюлозы, полностью растворимые в ацетоне, что подтверждает получение именно азотнокислых эфиров целлюлозы. Нитраты целлюлозы по функциональным свойствам близки: массовая доля азота - 11,65-11,78%, вязкость - 963-1282 мПас, растворимость в спиртоэфирной смеси - 12,9-14,1%. Методом растровой электронной микроскопии показано, что нитрование бактериальной целлюлозы приводит к дезорганизации плотной сетки микрофибрилл. Подтверждение получения азотнокислых эфиров целлюлозы установлено методом ИК-спектроскопии по наличию функциональных нитрогрупп. Методами термогравиметрического и дифференциально-термического анализов показана высокая чистота синтезированных образцов. Оригинальность результатов заключается в сравнительном анализе свойств нитратов целлюлозы, синтезированных на основе бактериальной целлюлозы, полученной разными способами предварительной подготовки; в использовании кислотных смесей различного состава и отличных от применяемых в мировой науке условий нитрования. Представленные результаты обосновывают целесообразность использования наноструктурированной бактериальной целлюлозы в качестве прекурсора нитратов целлюлозы, применяемых в новых высокотехнологичных материалах, наукоемких областях, отличных от областей применения нитратов целлюлозы из растительной целлюлозы.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):38-49
38-49
Влияние поверхностно-активных веществ (додецилсульфата натрия, цетилтриметиламмония бромида) на проницаемость клеточных мембран корнеплодов красной столовой свеклы Beta vulgaris L.
Аннотация
Изучено воздействие двух ПАВ на красную столовую свеклу Beta vulgaris L./ анионоактивного -додецилсульфата натрия (ДСН), катионоактивного - цетилтриметиламмония бромида (ЦТАБ). Степень повреждения тканей корнеплодов Beta vulgaris L. оценивалась по усилению выхода электролитов из клеток кондуктометрическим методом, вакуолярных пигментов бетацианинов - спектрофотометрическим методом. Показано, что ДСН не нарушал проницаемость клеточных мембран в концентрациях до 0,05 г/л, ЦТАБ - до 0,005 г/л. Повышение содержания указанных ПАВ приводило к последовательному увеличению выхода электролитов и бетацианинов из тканей свеклы, что свидетельствовало о негативном действии ПАВ. При этом прослеживалась хорошая концентрационная зависимость: чем больше было содержание изучаемых детергентов, тем выше значения удельной электропроводности и оптической плотности инкубационных растворов. При обработке тестируемого растения исследуемыми соединениями в концентрации 1 г/л наблюдали значительный токсический эффект. Так, через 2 ч от начала измерений электропроводность водного раствора, в котором инкубировали высечки корнеплодов свеклы, предварительно подвергнутые 30-минутной обработке растворами 1 г/л ДСН и ЦТАБ, увеличивалась до 42 и 81 мкСм/см соответственно, что на 89 и 272% больше значений контроля. В то же время выход бетацианинов превышал значения контроля на 327 и 805% соответственно. В ходе экспериментов установлено, что ДСН и ЦТАБ увеличивают проницаемость мембран растительных клеток: как плазмолеммы, так и тонопласта. Испытанные методы зарекомендовали себя как быстрые (время получения ответа - 3 ч) и эффективные, они могут быть рекомендованы для экспрессной оценки интенсивности влияния ПАВ на растительные организмы, изучения мембранотропного действия веществ, для контроля при селекции сельскохозяйственных культур растений на устойчивость к неблагоприятным условиям.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):50-56
50-56
Усовершенствование методики определения липазы, основанной на методе получения жирных кислот, в ферментных препаратах для пищевой промышленности
Аннотация
Производство ферментных препаратов занимает одно из ведущих мест в современной биотехнологии и относится к отраслям, объем продукции которых постоянно растет, а сфера применения неуклонно расширяется. Создание промышленного производства наиболее широко используемых ферментных препаратов помогает существенно интенсифицировать и усовершенствовать многие существующие технологии или даже сформировать принципиально новые. Все это свидетельствует о том, что производство ферментных препаратов является одним из перспективных направлений в биотехнологии, которое будет и далее интенсивно расширяться. В этой связи большой интерес для многих отраслей народного хозяйства, где необходим частичный или полный гидролиз жиров и масел, представляют липазы. Они находят применение в пищевой и легкой промышленности, сельском хозяйстве, медицине, а также в аналитической практике. Проведены сравнительные исследования 3-х методов, основанных на реакции гидролитического расщепления сложно-эфирных связей в молекуле жира с высвобождением свободных жирных кислот. Установлены оптимальные параметры наибольшего образования жирных кислот. Выбран субстрат, на котором получена более стабильная эмульсия с более высокой точностью измерений. В результате установлены оптимальные условия проведения биокаталитической реакции гидролиза субстрата (оливкового масла) с использованием стандартного ферментного препарата «Липаза»: температура составляет 40 °С; рН - 4,7; продолжительность - 20 мин. С целью получения достоверных данных и подтверждения подобранных оптимальных параметров проведены сравнительные исследования по определению активности липазы в различных объектах микробного происхождения. При варьировании дозировкой ферментного препарата активность липаз находится в пределах 5% погрешности измерений, что принято в стандартных методиках определения активности ферментного препарата для пищевой промышленности и подтверждено экспериментальными данными.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):57-66
57-66
Минеральный состав почвенной цианопрокариоты Nostoc commune из Байкальского региона
Аннотация
Почвенная цианопрокариота Nostoc commune Vaucher ex Bornet et Flahault - нитчатый организм, формирующий макроскопические колонии на поверхности почвы, способный к оксигенному фотосинтезу и фиксации атмосферного азота. Вид вносит существенный вклад в азотный и углеродный баланс экосистем, участвует в процессах восстановления нарушенных почв. В задачи настоящего исследования входило определение содержания минеральных элементов (Ca, Mg, K, Na, Cu, Fe, Mn, Zn, Cd, Pb) в талломах N. commune, функционирующих в травянистых растительных сообществах Байкальского региона на территориях разной степени антропогенной нарушенности, и установление влияния кислотности почвы на накопление ностоком элементов. Элементный состав определяли методами эмиссионной пламенной фотометрии и атомно-абсорбционной спектроскопии. Впервые в региональных образцах N. commune определены уровни накопления Ca, Mg, K, Na, Cu, Fe, Mn, Zn, Cd, Pb. Показано, что талломы вида содержали значительное количество кальция, магния, калия, натрия, железа. По способности аккумулировать кальций (до 27440 мгкг-1 абс. сухого веса), произрастать на нейтральных и щелочных почвах вид может быть отнесен к кальцефилам. По уровню накопления железа (в среднем 2112 мскг-1) N. commune на порядок превосходит сосудистые растения. Отмечены существенные различия в содержании изученных элементов в ностоке из разных местонахождений. Талломы N. commune, функционирующие в непосредственной близости от скоростной автомагистрали, содержали в повышенных количествах свинец, медь, цинк, кадмий, кальций, магний, натрий. Установлено, что при более низкой кислотности почвы вид накапливает больше Ca, Mg, Cd; в условиях повышенной кислотности почв талломы N. commune аккумулируют Fe, Mn, K. Выявлена значительная корреляция между содержанием этих элементов в ностоке и кислотностью верхних горизонтов почв.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):67-76
67-76
Специализированная липидная композиция для профилактики гиперлипидемии и ожирения
Аннотация
В современном мире алиментарно-зависимые социально значимые заболевания, в частности ожирение и гиперлипидемия, приобрели масштабы эпидемии, требующей значительных усилий и средств для снижения потерь. Более эффективным и целесообразным является профилактика данных заболеваний, в том числе и с применением специализированных липидных композиций. Цель представленного исследования заключалась в разработке специализированных липидных композиций для профилактики гиперлипидемии и ожирения. Используемый метод - купажирование растительных масел и стабилизация природным антиоксидантом с целью повышения устойчивости при хранении. Жирнокислотный состав специализированных липидных композиций для профилактики гиперлипидемии и ожирения исследован методом газожидкостной хроматографии, органолептические, физико-химические показатели определены стандартными методами. Устойчивость при хранении оценивалась по перекисному и кислотному числам. В качестве компонентов использованы соевое, низкоэруковое рапсовое, льняное и рыжиковое масла, а также масло микроводорослей Schizochytrium sp. Антиоксидантом служил масляный экстракт ксантофиллов из бурой морской водоросли Дальневосточного региона - Sargassum miyabei. Специализированные липидные композиции на основе соевого масла характеризуются более высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот, чем на основе низкоэрукового рапсового (72,93-76,25% против 60,71-66,64%). По органолептическим и физико-химическим показателям разработанные специализированные липидные композиции для профилактики гиперлипидемии и ожирения соответствовали требованиям нормативной документации. Введение в состав специализированных липидных композиций масляного экстракта ксантофиллов из бурой водоросли Sargassum miyabei позволило существенно увеличить стабильность в хранении (6 месяцев вместо 3 месяцев контроля).
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):77-87
77-87
Влияние акрилатных гидрогелей на основные параметры культивирования и антагонистическую активность агрономически полезных бактерий
Аннотация
Целью работы являлось исследование влияния полимерных акрилатных гидрогелей на рост и развитие агрономически полезной микрофлоры - штаммов азотфиксаторов, фосфатмобилизаторов, энтомопатогенов и антагонистов фитопатогенов. Антибактериальное действие гидрогелей изучали методом лунок в чашках Петри по Й. Сэги. Культивирование бактерий проводили в ГРМ-бульоне, определение оптической плотности среды осуществляли при 600 нм с периодичностью 1 ч в течение 48 ч. Исследование биопленкообразования вели на среде LB согласно методу O'Toole, Kolter (1998). В стерильную среду вносили образцы гидрогелей в концентрации 200; 100; 50; 25 и 12,5 мг/мл. Установлено, что штаммы Paenibacillus polymyxa П, Agrobacterium tumefacience 204 и энтомопатогены Bacillus thuringiensis 0271, B. thuringiensis 0371 не проявляют признаков угнетения в зоне взаимодействия как с эталонными, так и с экспериментальными гидрогелями, а рост культур штаммов Azotobacter vinelandii 10702, Bradyrhizobium ottawaense М-8 и Rhizobium leguminosarum К-29 был ингибирован во всех вариантах опыта. Исследованные суспензии гидрогелей ГГ1 и ГГ2 в концентрации 200 мг/мл способствовали уменьшению оптической плотности культур как штамма B. amyloliquefaciens 01-1, так и штамма Lelliottia nimipressurales 32-3 в среднем на 23,3 и 14,7% к контролю соответственно. Внесение в питательную среду 25-100 мг/мл ГГ2 способствует активному накоплению биомассы культурами P. polymyxa П и A. tumefacience 204. Гидрогели способствовали усилению биопленкообразования B. amyloliquefaciens 01-1 в концентрации 50-200 мг/мл (ГГ1) и 100-200 мг/мл (ГГ2). Максимальную стимуляцию образования планктонной культуры и биопленки наблюдали при обогащении питательной среды 12,5-100 мг/мл ГГ1 у культуры штамма P. polymyxa П, выражавшуюся в увеличении интенсивности прироста бактериальной суспензии в среднем в 8,9 раз к контролю.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):88-98
88-98
Возможности использования биопрепаратов, полученных из древесной зелени хвойных пород, в искусственном лесовосстановлении сосны обыкновенной
Аннотация
Экологически безопасные биопрепараты для сельского хозяйства получают из отходов природного сырья - древесной зелени хвойных растений, которая остается после масштабных лесозаготовительных работ. Эти биопрепараты (экстракт пихты и экстракт ели) содержат натуральные тритерпеновые кислоты, растительные фенольные соединения и флавоноиды. Хотя в лесных питомниках используются регуляторы роста с аналогичными характеристиками, до сих пор нет данных о росте сеянцев, полученных под влиянием этих препаратов и затем высаженных в лесу. Цель работы - изучить влияние биопрепаратов на рост сосны обыкновенной при выращивании ее в лесном питомнике, а затем, после пересадки, - в лесных культурах. Опыты с предпосевной обработкой семян сосны и их посевом проводились в лесном питомнике. Семена замачивали в растворах препаратов (дозы 0,1 и 0,25 мл/кг семян) в течение 6 ч. После выращивания сосны в питомнике в лесу был создан участок с культурами из этих сеянцев. Перед посадкой в лес у них измеряли следующие показатели: высоту стволика и диаметр корневой шейки. Промеры деревьев сосны также проводились 3 года подряд на лесном участке (высота ствола, диаметр корневой шейки, прирост). Показано, что однократная обработка семян биостимуляторами обеспечила высокую приживаемость и адаптацию сосны при пересадке в лес. Биометрические характеристики молодых деревьев на 3-й год были выше, чем у контрольного варианта. Сделан вывод о том, что биостимуляторы, полученные из хвойного сырья, могут быть рекомендованы для выращивания сосны обыкновенной в питомниках и повышения устойчивости лесных культур.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):99-106
99-106
Перспективы применения модифицированного биофунгицида на основе Trichoderma viride для оздоровления почв
Аннотация
Препарат Триходермин на основе Trichoderma viride предназначен для обработки семян зерновых, овощных, плодово-ягодных культур и для внесения в почву. Новое направление в исследованиях связано с применением природных минералов - цеолита (0,2 и 0,04 мм), диатомита, глауконита и сапропеля. В лабораторных экспериментах установлено, что природные минералы не угнетают развитие T. viride. Только глауконит и диатомит, стимулируя ее рост, приводят к быстрому спороношению. Цеолит в обеих фракциях (0,20 и 0,04 мм) оказывает пролонгирующее действие на рост T. viride. Сапропель удлиняет срок развития микромицета в меньшей степени, чем цеолит в обеих фракциях. Исследования продолжены в полевом опыте, где после внесения биопрепарата Триходермин проведена оценка микромицетного состава серой лесной почвы Лаишевского муниципального района Республики Татарстан. Биофунгицид на основе микромицета T. viride (доза 3 кг/га) внесен в почву совместно с вышеперечисленными природными минералами (доза внесения каждого 0,5 т/га). Отбор проб почвы для количественной и качественной характеристики микромицетного сообщества проведен в фазы всхожести и кущения озимой пшеницы сорта Султан. Установлено, что применение препарата Триходермин способствует значительному увеличению в почве представителей рода Trichoderma. Отмечено преобладание этого рода (74-100%) по сравнению с остальными микроскопическими грибами (рр. Aspergillus, Mucor, Fusarium). Выявлена ингибирующая активность Trichoderma в отношении патогенных грибов. Фитопатогенные грибы рода Fusarium отсутствуют только в вариантах с добавлением цеолита (0,04 мм) и диатомита. Применение диатомита и цеолита совместно с препаратом Триходермин является перспективным приемом для улучшения фитосанитарного состояния почв сельскохозяйственного назначения.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):107-114
107-114
Токсиколого-биохимическая модель оценки экологической чистоты сельскохозяйственной продукции
Аннотация
В настоящее время общемировой тенденцией является формирование рынков экологически чистой продукции, развитие которых сопряжено с целым рядом трудностей, связанных не только с недостаточностью знаний и практической подготовки в области экологического сельского хозяйства, но и с необходимостью совершенствования и развития методологической базы. Использование биотестов, основанных на ферментативных методах в токсиколого-биохимическом мониторинге сельскохозяйственной продукции, является одним из наиболее перспективных направлений. Цель работы заключалась в разработке токсиколого-биохимической модели оценки экологической чистоты сельскохозяйственной продукции на примере масличных культур. Разработанная токсиколого-биохимическая модель оценки экологической чистоты сельскохозяйственной продукции представляет собой единую систему, включающую тест-объект, стандартизованный по ключевым физико-химическим показателям, тест-маркер и тест-реакцию, а также методику выполнения качественной оценки, имеющую свой критериальный аппарат оценки воздействия факторов среды в соответствии с выбранными методами детекции. В качестве исследуемого объекта выбраны семена подсолнечника. Установлен органоспецифический фермент -липаза, для которой определены оптимальные условия для протекания тест-реакции, а также характер и условия влияния тест-субъектов. Разработан метод определения экологической чистоты семян подсолнечника на основе изменения активности органоспецифического фермента в сравнении с референтной величиной. Определены его аналитические характеристики. Предлагаемая нами модель имеет ряд инновационных подходов и отличительных особенностей, таких как использование исследуемого объекта (целостного растения, семян, плодов и т.д.) в качестве тест-объекта, содержащего тест-маркер со специфической тест-реакцией; экстраполяция понятия «референтная величина» в область токсиколого-биохимической оценки безопасности пищевого сырья; введение показателя «динамика изменения активности органоспецифического фермента» относительно референтной величины, позволяющего характеризовать продукцию как экологически чистую.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):115-123
115-123
Структура и сорбционная активность коры лиственницы после обработки зелеными реагентами
Аннотация
В статье рассматривается структура и сорбционная активность коры лиственницы после обработки зелеными реагентами. Целью данного исследования является получение сорбентов из коры лиственницы путем обработки химическими методами. Проведено сравнение влияния нетоксичных и малотоксичных экстрагентов и реагентов, таких как вода, гексан, этанол и пероксид водорода, на структуру, сорбционные свойства обработанной коры, а также на состав выделяемых экстрактивных веществ. Установлено, что в процессе экстракции коры происходит трансформация основных ее компонентов, что приводит к формированию упорядоченных структур дальнего порядка. Наибольшие структурные изменения наблюдаются для коры, обработанной последовательно этанолом и пероксидом водорода, в основном за счет разложения гемицеллюлоз. Выявлено, что обработка коры таким способом способствует формированию мезопористой структуры. Сорбционная активность обработанной коры по метиленовому синему повышается в 6,5 раз по сравнению с сорбционной активностью исходной коры. Исследования экстрактивных веществ методами ИК-спектроскопии и ГХ-МС показали близкий состав экстрактов коры лиственницы, полученных при водной и этанольной обработках, которые содержат в основном фенольные и спиртовые соединения. Этанол-пероксидный раствор помимо них содержит сложные эфиры и производные карбоновых кислот. Выявлено, что гексановый экстракт коры лиственницы имеет в своем составе в основном терпены и их производные, которые широко применяются в качестве ценных компонентов в медицине и имеют большой потенциал как источник биосырья для зеленых полимеров.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):124-132
124-132
Химическая технология
Улучшение эксплуатационных свойств автобензинов за счет оптимизации коэффициента распределения детонационной стойкости
Аннотация
В последнее время наряду с ростом потребления автобензинов наблюдается тенденция к ужесточению эксплуатационных и экологических требований к их качеству. Весьма существенным требованием автобензина является не только высокая детонационная стойкость бензина в целом, но и равномерное распределение октанового числа по фракциям. Это свойство имеет большое значение для обеспечения нормальной работы двигателя на переменных режимах. Вместе с тем большинство из используемых в настоящее время оксигенатов и присадок на их основе имеют узкий интервал температур кипения и неравномерно распределены по фракциям топлива. Объектами исследования являлись промышленно доступные оксигенаты: метил-трет-бутиловый эфир, изобутиловый спирт и смесь насыщенных углеводородов, получаемых в процессе сернокислотного алкилирования олефинов (алкилат). Предложен состав композиционной смеси при соотношении следующих компонентов:алкилат - 50-70% масс., метил-трет-бутиловыйэфир - 15-25% масс., изобутиловый спирт - 15-25% маса соответственно, позволяющий в равной мере увеличить октановое число узких низкокипящих и высококипящих фракций, входящих в состав бензиновой смеси, т.е. значение коэффициента распределения детонационной стойкости, близко к максимуму - 1. В результате исследования влияния 3-компонентной смеси на эксплуатационные характеристики при вовлечении в автомобильные бензины установлено, что применение 3-компонентной смеси в качестве высокооктанового кислородсодержащего компонента в составе топлива в интервале концентраций от 25,0 до 45,5% масс. обеспечивает равномерное распределение детонационной стойкости по фракциям и способствует повышению энергоэффективности топлива за счет увеличения удельной теплоты сгорания.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):133-141
133-141
Кинетические кривые сорбции нефтепродуктов прокаленным сорбентом из золошлаковых отходов теплоэнергетики
Аннотация
Выполнены экспериментальные исследования динамической сорбции модельных смесей, содержащих нефтепродукты. В качестве сорбента исследованы высушенные и прокаленные золошлаковые отходы, накопленные методом гидрозолоудаления на золоотвале Новочеркасской ГРЭС (г. Новочеркасск, Ростовская область, Россия). Навеска прокаленного сорбента для каждого модельного раствора являлась фиксированной и составляла 5,0 г. Модельные растворы пропускали через колонку, заполненную прокаленным сорбентом. На первом этапе проведены экспериментальные исследования по оптимизации расхода фильтрата в диапазоне от 0,05 до 2,5 дм3/мин с шагом 0,05 дм3/мин. Через колонку, содержащую 5 г прокаленного сорбента, пропускали модельные водные растворы c водородным показателем рН=7,5, содержащие по 100 мг/дм3 нефтепродуктов. Оптимальный расход фильтрата составил 0,1 дм3/мин при максимальной эффективности извлечения нефтепродуктов из раствора 84%. На втором этапе построены кинетические зависимости сорбционной емкости и концентрации нефтепродуктов в фильтрате. Для этого проведены экспериментальные исследования по насыщению сорбента нефтепродуктами путем пропускания порций модельного водного раствора, содержащего 10000 мг/дм3 по 0,05 дм3, через колонку, заполненную прокаленным сорбентом в количестве 5 г, с отбором фильтрата 0,1 дм3/мин. Максимальное значение сорбционной емкости составило 560 мг/г при эффективности извлечения нефтепродуктов из раствора 85%. На основе анализа результатов экспериментальных исследований предложен подход к математическому описанию кинетики сорбции нефтепродуктов. Вычисление концентрации нефтепродуктов в фильтрате разбито на два этапа. На первом этапе повышение концентрации нефтепродуктов в фильтрате происходит при насыщении сорбента нефтепродуктами до максимального значения сорбционной емкости, на втором - при максимальном значении сорбционной емкости. Приведены уравнения кинетики для расчета сорбционной емкости и концентрации нефтепродуктов в фильтрате. Получено хорошее качественное согласование экспериментальных и расчетных данных.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(1):142-151
142-151