Структурно-сорбционные свойства углеродно-минеральных комбинированных сорбентов
Представлен краткий обзор данных по синтезу и исследованию полученных комбинированных сорбентов (КС) различной природы. Изучены структурные характеристики, сорбционная способность к веществам-маркерам, ионам тяжелых металлов (Cd, Co, Cu, Zn, Fe, Ni, Pb) и радионуклидам (РН) композитов на основе спец...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82652 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Структурно-сорбционные свойства углеродно-минеральных комбинированных сорбентов / С.С. Ставицкая, В.В. Стрелко, Т.П. Петренко, Н.В. Сыч, В.М. Викарчук, Н.Н. Цыба, С.И. Трофименко // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 9. — С. 33-41. — Бібліогр.: 24 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860241689974669312 |
|---|---|
| author | Ставицкая, С.С. Стрелко, В.В. Петренко, Т.П. Сыч, Н.В. Викарчук, В.М. Цыба, Н.Н. Трофименко, С.И. |
| author_facet | Ставицкая, С.С. Стрелко, В.В. Петренко, Т.П. Сыч, Н.В. Викарчук, В.М. Цыба, Н.Н. Трофименко, С.И. |
| citation_txt | Структурно-сорбционные свойства углеродно-минеральных комбинированных сорбентов / С.С. Ставицкая, В.В. Стрелко, Т.П. Петренко, Н.В. Сыч, В.М. Викарчук, Н.Н. Цыба, С.И. Трофименко // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 9. — С. 33-41. — Бібліогр.: 24 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Украинский химический журнал |
| description | Представлен краткий обзор данных по синтезу и исследованию полученных комбинированных сорбентов (КС) различной природы. Изучены структурные характеристики, сорбционная способность к веществам-маркерам, ионам тяжелых металлов (Cd, Co, Cu, Zn, Fe, Ni, Pb) и радионуклидам (РН) композитов на основе специально модифицированной волокнистой углеродной составляющей (АУВ-М) и палыгорски та (Ультрасорб); модифицированного угля из дробленной фруктовой косточки КАУм и эламина (Карбоксикам), а также КАУм и биокомплексов природного происхождения (условное название Карбодон).
Наведено короткий огляд даних по синтезу і дослідженню отриманих комбінованих сорбентів (КС) різної природи. Вивчено структурні характеристики, сорбційну здатність до речовин-маркерів, йонів важких металів (Cd, Co, Cu, Zn, Fe, Ni, Pb) і радіонуклідів (РН) композитів на основі спеціально модифікованої волокнистої вуглецевої складової (АУВ-М) і палигорскіту (Ультрасорб); модифікованого вугілля із подрібленої фруктової кісточки КАВм і еламіну (Карбоксикам), а також КАВм і біокомплексів природного походження (умовна назва Карбодон).
The brief review of data on synthesis and research of the received combined sorbents (КС) the various nature is yielded. Structural characteristics, sorption ability to substances-markers, ions of heavy metals (Cd, Co, Cu, Zn, Fe, Ni, Pb) and to radionuclides (РН) composites on the basis of expressly modified fibrous carbon component (ACM) and paligorskit (Ultrasorb); the modified coal from fruit stoun CАCм and elamine (Karboksikam), and also CАCм and biocomplexes of a natural origin (conditional name Karbodon) were studied.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:30:13Z |
| format | Article |
| fulltext |
журн. -1962. -28, № 5. -С. 565—570.
5. Белов С.Ф., Лагутина Г.Д., Аваева Т .И . IV
Всесоюзн. конф. по физ. хим. ион. распл. и тв.
электр. -Киев, 1976. -Ч . 1. -С. 93, 94.
6. Barton C.J., Grimes W .R ., Insley H. // Phys. Chem.
-1958. -62. -Р. 665—676.
7. Справочник . Свойства неорганических соединений
/ Под ред. А.И . Ефимова. -Л .: Химия, 1983.
8. Карапетьянц М .Х ., Карапетьянц М .Л. Основные
термодинамические константы неорганических и
органических веществ. -М .: Химия, 1968.
9. Бугаєнко В.В., Копанева Н .М ., Чередник І.М . При-
родничі науки. Зб. наук. праць. -Суми: СумДПУ
ім. А.С. Макаренка, 2004. -С. 151—154.
Інститут загальної та неорганічної хімії Надійшла 11.02.2009
ім. В.І. Вернадського НАН України, Київ
Сумський державний педагогічний університет
ім. А.С. Макаренка
УДК 661.183.1.12.18
С.С. Ставицкая, В.В. Стрелко, Т.П. Петренко, Н.В. Сыч, В.М. Викарчук,
Н.Н. Цыба, С.И. Трофименко
СТРУКТУРНО-СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
УГЛЕРОДНО-МИНЕРАЛЬНЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ СОРБЕНТОВ *
Представлен краткий обзор данных по синтезу и исследованию полученных комбинированных сорбентов
(КС) различной природы. Изучены структурные характеристики, сорбционная способность к веществам-
маркерам, ионам тяжелых металлов (Cd, Co, Cu, Zn, Fe, Ni, Pb) и радионуклидам (РН ) композитов на
основе специально модифицированной волокнистой углеродной составляющей (АУВ-М ) и палыгорски-
та (Ультрасорб); модифицированного угля из дробленной фруктовой косточки КАУм и эламина (Карбок-
сикам), а также КАУм и биокомплексов природного происхождения (условное название Карбодон). Они
проявляют высокую селективность сорбции по 137Cs (коэффициент распределения Кd ~ 30000), высокую погло-
тительную способность по 90Sr (Кd ~ 600, Ультрасорб), увеличивают приблизительно на 20 % естественную
элиминацию инкорпорированных РН (Ультрасорб), обладают антиоксидантными свойствами (Карбоксикам)
и биологической активностью (Ультрасорб, Карбодон), эффективно сорбируют ионы тяжелых металлов,
прежде всего, свинца, кадмия, железа и меди. Предложены пути возможного применения КС.
Метод энтеросорбции приобрел особое зна-
чение после Чернобыльской катастрофы в связи с
необходимостью выведения из организма челове-
ка и животных радионуклидов (РН); актуален он
и по сей день. В качестве сорбентов применяют
активные угли, полученные на основе природно-
го и синтетического сырья, различные неорга-
нические поглотители, полиальдегиды, синтети-
ческие ионообменные смолы, пористые сополиме-
ры, некоторые материалы растительного проис-
хождения [1]. Целесообразность и высокая эффек-
тивность средств и приемов сорбционной меди-
цины убедительно и неоднократно доказаны. Од-
нако при воздействии энтеросорбентов могут про-
являться неблагоприятные эффекты. Так, есть дан-
ные [2], указывающие на возможность связывания в
желудочно-кишечном тракте некоторых пищева-
рительных ферментов, продуктов гидролиза, воз-
можна сорбция биологически активных веществ.
Поэтому проблема создания научных основ син-
теза, разработка технологии получения эффектив-
ных энтеросорбентов нового типа с улучшенны-
ми сорбционными свойствами была и остается ак-
туальной.
Проведенная сравнительная оценка функцио-
нальных свойств энтеросорбентов, имеющихся на
© С.С. Ставицкая, В.В. Стрелко, Т.П . Петренко, Н .В. Сыч, В.М . Викарчук, Н .Н . Цыба, С.И . Трофименко , 2009
* Работа выполнена при финансовой поддержке НАН Украины в рамках комплексной программы фунда-
ментальных исследований "Новейшие медико-биологические проблемы и окружающая среда человека".
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 9 33
рынке в Украине, показала [3, 4], что фактически
все они относятся к препаратам неспецифическо-
го полифункционального действия и не облада-
ют (за исключением ферроцина) выраженной из-
бирательностью хотя бы по радиоцезию, не гово-
ря уже о радиостронции, трансурановых элемен-
тах и большой группе тяжелых металлов [5—8]. С
учетом этого в последнее время успешно разви-
вается (в том числе и нами) новая концепция энте-
росорбции — разработка и внедрение композици-
онных энтеросорбентов селективного действия, спо-
собных, кроме общей детоксикации, обеспечи-
вать селективное удаление из организма радиону-
клидов и тяжелых металлов, а также нормализо-
вать основные биохимические показатели. Дейст-
вительно, для решения широкого круга задач сорб-
ционной терапии необходимы новые селективные
адсорбционные материалы с полифункциональны-
ми и ионообменными центрами.
В ИСПЭ НАН Украины разработаны теоре-
тические основы, дано научное обоснование соз-
данию и получены новые эффективные компози-
ционные сорбенты (КС); в лабораторных услови-
ях отработаны основные элементы технологий
синтеза комбинированных энтеросорбентов, в ко-
торых успешно сочетаются свойства двух и более
компонентов, взаимно дополняющих друг друга.
Среди таких КС следует отметить в первую оче-
редь сорбенты, названные нами как Ультрасорб и
Карбоксикам. Их основой являются специальным
образом модифицированные промышленные
волокнистые углеродные сорбенты типа АУВ-М с
комплексообразующей функцией и глинистый ми-
нерал палыгорскит, обладающий свойствами из-
бирательного неорганического катионита, а так-
же пищевые добавки — пектины, альгинаты, крах-
мал и др. (Ультрасорб) [5—10], катионзамещен-
ные формы окисленного угля и эламина (Карбок-
сикам) [11, 12].
Комбинированный препарат Ультрасорб пред-
ставляет собой смесь модифицированных специа-
льным образом природного сорбента палыгорс-
кита и окисленного углеродного волокнистого ма-
териала в определенном соотношении. При полу-
чении сорбента в виде таблеток в качестве связу-
ющего вещества вводили добавку пищевого пек-
тина, крахмала либо декстрина.
Композиционный сорбент Карбоксикам состо-
ит из специально модифицированного добавками
K, Mg, Cu, Se окисленного до определенной ста-
тической емкости (СОЕ) в жидкой фазе 25 %-й
HNO3 угля из фруктовой косточки (КАУ) и вто-
рой составляющей — природного сорбента эла-
мина [11, 12].
Разрабатываемый сейчас новый препарат (ра-
бочее название Карбодон) получают на основе
модифицированного микроэлементами (K,Mg,Zn,
Cu) угля КАУ из природной дробленной фрукто-
вой косточки и биологически активных компо-
нентов донных осадков Черного моря [4, 13—18].
При получении комбинированных сорбентов
их компоненты перемешивали в диспергаторе на
высоких скоростях в определенном соотношении.
Затем приготовленный материал просеивали на си-
те 0.16—0.25 мм.
Структурно-сорбционные свойства исходных
компонентов и готовых композиционных мате-
риалов изучали с помощью общепринятых мето-
дов [19]. По сорбции паров бензола определяли
удельный объем сорбционных пор Vs. На высоко-
скоростном газовом сорбционном анализаторе
NOVA 2200Е получали изотермы низкотемперату-
рной (77 К) сорбции и десорбции азота на иссле-
дуемых сорбентах, рассчитывали величины объе-
мов микропор (Vми) и поверхность последних (Sми),
дифференциальное и интегральное распределение
пор по радиусам.
Для получения количественных данных о се-
лективности сорбции ионов металлов композита-
ми и их составляющими опыты проводили в ста-
тических условиях при непрерывном перемешива-
нии сорбента (до установления равновесного со-
стояния — не менее 4 ч) с раствором соответст-
вующей соли с разными начальными концентра-
циями на фоне стандартного солевого раствора Рин-
гера–Локка. Соотношение твердой и жидкой фаз
составляло 1:200. Исходные и равновесные кон-
центрации ионов металлов определяли методом
атомно-абсорбционной спектроскопии на прибо-
ре КАС-120.1 (Selmi, Украина). Изотермы адсорб-
ции ионов тяжелых металлов получали при 20 оС;
из них рассчитывали коэффициенты распределе-
ния ионов (Kd, мл/г) в стандартных условиях при
равновесных концентрациях растворов, равных 1
мМ /л [7].
Радиоактивность 137Cs и 90Sr в растворе до и
после контакта с сорбентом определяли на γ-ра-
диометре РУГ-4. Использовали растворы с исход-
ной концентрацией радионуклидов ~2.55—5.25
кБк/л [15, 20].
С учетом того, что сорбент Ультрасорб пред-
назначен для выведения радионуклидов (РН), бы-
Неорганическая и физическая химия
34 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 9
ло проведено [5, 6] сравнительное изучение сорб-
ционных свойств таблетированного материала раз-
личного состава по отношению к основным дол-
гоживущим изотопам 137Cs и 90Sr, а также найде-
ны коэффициенты их распределения (Кd) (табл. 1).
Из всех синтезированных сорбентов лучше все-
го выводили РН (особенно цезий) композиты со
связующим декстрином, хорошо проявили себя в
этом плане и таблетки, содержащие крахмал и же-
латин в качестве связующего, чуть хуже были пек-
тинсодержащие композиты.
Конечные свойства полученного препарата оп-
ределяются скорее всего химической природой уг-
леродной составляющей: окисление поверхности
(придание катионзамещенной способности) при-
водит к увеличению значений Кd радиоцезия в 5
раз по сравнению, например, с желатинсодержа-
щими таблетками на основе активированной
ткани (табл. 1).
Были получены данные [7—9] о сорбируемо-
сти ионов тяжелых металлов (Fe, Co, Cd, Pb, Zn,
Cu, Ni) и радиоактивного цезия из солевого раст-
вора Рингера сорбентом Ультрасорб (рис. 1, а,б).
Результаты по поглощению ионов этим компози-
том представляли в виде изотерм сорбции (рис. 1,
а,б). Полученные данные приведены также в виде
Т а б л и ц а 1
Сорбция 137Cs и 90Sr из раствора Рингера–Локка комби-
нированными сорбентами и их составляющими
Составляющие
137Cs 90Sr
А,
Бк/г Kd
А,
Бк/г Kd
Исходные материалы
АУТ 1096 27,2 230 28
ОУТ-1 (СОЕ*=2.6 мг-
экв/г)
3270 54 490 43
ОУТ-2 (СОЕ=4.0 мг-экв/г) 4650 99 840 195
Палыгорскит
модифицированный
4765 3520 315 30
Пектин 2513 252 572 58
Комбинированные таблетки с желатином
АУТ 6443 693 730 82
ОУТ-1 6747 2019 589 74
ОУТ-2 8284 3945 607 87
ОУТ-2 (K,Mg,Zn-форма) 8415 3659 825 142
Комбинированные таблетки с пектином
АУТ 4061 1195 — —
ОУТ-1 4157 1665 1070 173
ОУТ-2 (K,Mg,Zn-форма) 5127 3662 966 284
Комбинированные таблетки с крахмалом
ОУТ-1(K,Mg,Zn-форма) 4168 2193 886 181
ОУТ-2 (K,Mg,Zn-форма) 3620 3630 413 129
Комбинированные таблетки с декстрином
ОУТ-1(K,Mg,Zn-форма) 2926 4180 810 324
ОУТ-2 (K,Mg,Zn-форма) 2997 4408 808 385
П р и м е ч а н и е. АУТ — активированная углеродная
ткань; ОУТ-1 и ОУТ-2 — окисленная углеродная ткань
с различной обменной емкостью.
Рис. 1. Изотермы сорбции (А, мМ /г) ионов Cd2+ (1),
Ni2+ (2), Co2+ ( 3), Fe3+ (4), Zn2+ (5), Cu2+ (6), Pb2+ (7)
из солевого раствора Рингера (а) и зависимости коэф-
фициентов их распределения ионов (Kd, мл/г) (б) от
равновесной концентрации (СР, мМ /л) для комбиниро-
ванного сорбента Ультрасорб.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 9 35
рядов селективности сорбции комбинированным
материалом по отношению к токсическим ионам
тяжелых металлов, что дает возможность прово-
дить оценку эффективности сорбирующего мате-
риала по конкретным металлам и сравнивать с
иными известными препаратами-аналогами.
Полученные кривые (рис. 1, а) описываются
уравнением Фрейндлиха в интервале концентра-
ций Ср=0.1—0.5 мМ /л. При этом абсолютные ве-
личины сорбции ионов достаточно близки в ши-
роком интервале концентраций, достигая макси-
мального уровня в пределах 0.2—0.4 мМ/л. Из экс-
периментальных значений величин сорбции мож-
но легко рассчитать Кd и проследить характер их
изменения в широком концентрационном интер-
вале. Более того, линеаризация полученных дан-
ных в логарифмическом масштабе путем их ком-
пьютерной обработки (уравнение регрессии пер-
вого порядка) позволяет экстраполировать зави-
симости для более широкого интервала равнове-
сных концентраций. Это особенно важно для су-
щественно более низких концентраций ионов в рас-
творах, для которых получение прямых экспери-
ментальных результатов сопряжено с большой ошиб-
кой эксперимента.
Зависимости величин Кd для различных ио-
нов в широком интервале их равновесных кон-
центраций в растворе представлены на рис. 1, б.
Из данных рисунка можно судить о том, что ряд
селективности сорбции ионов тяжелых металлов
сорбентом Ультрасорб в интервале концентраций
10–2—1 мМ/л имеет вид: Pb>Fe>Co ≈ Cu>Ni>Cd>
Zn. Полученный ряд селективности является ти-
пичным для большинства окисленных углей [20].
Таким образом, глинистая компонента фактиче-
ски не изменяет природу сорбции ионов модифи-
цированным волокнистым углеродным материа-
лом — компонентом комбинированного сорбен-
та Ультрасорб. Выполненные нами специальные
опыты по определению сорбируемости указанных
ионов на индивидуальном глинистом компоненте
— палыгорските-М — показали, что он практиче-
ски не сорбирует ионы тяжелых металлов — ве-
личины Кd практически по всем многовалентным
катионам не превышали 10. Это означает, что гли-
нистая составляющая Ультрасорба является ин-
дифферентным материалом по отношению к мо-
дифицированному углеродному сорбенту и мо-
жет лишь в 2—2.5 раза уменьшить абсолютные ве-
личины сорбции и коэффициенты распределения
ионов на сорбенте по сравнению с индивидуальным
углеродным сорбентом АУВ-М , так как масса по-
следнего в комбинированном препарате составля-
ет менее 50 %. Рассчитанные значения Кd для ио-
нов, приведенные к стандартным условиям (Ср=
=1 мМ /л и Ср равно “физиологическому” содер-
жанию в жидких средах организма), представле-
ны диаграммой на рис. 2, а,б.
Приведенная диаграмма характеризует ком-
бинированный сорбент Ультрасорб как достато-
Неорганическая и физическая химия
Рис. 2. Диаграммы значений коэффициентов распределения (Kd) при адсорбции ионов тяжелых металлов сорбентом
Ультрасорб в стандартных условиях (а) (темные прямоугольники — Ср=1 мМ /л; светлые прямоугольники — Ср
— физиологическая норма содержания иона в организме) и радиоактивного цезия (б) адсорбентами палыгорскит-М
(1), АУВ-М (5) и композициями палыгорскит модифицированный—АУВ-М в соотношении 3:1 (2), 1:1 (3) и 1:3 (4).
36 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 9
чно высокоизбирательный материал по
отношению к ионам тяжелых металлов,
особенно к свинцу, железу, меди и коба-
льту. Фактически такой сорбционный ма-
териал способен достаточно эффективно
снизить повышенные концентрации ука-
занных металлов в организме.
Интересен вопрос и обратного влия-
ния углеродной составляющей на сорбци-
онные свойства минеральной компоненты
в сорбенте Ультрасорб. Палыгорскит-М ,
как известно [21], достаточно высокоиз-
бирательный сорбент по отношению к ио-
нам цезия, поэтому его назначение в ком-
бинированном сорбенте — селективно свя-
зывать радиоактивный цезий в жидких
средах. Здесь мы наблюдаем обратную си-
туацию, когда углеродный материал аб-
солютно не селективен к радиоактивно-
му цезию (Кd ≈ 40), тогда как для моди-
фицированного палыгорскита Кd достигают зна-
чений более 60000. За счет снижения содержания
палыгорскита в Ультрасорбе в различных комби-
нациях этого сорбента Кd по цезию снижается, но
незначительно. Однако даже при соотношении
глинистой и углеродной компоненты 1:3 Кd был
на уровне 30000, что является вполне подходящим
для использования Ультрасорба в качестве адсор-
бирующего радиоактивные изотопы цезия из био-
логических сред организма материала.
Проведенные медико-биологические иссле-
дования показали [22, 23], что адсорбирующий пре-
парат Ультрасорб относится к 4 классу опасности
[23]. Наш энтеросорбент был рекомендован для
клинических испытаний, которые успешно прошел
в трех независимых клиниках Украины [22]. На
препарат Ультрасорб получен патент [5].
Вторым перспективным для коррекции био-
химического статуса организма по показателям элек-
тролитного, белкового и липидного обменов ока-
зался разработанный нами и именуемый далее
как адсорбционный препарат Карбоксикам [11]
на основе катионзамещенных форм окисленного
угля (К, Mg, Cu, Se) и эламина. Наличие (по срав-
нению с Ультрасорбом) ионов меди и анионов
SeO3
–2 , по нашему мнению, должно обеспечивать
более выраженный возможный лечебный эффект.
Эламин выбран в качестве компонента с известной
высокой комплексообразующей способностью по
отношению к ионам тяжелых металлов, а также к
нормализации гормонального статуса.
Нами показано, что при совместном исполь-
зовании указанных выше компонентов в одном ад-
сорбционном препарате наблюдается наилучший
сорбционный эффект [11]. На диаграмме (рис. 3)
приведены данные, полученные по селективной
сорбции ионов свинца, кадмия и стронция из мно-
гокомпонентного раствора Рингера–Локка. Пока-
зано, что лучший сорбционный эффект наблюда-
лся при объединении свойств исходных составля-
ющих в единый комбинированный сорбент.
Положительная роль Карбоксикама подтверж-
дается снижением количества продуктов свобод-
но-радикального перекисного окисления липидов
и стимуляцией антиоксидантной защиты органи-
зма [11]. Профилактический прием Карбоксикама
существенно улучшает показатели антиоксидан-
тной системы крови и пероксидного окисления ли-
пидов в организме животных [11, 12], под его вли-
янием происходит очищение организма от разных
радиотоксинов пероксидной природы. Можно пред-
положить, что такой сорбент будет перспектив-
ным также и при интенсивной терапии отравлений
ионами тяжелых металлов.
Состав и способ получения сорбента Карбок-
сикам нами запатентованы в [11]. Также, как и
препарат Ультрасорб, Карбоксикам, вероятно, мо-
жет быть полезным в медицинской практике экс-
тремальных ситуаций (медицине катастроф).
В последнее время рынок лечебных материа-
лов, аппликационных и косметических средств вы-
рос за счет использования для этих целей новых
Рис. 3. Диаграммы значений коэффициентов распределения
(Кd) при адсорбции ионов тяжелых металлов природным
сорбентом эламин и сорбентом Карбоксикам : а — стандарт-
ный раствор (Ср= 1 мМ /л-), б — физиологическая норма содер-
жания иона в организме.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 9 37
дешевых минеральных ресурсов Черного и Азов-
ского морей, илов и грязей озер и лиманов — био-
логически активных дисперсных минералов и дру-
гих составляющих донных отложений. Биологи-
чески активный органический компонент вместе с
минеральной частью действительно дает уникаль-
ный природный органо-минеральный комплекс с
потенциально возможными лечебными свойствами.
С учетом опыта предыдущих лет [5, 11] нами
впервые были разработаны методы получения [17],
проведены исследования свойств новых компози-
тов с оптимальным составом на основе модифи-
цированного угля КАУ и биологически активных
компонентов донных осадков Черного моря в ка-
честве предполагаемых лечебных и бактерицид-
ных форм [13] для их использования в медицине.
Донные отложения (лечебные грязи) относя-
тся к полезным ископаемым. В процессе их обра-
зования участвуют разнообразные природные фак-
торы, под влиянием которых формируется опре-
деленный тип пелоида; для всех имеются общие
закономерности в их лечебном действии. Они ока-
зывают выраженное терапевтическое действие бла-
годаря теплофизическим свойствам, особому ор-
ганоминеральному составу, содержанию биологи-
чески активных соединений, а также гормоно-, ан-
тибиотико- и витаминоподобных веществ. Лечеб-
ные грязи обладают бактерицидными и бактерио-
статическими свойствами [13, 24]. Во всех видах
грязей, донных осадках находится огромное чи-
сло микроорганизмов, принимающих участие в рас-
щеплении органических веществ.
Углеродные же сорбенты издавна и успешно
применяются в энтеросорбции при отравлениях со-
лями тяжелых металлов, алкалоидами, при пище-
вых интоксикациях (поглощают яды, препятствуя
их всасыванию), при метеоризме и т.п. и, что важ-
но в нашем случае — в качестве эффективных ле-
чебных повязок и бактерицидных аппликаторов [1].
Впервые нами синтезированы в лабораторных
условиях композиционные сорбенты разного соста-
ва на основе пелоида (глубина залегания 2020 м) и
специально модифицированного жизненно важ-
ными катионами металлов (K, Mg, Zn, Cu) угля
Неорганическая и физическая химия
Рис. 4. Изотермы сорбции азота на образцах КС разного состава.
Т а б л и ц а 2
Структурно-сорбционные свойства композиционного сорбента Карбодон и его составляющих
Номер
образца Образец V s по С6Н6,
см3/г
Sуд Sми Vми, см
3/г Радиус пор,
r, нм
м2/г
1 Донные осадки Черного моря,
ДО (пелоид)
0.001 37 27 0.05 20; 50
2 Озерный ил 0.09 43 14 0.01 10; 20
3 КАУ 0.49 670 43 0.10 10; 25
4 КАУ-окисленный 0.35 560 58 0.18 10; 20
5 Карбодон 0.18 635 77 0.11 20; 70
38 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 9
КАУ из дробленной фруктовой косточки. Было
получено около 14 образцов КС с соотношением
уголь—пелоид 1:1, 1:1.5; 1:2, 2:1, 1:100, и 1:500. В
отдельных случаях использовали активирован-
ный и окисленный в Н-форме уголь.
Были изучены их структурные характеристи-
ки (рис. 4, табл. 2), получены кривые распределе-
ния пор по радиусам (рис. 5), сорбционная спо-
собность по отношению к веществам-маркерам
(табл. 3), ионам тяжелых металлов (рис. 6), орга-
ническим красителям разной молекулярной мас-
сы [16], рассчитаны коэффициенты распределения
разных ионов (табл. 4).
Полученный ряд сорбируемости: Cu>Co>Zn
≈ Ni>Pb>Cd является типичным для большинст-
ва окисленных углей и практически совпадает с дан-
ными для полученного и изученного нами ранее
Ультрасорба. Установлено, что глинистая ком-
понента фактически не изменяет природу сорб-
ции изученных ионов. Сделано предположе-
ние о возможности снижения концентрации
указанных ионов до физиологически допус-
тимых норм в организме с помощью комби-
нированных материалов на основе донных
осадков.
Синтезированные композиты, названные
Карбодоном, являются микропористыми, с
удельной поверхностью 20—670 м2/г. За счет
наличия углеродной составляющей структу-
рно-сорбционные характеристики Карбодо-
на отличались в лучшую сторону от исход-
ного пелоида [14].
Итак, на протяжении приблизительно
15-ти лет были разработаны и исследованы
Рис. 5. Дифференциальное распределение пор (dV (log r)) по радиусам (r) на образцах КС разного состава.
Рис. 6. Изотермы сорбции (А, мм/г) ионов тяжелых ме-
таллов на комбинированном сорбенте КС: 1— Cd; 2 —
Ni; 3 — Pb; 4 — Zn; 5 — Co; 6 — Cu. Навеска сорбента
— m=0.25 г; объем сорбированного раствора V=25 мл;
Ср — равновесная концентрация, мм/л; Т=20 оС.
Т а б л и ц а 3
Сорбционные свойства композита Карбодон и его составляющих
по отношению к веществам-маркерам и азоту
Номер
образца Образец
Адсорбция
МГ, мг/г В12, мг/г N2 ,см3/г
1 ДО Черного моря
(пелоид)
7 8 9
2 Озерный ил 268 10 37
3 КАУ 270 — 28
4 КАУ-О 650 55 365
5 Карбодон 420 40 378
П р и м е ч а н и е. ДО — донные осадки, МГ — метиленовый
голубой, В12 — витамин В12. КАУ-О — окисленный уголь КАУ.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 9 39
три углеродно-минеральные комбинированные
сорбенты, проведены их необходимые медицинские
исследования [22] (Ультрасорб), оформляется соот-
ветствующая нормативная документация на Кар-
боксикам и Карбодон с перспективой его выпуска
в дальнейшем для лечебных целей.
Таким образом, pазработаны теоретические
основы, дано научное обоснование созданию и по-
лучены новые эффективные композиционные сор-
бенты (КС), которые состоят из специальным об-
разом модифицированных промышленных волок-
нистых углеродных материалов типа АУВ-М с ком-
плексообразующей функцией и глинистого мине-
рала палыгорскита, обладающего свойствами из-
бирательного неорганического катионита (Ульт-
расорб), катионзамещенной формы окисленного
угля КАУ и эламина (Карбоксикам), модифици-
рованного микроэлементами (K,Mg,Zn,Cu) угля
КАУ из природной дробленной фруктовой кос-
точки и биологически активных компонентов дон-
ных осадков Черного моря (Карбодон). В лабора-
торных условиях отработаны основные элемен-
ты технологий синтеза комбинированных энтеро-
сорбентов (с различным соотношением составля-
ющих), в которых успешно сочетаются свойства
двух и более компонентов, взаимно дополняющих
друг друга. Изучены структурно-сорбционные
свойства исходных компонентов и полученных на
их основе КС. Определены их удельная поверх-
ность (Sуд), общий объем сорбционных пор по бен-
золу (V s), найдены изотермы сорбции веществ-
маркеров и азота при 77 К; на их основе рассчи-
таны величины объемов микропор (Vми) иссле-
дуемых сорбентов, их поверхности (Sми). Найде-
но улучшение показателей пористой структуры
разработанных КС по сравнению с их исходными
материалами. Установлено, что синтезированные
таблетированные формы энтеросорбента Ультра-
сорб эффективно поглощают радиоизотопы це-
зия из модельных растворов, имитирующих био-
логические среды организма, обладают биологи-
ческой активностью (Ультрасорб, Карбодон) и
антиоксидантными свойствами (Карбоксикам).
Получен ряд сорбируемости ионов тяжелых
металлов (Cd2+, Zn2+, Pb2+, Fe3+, Ni2+, Co2+, Cu2+)
на синтезированных КС. Установлено, что глини-
стая компонента фактически не изменяет природу
сорбции изученных ионов, характерную для обы-
чных окисленных углеродных сорбентов. Сдела-
но предположение о возможности снижения кон-
центрации указанных ионов до физиологических
норм в организме с помощью комбинированных
материалов на углеродной и неорганической основе.
Получены количественные характеристики
(коэффициенты распределения по каждому из ио-
нов, Кd), демонстрирующие избирательность сорб-
ции композиционными сорбентами ионов тяже-
лых металлов и радиоцезия. Эти данные необхо-
димы для объективной оценки свойств исследуе-
мых сорбентов, являющихся лекарственной суб-
станцией, при сравнении с известными аналога-
ми, а также для обоснования правильной дози-
ровки их приема в дальнейшем как лекарственно-
го средства. Сделаны предположения о возмож-
ном применении синтезированных комбинирован-
ных сорбентов в лечебной практике как адсорби-
рующих препаратов и аппликационных средств.
РЕЗЮМЕ. Наведено короткий огляд даних по син-
тезу і дослідженню отриманих комбінованих сорбентів
(КС) різної природи. Вивчено структурні характерис-
тики, сорбційну здатність до речовин-маркерів, йонів ва-
Неорганическая и физическая химия
Т а б л и ц а 4
Сорбционная активность (Кd) к ионам различных тяжелых металлов на фоне солевого раствора Рингера адсор-
бционного препарата Карбодон, его составляющих и (для сравнения) сорбентов Ультрасорб и Карбоксикам
Номер
образца
Композиции или их
составляющие
Кd , мл/г
Cd Co Zn Ni Cu Pb
1 Ультрасорб 325 11700 1650 3250 17000 31500
2 Карбоксикам 520 — — — — 46000
3 КАУ-О
модифицированный
170 10000 2400 4100 12100 34800
4 Донные осадки 452 — — — — 51000
5 Карбодон 593 14000 6000 6000 32450 58500
40 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 9
жких металів (Cd, Co, Cu, Zn, Fe, Ni, Pb) і радіонуклідів
(РН ) композитів на основі спеціально модифікованої
волокнистої вуглецевої складової (АУВ-М) і палигор-
скіту (Ультрасорб); модифікованого вугілля із подріб-
леної фруктової кісточки КАВм і еламіну (Карбокси-
кам), а також КАВм і біокомплексів природного поход-
ження (умовна назва Карбодон). Вони мають високу
селективність сорбції по 137Cs (коефіцієнт розподілу
Кd ~ 30000), високу поглинальну здатність по 90Sr (Кd ~
~600 Ультрасорб), збільшують приблизно на 20 % приро-
дну елімінацію інкорпорованих РН (Ультрасорб), во-
лодіють антиоксидантними властивостями (Карбокси-
кам) і біологічною активністю (Ультрасорб, Карбодон),
ефективно сорбують йони важких металів, насамперед
свинцю, кадмію, заліза й міді.
SUMMARY. The brief review of data on synthesis
and research of the received combined sorbents (КС)
the various nature is yielded. Structural characteristics,
sorption ability to substances-markers, ions of heavy me-
tals (Cd, Co, Cu, Zn, F e, Ni, Pb) and to radionuclides
(РН ) composites on the basis of expressly modified fib-
rous carbon component (ACM) and paligorskit (Ultra-
sorb); the modified coal from fruit stoun CАCм and
elamine (K arboksikam), and also CАCм and biocomple-
xes of a natural origin (conditional name K arbodon)
were studied. They display high select ivity of sorption
on 137Cs (factor of distribution Кd ~ 30000), high satu-
ration capacity on 90Sr (Кd ~ 600, U ltrasorb), increase
by 20 % natural elimination of incorporated РН (U lt-
rasorb), possess untioxidation properties (Karboksikam)
and biological activity (U ltrasorb, K arbodon), its have
effectively sorbtion of heavy metals ions, first of all le-
ad, cadmium, iron and copper.
1. Энтеросорбция / Под ред. Н .А. Белякова. -Л .:
ЦСТ, 1991.
2. Беляков Н .А ., Леванова В.П ., Шабанова Л.Ф. //
Физиол. журн. -1989. -34, № 3. -С. 83—88.
3. Купчик Л.А ., Картель М .Т . // Зб. наук. практ. се-
мінару “Планета без стійких органічних забруд-
нювачів (СОЗ)”. -Киев, 2005. -С. 79—82.
4. Ставицкая С.С., Викарчук В.М ., Цыба Н .Н . и др.
// Экотехнологии и ресурсосбережение. -2006. №
6. -С. 58—63.
5. Пат. №20718, Украина. А 1997 В 01J20/04. -Опубл.
2001; Бюл. изобрет. № 5.
6. Герасименко Н .В., Ставицкая С.С., Петренко Т .П .
и др. // Эфферентная терапия. -1999. -5, № 4. -С.
66—71.
7. Картель Н .Т ., Ставицкая С.С., Викарчук В.М . и
др. // Теорет. и эксперим. химия. -2000. -35, № 1.
-С. 53—57.
8. Stavitskaya S.S., Kartel N.T., Strelko V.V., Petrenko T.P.
// Proc. of the intern. sem. “Sorption methods and
technologiсs in settlment of ecological and endoeco-
logical problems of the chernobyl accident”. -Endoe-
cology–2000, 14–17 July. -Ukr., Kiev, 2000. -Р. 61—63.
9. Ставицкая С.С., Картель Н .Т .,Стрелко В.В. и др.
// Эфферентная терапия. -2001. -7, № 1. -С. 60—63.
10. Ставицкая С.С., Стрелко В.В., Картель Н .Т . и
др. // Тез. докл. IX международ. конф. по теоре-
тическим вопросам адсорбции и адсорбционной
хроматографии “Соврем. cостояние и перспективы
развития теории адсорбции”, 23–27 апреля,
Москва–Клязьма, 2001. -С. 136—140.
11. Пат. № 80423, Украина. -Опубл. 2007; Бюл. № 15.
12. Kartel M ., S trelko V, Stavitskaya S. et al. // In
Combined and Hybrid Adsorbents / Eds. J.M. Lou-
reiro, M.T. Kartel. -Kiev, 2006. -P. 165—179.
13. Ставицкая С.С., Стрелко В.В., Викарчук В.М . и
др. // Экотехнологии и ресурсосбережение. -2008.
-№ 1. -С. 21—27.
14. Ставицкая С.С., Картель Н .Т ., Цыба Н .Н . и др.
// Журн. прикл. химии. -2007. -80, № 3. -С. 381—387.
15. Ставицкая С.С., Картель Н .Т ., Цыба Н .Н и др.
// Экотехнологии и ресурсосбережение. -2007. №
5. -С. 65—71.
16. Ставицкая С.С., Викарчук В.М ., Цыба Н .Н . и др.
//Журн. прикл. химии. -2007. -80, № 1. -С. 49—53.
17. Пат. № 84246, Украина, В 01J20/04. -Опубл. 2008;
Бюл. №8.
18. Ставицкая С.С., Викарчук В.М ., Петренко Т .П и
др. Тез. докл. ХП Всерос. симп. “Актуальные
проблемы теории адсорбции, пористости и адсор-
бционной селективности и хроматографии”, 16–20
апреля, Москва–Клязьма, 2007.
19. Кельцев Н .В. Основы адсорбционной техники. -Л .:
Химия, 1984.
20. Тарковская И .А . Окисленный уголь. -Киев: Наук.
думка, 1981.
21. Стрелко В.В., Сороченко Г.К., Ильязов Р.Г. // Тез.
докл. научно-практ. конф. “Сорбционные средства
и методы экологической защиты человека и живот-
ных”. -Гомель, 1999. -С. 14—15.
22. Ставицкая С.С., Стрелко В.В, Картель Н .Т . и др.
// Эфферентная терапия. -2005, № 2. -С. 27—35.
23. Ставицкая С.С., Петренко Т .П ., Герасименко Н .В.
и др. // Укр. биохим. журн. -1996. -68, № 4. -С.
95—100.
24. Верба О.Ю., Потапова О.В., Курнявкин В.Н . и др.
// Бюлл. СО РАН . -2005. -116, № 2. -С. 134—138.
Институт сорбции и проблем эндоэкологии Поступила 25.05.2009
НАН Украины, Киев
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 9 41
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-82652 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:30:13Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ставицкая, С.С. Стрелко, В.В. Петренко, Т.П. Сыч, Н.В. Викарчук, В.М. Цыба, Н.Н. Трофименко, С.И. 2015-06-04T19:47:23Z 2015-06-04T19:47:23Z 2009 Структурно-сорбционные свойства углеродно-минеральных комбинированных сорбентов / С.С. Ставицкая, В.В. Стрелко, Т.П. Петренко, Н.В. Сыч, В.М. Викарчук, Н.Н. Цыба, С.И. Трофименко // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 9. — С. 33-41. — Бібліогр.: 24 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82652 661.183.1.12.18 Представлен краткий обзор данных по синтезу и исследованию полученных комбинированных сорбентов (КС) различной природы. Изучены структурные характеристики, сорбционная способность к веществам-маркерам, ионам тяжелых металлов (Cd, Co, Cu, Zn, Fe, Ni, Pb) и радионуклидам (РН) композитов на основе специально модифицированной волокнистой углеродной составляющей (АУВ-М) и палыгорски та (Ультрасорб); модифицированного угля из дробленной фруктовой косточки КАУм и эламина (Карбоксикам), а также КАУм и биокомплексов природного происхождения (условное название Карбодон). Наведено короткий огляд даних по синтезу і дослідженню отриманих комбінованих сорбентів (КС) різної природи. Вивчено структурні характеристики, сорбційну здатність до речовин-маркерів, йонів важких металів (Cd, Co, Cu, Zn, Fe, Ni, Pb) і радіонуклідів (РН) композитів на основі спеціально модифікованої волокнистої вуглецевої складової (АУВ-М) і палигорскіту (Ультрасорб); модифікованого вугілля із подрібленої фруктової кісточки КАВм і еламіну (Карбоксикам), а також КАВм і біокомплексів природного походження (умовна назва Карбодон). The brief review of data on synthesis and research of the received combined sorbents (КС) the various nature is yielded. Structural characteristics, sorption ability to substances-markers, ions of heavy metals (Cd, Co, Cu, Zn, Fe, Ni, Pb) and to radionuclides (РН) composites on the basis of expressly modified fibrous carbon component (ACM) and paligorskit (Ultrasorb); the modified coal from fruit stoun CАCм and elamine (Karboksikam), and also CАCм and biocomplexes of a natural origin (conditional name Karbodon) were studied. Работа выполнена при финансовой поддержке НАН Украины в рамках комплексной программы фундаментальных исследований "Новейшие медико-биологические проблемы и окружающая среда человека". ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Неорганическая и физическая химия Структурно-сорбционные свойства углеродно-минеральных комбинированных сорбентов Article published earlier |
| spellingShingle | Структурно-сорбционные свойства углеродно-минеральных комбинированных сорбентов Ставицкая, С.С. Стрелко, В.В. Петренко, Т.П. Сыч, Н.В. Викарчук, В.М. Цыба, Н.Н. Трофименко, С.И. Неорганическая и физическая химия |
| title | Структурно-сорбционные свойства углеродно-минеральных комбинированных сорбентов |
| title_full | Структурно-сорбционные свойства углеродно-минеральных комбинированных сорбентов |
| title_fullStr | Структурно-сорбционные свойства углеродно-минеральных комбинированных сорбентов |
| title_full_unstemmed | Структурно-сорбционные свойства углеродно-минеральных комбинированных сорбентов |
| title_short | Структурно-сорбционные свойства углеродно-минеральных комбинированных сорбентов |
| title_sort | структурно-сорбционные свойства углеродно-минеральных комбинированных сорбентов |
| topic | Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet | Неорганическая и физическая химия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82652 |
| work_keys_str_mv | AT stavickaâss strukturnosorbcionnyesvoistvauglerodnomineralʹnyhkombinirovannyhsorbentov AT strelkovv strukturnosorbcionnyesvoistvauglerodnomineralʹnyhkombinirovannyhsorbentov AT petrenkotp strukturnosorbcionnyesvoistvauglerodnomineralʹnyhkombinirovannyhsorbentov AT syčnv strukturnosorbcionnyesvoistvauglerodnomineralʹnyhkombinirovannyhsorbentov AT vikarčukvm strukturnosorbcionnyesvoistvauglerodnomineralʹnyhkombinirovannyhsorbentov AT cybann strukturnosorbcionnyesvoistvauglerodnomineralʹnyhkombinirovannyhsorbentov AT trofimenkosi strukturnosorbcionnyesvoistvauglerodnomineralʹnyhkombinirovannyhsorbentov |