Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков

Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков

В современной биологии и медицине широко применяются углеродсодержащие адсорбенты. Целью настоящей работы явилось исследование адсорбционной активности алмазных наноструктурных поликристаллических адсорбентов к токсичным веществам органического и неорганического происхождения. Показано, что на модиф...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2008
Hauptverfasser: Богатырева, Г.П., Маринич, М.А., Базалий, Г.А., Гвяздовская, В.Л.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2008
Schriftenreihe:Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76229
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков / Г.П. Богатырева, М.А. Маринич, Г.А. Базалий, В.Л. Гвяздовская // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1227-1236. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-76229
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-762292025-02-09T20:06:07Z Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков Adsorbents for Biological Environments Based on Nano-diamond Polycrystalline Powders Богатырева, Г.П. Маринич, М.А. Базалий, Г.А. Гвяздовская, В.Л. В современной биологии и медицине широко применяются углеродсодержащие адсорбенты. Целью настоящей работы явилось исследование адсорбционной активности алмазных наноструктурных поликристаллических адсорбентов к токсичным веществам органического и неорганического происхождения. Показано, что на модифицированной поверхности наноструктурных поликристаллических порошков наблюдается селективный механизм адсорбции. Модифицирование поверхности алмазных наноструктурных поликристаллов осуществлялось термическим и электрохимическим методами. Установлен селективный механизм адсорбции токсинов на поверхности наноструктурных алмазных поликристаллических порошков: на гидрофобной поверхности преимущественно адсорбируются ионы тяжелых металлов, а на гидрофильной – токсины органического происхождения. Для органических веществ адсорбционная активность адсорбентов уменьшается в следующем порядке: фенол, белок, этиловый спирт, ацетон и глюкоза. На основе алмазных наноструктурных поликристаллических порошков с модифицированной поверхностью разработана марка адсорбента АРН-Б. У сучасній біології та медицині широко застосовують вуглецевовмісні адсорбенти. Метою цієї роботи було дослідження адсорбційної активности діямантових наноструктурних полікристалічних адсорбентів до токсичних сполук органічного і неорганічного походження. Показано, що на модифікованій поверхні наноструктурних полікристалічних порошків спостерігається селективний механізм адсорбції. Модифікування поверхні діямантових наноструктурних полікристалів виконували термічною та електрохемічною методами. Встановлено селективний механізм адсорбції токсинів на поверхні наноструктурних діямантових полікристалічних порошків: на гідрофобній поверхні переважно адсорбуються йони важких металів, а на гідрофільній – токсини органічного походження. Для органічних сполук адсорбційна активність адсорбентів зменшується у наступній послідовності: фенол, білок, етиловий спирт, ацетон і глюкоза. На основі діямантових наноструктурних полікристалічних порошків з модифікованою поверхнею розроблено адсорбент марки АРН-Б. Carbon-containing adsorbents are widely used in modern biology and medicine. The aim of this work is to investigate adsorption activity of diamond polycrystalline adsorbents to organic and inorganic toxins. As observed, the selective mechanism of adsorption takes place on modified surface of nanostructured polycrystalline powders. To modify the nanodiamond polycrystalline adsorbent surface, thermal and electrochemical methods are used. The selective mechanism of adsorption manifests itself in the fact that ions of heavy metals are mainly adsorbed by hydrophobic surface, while organic toxins are adsorbed by hydrophilic surface. The adsorption activity of adsorbents in the case of organic substances under investigation decreases in the following sequence: phenol, albumin, ethyl alcohol, acetone, and glucose. On the base of nanodiamond polycrystalline powders with modified surface, the ARN-B grade adsorbent is developed. 2008 Article Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков / Г.П. Богатырева, М.А. Маринич, Г.А. Базалий, В.Л. Гвяздовская // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1227-1236. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 81.05.ug, 81.07.Wx, 82.45.Jn, 82.45.Yz, 82.65.+r, 87.85.jj https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76229 ru Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології application/pdf Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description В современной биологии и медицине широко применяются углеродсодержащие адсорбенты. Целью настоящей работы явилось исследование адсорбционной активности алмазных наноструктурных поликристаллических адсорбентов к токсичным веществам органического и неорганического происхождения. Показано, что на модифицированной поверхности наноструктурных поликристаллических порошков наблюдается селективный механизм адсорбции. Модифицирование поверхности алмазных наноструктурных поликристаллов осуществлялось термическим и электрохимическим методами. Установлен селективный механизм адсорбции токсинов на поверхности наноструктурных алмазных поликристаллических порошков: на гидрофобной поверхности преимущественно адсорбируются ионы тяжелых металлов, а на гидрофильной – токсины органического происхождения. Для органических веществ адсорбционная активность адсорбентов уменьшается в следующем порядке: фенол, белок, этиловый спирт, ацетон и глюкоза. На основе алмазных наноструктурных поликристаллических порошков с модифицированной поверхностью разработана марка адсорбента АРН-Б.
format Article
author Богатырева, Г.П.
Маринич, М.А.
Базалий, Г.А.
Гвяздовская, В.Л.
spellingShingle Богатырева, Г.П.
Маринич, М.А.
Базалий, Г.А.
Гвяздовская, В.Л.
Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet Богатырева, Г.П.
Маринич, М.А.
Базалий, Г.А.
Гвяздовская, В.Л.
author_sort Богатырева, Г.П.
title Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков
title_short Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков
title_full Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков
title_fullStr Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков
title_full_unstemmed Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков
title_sort адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков
publisher Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate 2008
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76229
citation_txt Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков / Г.П. Богатырева, М.А. Маринич, Г.А. Базалий, В.Л. Гвяздовская // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1227-1236. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
series Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv AT bogatyrevagp adsorbentydlâbiologičeskihsrednaosnovenanoalmaznyhpolikristalličeskihporoškov
AT mariničma adsorbentydlâbiologičeskihsrednaosnovenanoalmaznyhpolikristalličeskihporoškov
AT bazaliiga adsorbentydlâbiologičeskihsrednaosnovenanoalmaznyhpolikristalličeskihporoškov
AT gvâzdovskaâvl adsorbentydlâbiologičeskihsrednaosnovenanoalmaznyhpolikristalličeskihporoškov
AT bogatyrevagp adsorbentsforbiologicalenvironmentsbasedonnanodiamondpolycrystallinepowders
AT mariničma adsorbentsforbiologicalenvironmentsbasedonnanodiamondpolycrystallinepowders
AT bazaliiga adsorbentsforbiologicalenvironmentsbasedonnanodiamondpolycrystallinepowders
AT gvâzdovskaâvl adsorbentsforbiologicalenvironmentsbasedonnanodiamondpolycrystallinepowders
first_indexed 2025-11-30T09:36:21Z
last_indexed 2025-11-30T09:36:21Z
_version_ 1850207509121335296
fulltext 1227 PACS numbers: 81.05.ug, 81.07.Wx, 82.45.Jn, 82.45.Yz, 82.65.+r, 87.85.jj Адсорбенты для биологических сред на основе наноалмазных поликристаллических порошков Г. П. Богатырева, М. А. Маринич, Г. А. Базалий, В. Л. Гвяздовская Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, ул. Автозаводская, 2, 04074 Киев, Украина В современной биологии и медицине широко применяются углеродсодер- жащие адсорбенты. Целью настоящей работы явилось исследование ад- сорбционной активности алмазных наноструктурных поликристалличе- ских адсорбентов к токсичным веществам органического и неорганическо- го происхождения. Показано, что на модифицированной поверхности на- ноструктурных поликристаллических порошков наблюдается селектив- ный механизм адсорбции. Модифицирование поверхности алмазных нано- структурных поликристаллов осуществлялось термическим и электрохи- мическим методами. Установлен селективный механизм адсорбции токси- нов на поверхности наноструктурных алмазных поликристаллических по- рошков: на гидрофобной поверхности преимущественно адсорбируются ионы тяжелых металлов, а на гидрофильной – токсины органического происхождения. Для органических веществ адсорбционная активность ад- сорбентов уменьшается в следующем порядке: фенол, белок, этиловый спирт, ацетон и глюкоза. На основе алмазных наноструктурных поликри- сталлических порошков с модифицированной поверхностью разработана марка адсорбента АРН-Б. У сучасній біології та медицині широко застосовують вуглецевовмісні ад- сорбенти. Метою цієї роботи було дослідження адсорбційної активности діямантових наноструктурних полікристалічних адсорбентів до токсич- них сполук органічного і неорганічного походження. Показано, що на мо- дифікованій поверхні наноструктурних полікристалічних порошків спо- стерігається селективний механізм адсорбції. Модифікування поверхні діямантових наноструктурних полікристалів виконували термічною та електрохемічною методами. Встановлено селективний механізм адсорбції токсинів на поверхні наноструктурних діямантових полікристалічних порошків: на гідрофобній поверхні переважно адсорбуються йони важких металів, а на гідрофільній – токсини органічного походження. Для орга- нічних сполук адсорбційна активність адсорбентів зменшується у насту- пній послідовності: фенол, білок, етиловий спирт, ацетон і глюкоза. На Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2008, т. 6, № 4, сс. 1227—1236 © 2008 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 1228 Г. П. БОГАТЫРЕВА, М. А. МАРИНИЧ, Г. А. БАЗАЛИЙ, В. Л. ГВЯЗДОВСКАЯ основі діямантових наноструктурних полікристалічних порошків з мо- дифікованою поверхнею розроблено адсорбент марки АРН-Б. Carbon-containing adsorbents are widely used in modern biology and medi- cine. The aim of this work is to investigate adsorption activity of diamond polycrystalline adsorbents to organic and inorganic toxins. As observed, the selective mechanism of adsorption takes place on modified surface of nanos- tructured polycrystalline powders. To modify the nanodiamond polycrystal- line adsorbent surface, thermal and electrochemical methods are used. The selective mechanism of adsorption manifests itself in the fact that ions of heavy metals are mainly adsorbed by hydrophobic surface, while organic tox- ins are adsorbed by hydrophilic surface. The adsorption activity of adsorb- ents in the case of organic substances under investigation decreases in the following sequence: phenol, albumin, ethyl alcohol, acetone, and glucose. On the base of nanodiamond polycrystalline powders with modified surface, the ARN-B grade adsorbent is developed. Ключевые слова: алмазные наноструктурные поликристаллические по- рошки, адсорбционная активность, адсорбенты, модифицирование по- верхности, токсичные вещества, гидрофильно-гидрофобный баланс. (Получено 23 листопада 2007 р.) 1. ВВЕДЕНИЕ Одной из актуальных проблем современной биологии и медицины является удаление токсичных продуктов различного происхожде- ния при помощи адсорбентов. Особое место среди адсорбентов за- нимают углеродсодержащие адсорбенты [1—3]. Наряду с высокой адсорбционной активностью и селективностью данные углеродсо- держащие адсорбенты имеют ряд недостатков, таких как механи- ческая хрупкость и невозможность регенерации их поверхности. В последние годы появился новый класс адсорбентов – алмазные на- нопорошки, обладающие высокой адсорбционной селективностью, прочностью и возможностью регенерации [4—7]. Однако практиче- ское использование наноалмазных дисперсий в качестве адсорбен- тов затруднено из-за их агрегатного состояния, приводящего, в пер- вую очередь, к комкованию. В связи с этим проводились поиски таких форм наноалмазных дисперсий, в которых они были бы удобны в использовании и со- храняли при этом адсорбционную активность. Таким образом, объ- ектом исследования явились алмазные наноструктурные поликри- сталлические порошки [8, 9]. Модифицирование поверхности ал- мазных наноструктурных поликристаллических порошков позво- лило создать новый класс адсорбентов. Целью настоящей работы явилось исследование адсорбционной активности алмазных наноструктурных поликристаллических ад- АДСОРБЕНТЫ ДЛЯ БИОСРЕД НА ОСНОВЕ НАНОАЛМАЗНЫХ ПОРОШКОВ 1229 сорбентов к токсичным веществам органического и неорганическо- го происхождения. 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА Исследования проводились на алмазных нанодисперсных порош- ках и алмазных наноструктурных поликристаллических порошках зернистостью 1/0 с исходной и модифицированной поверхностью. Адсорбционные исследования проводились двумя методами: – низкотемпературной адсорбции—десорбции азота (БЭТ); – по изменению электрохимической адсорбции водорода. Адсорбционно-структурные характеристики алмазных поликри- сталлических порошков оценивали методом БЭТ на приборе «Аку- сорб-2100» [10]. Были рассчитаны величины удельной поверхности алмазных наноструктурных поликристаллических порошков Sуд (м2/г), адсорбционный А (Дж/г) и удельный адсорбционный А′ (Дж/м2) потенциалы. Электрохимическую адсорбцию водорода на поверхности нано- дисперсных порошков и поликристаллических порошков на их ос- нове оценивали методом катодных потенциодинамических импуль- сов, заключающемся в оценке изменения количества электричества, затрачиваемого на адсорбцию водорода из фонового раствора [11]. Фоновым раствором был выбран физиологический раствор (0,9% раствор хлористого натрия). Исследования процесса адсорбции ио- нов металлов на поверхности наноструктурных поликристаллов проводили из растворов солей одноименных металлов в концентра- циях 1⋅10−6, 1⋅10−4, 1·10−2 г⋅моль/л. Степень заполнения (θ) поверхности порошков наноструктурных поликристаллов ионами металлов и органических добавок опреде- ляли по изменению параметров электрохимической адсорбции во- дорода и рассчитывали по формуле. θ = (Q1 − Q2)⋅100/Q1, где Q1 – количество электричества, пошедшее на адсорбцию водо- рода из исходного раствора; Q2 – количество электричества, по- шедшее на адсорбцию водорода из раствора, содержащего ионы ме- талла или органического вещества. В качестве токсических веществ исследовали ионы тяжелых ме- таллов (хрома, железа, никеля, кадмия, свинца), а также органиче- ские вещества: фенол, этиловый спирт, глюкоза, ацетон, белок. Термодесорбционные спектры алмазных нанопорошков снимали на масс-спектрометре МИ 1201 со скоростью нагрева 30 град/мин в вакууме 1⋅10−6 в интервале температур 20—600°С [12]. Модифицирование поверхности алмазных наноструктурных по- 1230 Г. П. БОГАТЫРЕВА, М. А. МАРИНИЧ, Г. А. БАЗАЛИЙ, В. Л. ГВЯЗДОВСКАЯ ликристаллических порошков осуществлялось их термообработкой в аргоне, термохимической обработкой и электрохимическим мето- дом, позволяющим получать на аноде активные молекулы кисло- рода, хлора и ионов СlО− [13—15]. 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Методом БЭТ были определены значения адсорбционно-структурных характеристик исходных наноалмазных порошков и поликристаллов на их основе. Установлено, что величина удельной поверхности ис- ходных алмазных нанопорошков и поликристаллических зернисто- стью 1/0 составили 170—175 м 2/г. Сопоставление значений удельного адсорбционного потенциала (А 1) и (Qн), характеризующего количество электричества, затрачиваемого на электрохимическую адсорбцию водорода показало, что они близки по значениям. Величины адсорбционного и удельного адсорбционного потенциалов несколько ниже. При комнатных температурах на поверхности поликристаллов присутствуют адсорбированные вода, атомарный кислород, моно- оксид и диоксид углерода. На рисунке 1, а сопоставлены термоде- сорбционные спектры воды, полученные на алмазном нанопорошке (кривая 1) и поликристаллическом наноструктурном порошке зер- нистостью 1/0 (кривая 2). Из рисунка следует, что на обеих кривых 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 100 200 300 400 500 600 2 1 Температура, С� И н т е н с и в н о с т ь , о т н . е д . 0 0 5, 1 1 5, 2 2 5, 0 100 200 300 400 500 600 2 1 И н т е н с и в н о с т ь , о т н . е д . Температура, �С а б Рис. 1. а – термодесорбционные спектры паров воды, полученные на дисперс- ных алмазных нанопорошках (1) и порошках наноструктурных поликристал- лических зернистостью 1/0 (2); б – термодесорбционные спектры атомарного кислорода, полученные на дисперсных алмазных нанопорошках (1) и порош- ках наноструктурных поликристаллическихзернистостью1/0 (2). АДСОРБЕНТЫ ДЛЯ БИОСРЕД НА ОСНОВЕ НАНОАЛМАЗНЫХ ПОРОШКОВ 1231 при температуре 75°С наблюдается максимум, характеризующий присутствие физически адсорбированных паров воды. На поликри- сталлических материалах при температуре 275°С наблюдается вто- рой максимум, свидетельствующий о связи паров воды с поверхно- стью по химическому механизму. Как видно из рисунка, количест- во химически адсорбированной воды с поверхности алмазных по- ликристаллов в три раза выше, чем с поверхности исходных алмаз- ных нанопорошков. Количество десорбируемого молекулярного кислорода очень мало. На рисунке 1, б сопоставлены термодесорбционные спектры ато- марного кислорода, десорбируемого с поверхности алмазного нано- порошка и порошка наноструктурного поликристаллического. Из рисунка следует, что на поверхности поликристаллических порош- ков присутствует большое количество атомарного кислорода. Максимум десорбции атомарного кислорода наблюдается при 275°С, что свидетельствует о существовании химической связи ато- марного кислорода с поверхностью. На поверхности нанопорошка атомарный кислород практически отсутствует. Все эти данные сви- детельствуют о более высокой адсорбционной активности поверхно- сти поликристаллического наноструктурного порошка, чем исход- ного нанопорошка. Для осуществления избирательности адсорбционного процесса проводилось модифицирование поверхности поликристаллических порошков. На рисунке 2 представлены основные варианты модифицирования поверхности порошков наноструктурных поликристаллических. Ус- тановлено, что применение термической обработки в инертной атмо- сфере позволяет придать наноалмазной поверхности гидрофобные свойства. Химико-термическая и электрохимические обработки спо- собствуют гидрофилизации наноалмазной поверхности. Было получено ряд катодных потенциодинамических кривых на поверхности исходных поликристаллических порошков и термооб- работанных в среде аргона. Снимались катодные кривые из исход- ного физиологического раствора и из раствора, содержащего ионы тяжелых металлов. При этом ионы тяжелых металлов при контак- те с поверхностью поликристаллов адсорбируются на активных центрах. Затем при дальнейшем проведении процесса адсорбция водорода осуществляется на активных центрах поверхности по- рошков, не занятой адсорбированными ионами тяжелых металлов. На рисунке 3 приведены зависимости скорости процесса элек- трохимической адсорбции водорода от потенциала электрода на по- верхности порошка поликристаллического зернистостью 1/0, по- лученные из исходного раствора и из растворов, содержащих ионы железа (а) и ионы шестивалентного хрома (б) в концентрациях 1⋅10−6—1⋅10−2 г⋅моль/л. 1232 Г. П. БОГАТЫРЕВА, М. А. МАРИНИЧ, Г. А. БАЗАЛИЙ, В. Л. ГВЯЗДОВСКАЯ Из приведенных рисунков следует, что с ростом концентрации �1�0 8,�0 6,�0 4,�0 2,0 5 0, 4 0, 3 0, 1 2 3 4 lg ,i А / м 2 Потенциал, В �1�0,9�0,8�0,7�0,6�0,5�0,4�0,3�0,2�0,10 3,0 4,0 5,0 1 2 3 4lg ,i А / м 2 Потенциал, В а б Рис. 3. а – зависимости скорости процесса электрохимической адсорбции водорода от потенциала электрода в исходном физиологическом растворе (1) и с добавками ионов железа в концентрациях (г⋅моль/л): 1⋅10−6 (2), 1⋅10−4 (3) и 1⋅10−2 (4); б – зависимости скорости процесса электрохимиче- ской адсорбции водорода от потенциала электрода в исходном физиологи- ческом растворе (1) и с добавками ионов шестивалентного хрома в концен- трациях (г⋅моль/л): 1⋅10−6 (2), 1⋅10−4 (3) и 1⋅10−2 (4). Модифицирование поверхности порошков алмазных наноструктурных поликристаллических Газофазная обработка (аргон, водород) Термо-химическая обработка Электро-химическая обработка Гидрофобная поверхность Адсорбенты тежелых металлов Гидрофильная поверхность Адсорбенты примесей органического происхождения Рис. 2. Методы модифицирования поверхности порошков алмазных по- ликристаллических наноструктурных. АДСОРБЕНТЫ ДЛЯ БИОСРЕД НА ОСНОВЕ НАНОАЛМАЗНЫХ ПОРОШКОВ 1233 солей тяжелых металлов, вводимых в раствор, кривые располага- ются ближе к оси абсцисс, что свидетельствует об уменьшении ко- личества адсорбированного водорода. По формуле (1) была рассчи- тана степень заполнения гидрофобной поверхности порошка ал- мазного наноструктурного поликристаллического зернистости 1/0 ионами тяжелых металлов. На рисунке 4 сопоставлены степени заполнения поверхности по- 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 2 3 4 5 С т е п е н ь з а п о л н е н и я и о н а м и м е т а л л о в , % Рис. 4. Степень заполнения гидрофобной поверхности порошков наност- руктурных поликристаллических зернистостью 1/0 ионами железа (1), никеля (2), хрома (3), свинца (4) и кадмия (5). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 1 2 3 4 5 6 7 С т е п е н ь з а п о л н е н и я п о в е р х н о с т и , % Рис. 5. Степень заполнения гидрофильной поверхности порошков нано- структурных поликристаллических зернистостью 1/0 веществами: 1 – хлорид натрия, 2 – хлорид калия, 3 – фенол, 4 – белок, 5 – этило- вый спирт, 6 – ацетон, 7 – глюкоза. 1234 Г. П. БОГАТЫРЕВА, М. А. МАРИНИЧ, Г. А. БАЗАЛИЙ, В. Л. ГВЯЗДОВСКАЯ рошка поликристаллического зернистости 1/0 ионами различных тяжелых металлов из растворов одноименных солей при концен- трации 1⋅10−6—1⋅10−2 г⋅моль/л. По величине адсорбционной актив- ности поверхности порошков алмазных поликристаллических ио- ны тяжелых металлов располагаются в следующем ряду: железо > никель > шестивалентный хром > свинец > кадмий. Адсорбция органических веществ происходит на гидрофильной поверхности порошков наноструктурных поликристаллических. По величине адсорбционной активности поверхности порошков ал- мазных поликристаллических (рис. 5) органические вещества рас- полагаются в следующем ряду: фенол > белок > этиловый спирт > ацетон > глюкоза. При этом заполнение поверхности ионами натрия и калия, при- сутствующими в биологических средах, минимально. Это позволи- ло предположить, что поликристаллы являются эффективными ад- сорбентами для очистки различных биологических сред, например плазмы крови. На рисунке 6 сопоставлены степени заполнения поверхности мо- дифицированных порошков поликристаллических зернистости 1/0 молекулами белка (а) и ионами шестивалентного хрома (б) в зави- симости от изменения гидрофобно-гидрофильного баланса поверх- ности модифицированного порошка: 1 – исходный порошок, 2 – порошок с гидрофильной поверхностью, 3 – порошок с гидрофоб- ной поверхностью. Из рисунка видно, что на гидрофобной поверхности поликри- сталлического порошка преимущественно адсорбируются ионы 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1à 2à 3à 1á 2á 3á Ñ òå ï åí ü çà ï îë í åí è ÿ ï îâ åð õ í îñ òè , % Рис. 6. Влияние изменения гидрофобно-гидрофильного баланса поверхно- сти порошков наноструктурных поликристаллических зернистостью 1/0 на их адсорбционную активность к ионам шестивалентного хрома (а) и молекуле белка (б): 1 – порошок исходный, 2 – порошок с гидрофильной поверхностью, 3 – порошок с гидрофобной поверхностью. АДСОРБЕНТЫ ДЛЯ БИОСРЕД НА ОСНОВЕ НАНОАЛМАЗНЫХ ПОРОШКОВ 1235 тяжелых металлов, а на гидрофильной – органические молекулы. Адсорбционная активность порошков алмазных наноструктур- ных поликристаллических сопоставлена с адсорбционной активно- стью активированного угля марки БАУ. Были введены такие пара- метры, как адсорбционная (С) и удельная адсорбционная (Cуд) емко- сти. Адсорбционная емкость представляла собой отношение массы адсорбированного вещества к массе адсорбента. Удельная адсорбционная емкость представляла собой отношение массы адсорбированного вещества к массе адсорбента и удельной поверхности адсорбента. В таблице приведены значения адсорбци- онной емкости и удельной адсорбционной емкости по отношению к ионам железа и никеля на порошке алмазном наноструктурном по- ликристаллическом 1/0 и на активированном угле марки БАУ. Как следует из приведенных данных, адсорбционная емкость ак- тивированного угля выше, чем у поликристаллического порошка. Однако значение удельной адсорбционной емкости поликристалли- ческого порошка выше в 2—2,5 раза, чем у активированного угля. По результатам проведенных исследований разработана марка ад- сорбентов АРН-Б на основе алмазных наноструктурных поликри- сталлических порошков с модифицированной поверхностью. 4. ВЫВОДЫ 1. Показано, что на модифицированной поверхности нанострук- турных поликристаллических порошков наблюдается селективный механизм адсорбции. При переходе от гидрофильной поверхности поликристалличе- ских порошков к гидрофобной степень заполнения ионами металла возрастает почти в два раза. При переходе от гидрофобной поверх- ности к гидрофильной адсорбционная активность поверхности к молекулам белка возрастает почти в три раза. 2. По величине адсорбционной активности гидрофобной поверхно- ТАБЛИЦА. Значения адсорбционной емкости и удельной адсорбционной ем- кости по отношению к ионам железа и никеля на порошке алмазном наност- руктурном поликристаллическом и на активированном угле марки БАУ. Наименование адсорбента Sуд., м2/г C, мг/г, железа Cуд, мг/г, железа C, мг/г, никеля Cуд, мг/г, никеля Порошок алмазный наноструктурный поликристаллический зернистостью 1/0 172,0 11,0 0,06 9,2 0,055 Активированный уголь марки БАУ 700,0 17,0 0,024 18,2 0,025 1236 Г. П. БОГАТЫРЕВА, М. А. МАРИНИЧ, Г. А. БАЗАЛИЙ, В. Л. ГВЯЗДОВСКАЯ сти порошков поликристаллических ионы тяжелых металлов рас- полагаются в следующем ряду: железо > никель > шестивалентный хром > свинец > кадмий. 3. По величине адсорбционной активности гидрофильной поверх- ности порошков поликристаллических органические вещества рас- полагаются в следующем ряду: фенол > белок > этиловый спирт > ацетон > глюкоза. 4. Разработаны технические условия на порошки алмазные наност- руктурные поликристаллические как адсорбенты для биологиче- ских сред марки АРН-Б (ТУ У 26.8-05417377-178:2007). ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Ю. И. Тарасевич, Природные сорбенты в процессах очистки воды (Киев: Наукова думка: 1981). 2. К. Е. Махорин, А. П. Маслюков, В. Н. Александров, Химическая техноло- гия, № 6: 27 (1991). 3. И. А. Тарковский, Тысяча профессий угля (Киев: Наукова думка: 1990). 4. G. P. Bogatyreva and M. A. Marinich, Diamond Relat. Mater., 9, No. 12: 2002 (2000). 5. Г. П. Богатырева, М. А. Маринич, Е. В. Ищенко, Г. А. Базалий и др., Стру- ктура, свойства СТМ. Методы исследования (Киев: 2004), c. 112. 6. Г. П. Богатырева, М. А. Маринич, Е. В. Ищенко и др., Сверхтверд. мате- риалы, № 6: 10 (2001). 7. G. P. Bogatyreva, M. A. Marinich, N. A. Oleynik, and G. A. Bazaliy, Nanos- tructured Materials and Coatings for Biomedical and Sensor Application (Eds. Y. G. Gogotsi and I. V. Uvarova) (Dordrecht—Boston—London: Kluwer Aca- demic Publishers: 2003), р. 111. 8. Г. П. Богатырева, М. Н. Волошин, М. А. Маринич и др., Сверхтверд. мате- риалы, № 6: 42 (1999). 9. G. Р. Bogatyreva, M. A. Marinich, G. A. Bazaliy, and V. L. Gvyazdovskaya, An International Technical Conference on Diamond, Cubic Boron Nitride and Their Applications–INTERTECH’2003 (28 July–1 August, 2003, Vancouver, British Columbia, Canada), р. 48. 10. Методические рекомендации по изучению физико-химических свойств СТМ (Ред. Г. П. Богатырева) (Киев: ИСМ НАН Украины: 1992). 11. G. P. Bogatyreva, M. A. Marinich, V. L. Gvyazdovskaya, and V. S. Gavrilova, Papers of the 7th Europ. Conf. on Applications of Surface and Interface Analysis (Göteborg—New York: John Wiley&Sons: 1997), p. 263. 12. Г. П. Богатырева, Е. В. Ищенко, М. А. Маринич и др., Сверхтверд. мате- риалы, № 2: 72 (2000). 13. Г. П. Богатырева, М. А. Маринич, Г. А. Базалий, В. Л. Гвяздовская, Тр. II Укр. электрохим. съезда (Днепропетровск: Днепр. гос. ун-т: 1999), c. 48. 14. Г. П. Богатырева, ЖФХ, 67, № 10: 2078 (1993). 15. М. В. Новіков, Г. П. Богатирьова, М. А. Марініч, Г. А. Базалій, Спосіб очис- тки надтвердих матеріалів, переважно алмазів (Пат. 36552 Україна, С01В31/06. Опубл. 16.04.2001. Бюл. № 3).

Ähnliche Einträge