APPLE PULP SORPTION ACTIVITY WITH RESPECT TO SOME HEAVY METAL CATIONS

Abstract


The article presents the results of a study of sorption activity of apple pulp, charcoal and polyphepane for cations of copper, zinc and nickel. It is shown that apple pulp studied binds d-metals much more strongly due to the presence of pectin having a hydrophilic complexing properties and compared with hydrophobic enterosorbents investigated.

Full Text

Актуальность. Одной из важных причин неблагоприятного изменения окружающей среды является ее загрязнение химическими элементами, которое приводит к избыточному поступлению химических соединений в организм человека. В настоящее время тяжелые металлы вызывают интерес как приоритетные загрязнители окружающей среды, угрожающие здоровью людей [1]. Поиск соединений с высокой сорбционной активностью по отношению к токсическим соединениям и разработка на их основе новых лекарственных препаратов являются важными задачами современной экспериментальной фармакологии и фармации. Среди веществ, связывающих химические элементы и токсические соединения, вызывают интерес пищевые волокна. Наиболее перспективными для изучения среди пищевых волокон являются некрахмальные полисахариды, в частности пектин. Препараты на его основе обладают широким спектром фармакологических эффектов, применяются в качестве энтеросорбентов (Фитосорбовит, Полисорбовит-50, Полисорбовит-95). Однако, производство пектина дорогой и трудоемкий процесс [2]. Мы предлагаем использовать в качестве энтеросорбента яблочный жом. Существенным преимуществом использования яблочного жома в качестве основы для создания энтеросорбента, является доступность сырья, меньшая сложность технологического процесса получения, при этом яблочный жом обладает выраженной сорбционной активностью к катионам свинца по сравнению с используемыми в медицинской практике энтросорбентами - активированным углем и полифепаном [3]. Цель работы: изучить металлсвязывающую активность и провести сравнительный анализ сорбционной способности яблочного жома и лекарственных препаратов из группы энтеросорбентов по отношению к ионам меди, цинка и никеля. Материал и методы исследования. Объектом исследования являлись энтеросорбенты: активированный уголь (ОАО «Ирбитский химфарм завод»), полифепан (ЗАО «Сайнтек»), а также яблочный жом, полученный после переработки плодов на сок и высушенный естественным путем. Ионы меди, никеля и цинка брали в виде солей CuSO4, NiCI2 и ZnSO4, используя реактив квалификации «х.ч.». Количественный анализ тяжелых металлов в растворе проводили титриметрическим методом [4]. Кинетику сорбции исследовали методом ограниченного объема раствора. Для получения кинетических кривых сорбции в серию пробирок помещали навески (m) адсорбента по 1 г, заливали их 0,05 л (V) водного раствора соли исследуемого металла и выдерживали от 5 мин до 1 ч. Начальная концентрация (C0) ионов металлов составляла 0,025 моль/л. Через определенные промежутки времени раствор отделяли от сорбента и выявляли в нем текущую концентрацию ионов металла (CT) титриметрическим методом. Сорбционную емкость сорбентов (АT) в каждый данный момент времени рассчитывали по формуле: . Степень извлечения (α) определяли следующим образом: . Полученные результаты и их обсуждение. Важнейшими характеристиками сорбентов являются величина сорбционной емкости и время достижения сорбционного равновесия. На рис.1 представлена зависимость сорбционной емкости сорбентов в каждый момент времени в отношении ионов двухвалентных металлов, таких как медь, никель и цинк. Рис.1. Кинетика сорбции энтеросорбентами: По полученным данным была рассчитана связывающая активность сорбентов, т.е. степень извлечения ионов тяжелых металлов (рис.2). Изучение скорости сорбционных процессов показало, что связывание ионов металлов яблочным жомом, происходит достоверно быстрее, чем активированным углем и полифепаном. Рис. 2. Степень извлечения энтеросорбентами: Через 5 мин инкубации яблочный жом связывает от 20% до 27% максимального количества поглощенных ионов металла, через 10 мин - от 25% до 32%, через 20 мин - от 34% до 41% от максимально возможного количества поглощенных ионов металла. Скорость связывания металлов лекарственными препаратами энтеросорбентами была ниже. Через 5 мин связывалось от 4% до 10% максимально возможного количества поглощенных ионов металла. Максимальное связывание достигалось за 20 мин инкубации и составляло от 14% до 20% (рис. 2). Таким образом, эффективность связывания ионов тяжелых металлов яблочным жомом почти в два раза больше, чем активированным углем и полифепаном. Полученные данные свидетельствуют, что активированный уголь и полифепан, имея в основном гидрофобную поверхность, обладают малым сродством к молекулам воды и гидратированным ионам. Высокая сорбционная активность яблочного жома, обусловленная наличием пектина, физические свойства которого проявляются как гидрофильный коллоид и поэтому обладающего большим сродством к молекулам воды и гидратированным ионам, а также за счет наличия в составе пектина карбоксильных и гидроксильных групп галактуроновой кислоты способствующих хелатообразованию с ионами d- металлов [3, 5]. По сорбционной активности к яблочному жому изученные катионы располагаются в ряд: Zn2+ ≥ Cu2+> Ni2+. Сорбционная емкость яблочного жома соответственно равна: 61,3 мг/г, 59,6 мг/г и 51,4 мг/г. Уменьшение адсорбционной активности от Zn2+ до Ni2+ возможно обусловлено некоторым различием в ионных радиусах аквакомплексов данных катионов и их общей реакционной способности с органическими веществами яблочного жома. Однако указанные предположения требуют более глубокого обоснования и изучения. Выводы. Установлено, что яблочный жом является наиболее хорошим сорбентом по отношению к ионам тяжелых металлов в сравнении с лекарственными энтеросорбентами (полифепан, активированный уголь). Показана возможность использования яблочного жома в качестве основы для получения энтеросорбентов. Обоснована высокая сорбционная активность яблочного жома по отношению к катионам d-металлов, за счет наличия пектина, физические свойства которого проявляются как гидрофильный коллоид, а также его способности к хелатообразованию. Выявлено, что сорбционная емкость яблочного жома к катионам тяжелых металлов увеличивается в ряду Ni2+ < Cu2+ ≤ Zn2+ и составляет соответственно 51,4 мг/г, 59,6 мг/г, 61,3 мг/г.

About the authors

E I Ryabinina

Voronezh State Medical Academy

Email: ryabinina68@mail.ru

N A Andreeva

Voronezh State Medical Academy


E E Zotova

Voronezh State Medical Academy


N I Ponomareva

Voronezh State Medical Academy


References

  1. Рябинина Е.И. Загрязнение снежного покрова урбанизированных территорий г. Воронежа / Е.И. Рябинина, Е.Е. Зотова, И.П. Чурилова / Актуальные проблемы науки и образования: прошлое, настоящее, будущее: сб. науч. трудов по материалам Международной заочной научно-практической конференции: в 7 частях. 2012. - С. 102-104.
  2. Рябинина Е.И. Влияние щавелевой кислоты на выход пектина из яблочных и цитрусовых выжимок / Е.И. Рябинина, Е.Е. Зотова, Н.И. Пономарева, И.П. Чурилова // Перспективы развития науки и образования: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 28 февраля 2015 г.: в 13 частях. Часть 6; М-во обр. и науки РФ. Тамбов: Изд-во ООО "Консалтинговая компания Юком", 2015. - С. 126-127.
  3. Рябинина Е.И. Активность энтеросорбента полифепана по отношению к катионам некоторых d - металлов / Е.И. Рябинина, Е.Е. Зотова, Н.И. Пономарева, А.А. Тимашова, Н.А. Андреева // Прикладные информационные аспекты медицины. - 2014. - Т.17, №2. - С.87-91.
  4. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Количественный анализ. Физико-химические методы анализа: практикум: учеб. пособие / Ю.Я. Харитонов, Д.Н. Джабаров, В.Ю. Григорьева. - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2012. - 368 с. : ил.
  5. Николаев В.Г. Современные энтеросорбенты и механизмы их действия / В.Г. Николаев, С.В. Михаловский, Н.М. Гурина // Эфферентная терапия. - 2005. - Т.11, №4. - С. 3 - 17.

Statistics

Views

Abstract - 0

PDF (Russian) - 0

Article Metrics

Metrics Loading ...

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies