Оцінка ензимоподібної каталазної активності активованого вугілля СКН та КАУ
Catalytic activity of biocatalysts that based on carbon adsorbents of SCN and KAU type in reaction of hydrogen peroxide decomposition is investigated. Correlation among reaction ability, diffusion and structural parametrs ofbiocatalists was shown. For quantitative analysis of activity of investigate...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2009
|
| Онлайн доступ: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/366 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Surface| _version_ | 1869291490203664384 |
|---|---|
| author | Glevatska, K. V. Glevatska, O. M. Kartel, M. T. |
| author_facet | Glevatska, K. V. Glevatska, O. M. Kartel, M. T. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "K. V. Glevatska",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "O. M. Glevatska",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "M. T. Kartel",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
}
] |
| author_sort | Glevatska, K. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:39:36Z |
| description | Catalytic activity of biocatalysts that based on carbon adsorbents of SCN and KAU type in reaction of hydrogen peroxide decomposition is investigated. Correlation among reaction ability, diffusion and structural parametrs ofbiocatalists was shown. For quantitative analysis of activity of investigated materials two theories were used: Thiele/Zeldovich and oscillation. It was shown, that diffusion do not limit catalytic activity of carbon adsorbents. This fact can be used in creation of sorption devices and massexchangers for medicine and/or biotechnology. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:32:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
УnК66]:1B3:l
oЦrнкA ЕIIзиN{oПoДIБIIоi кдтдлдЗнoi AкTIIBI{OсTI
AI(TI,IBОBAEIOгO B}TIЛЛ,I скн TA кAУ
к.B. Глевaцькa, o.M.Бaкaлiнськa, М.T. Кapтeпь
Iнсmumуm хiлlii noвеpxнi iм. О'О,Чуuка l1ацioнсaънoi акаlемii наук Уьpаiнu
вул. Гeнepaпа IIаулсoва ]7, 03]64 Кuiв-(64
,\oслidэюенo каmшimuнну акmuвнicmь dioкаmалiзаmopiв на oоювi зpазкiв вуеiлля
munу СКH ша КАУ в pеакцii poзклаdання H2О2. Пpoвеdaю кopеляцiЙнuil ансLпiз л,tictc
peакцiйнoю зdаmнiсmю, duфузieю mq сmpуКmуpнuJу'u хаpакmеpuсmuкаnnu нoсitв. .[ля
кiлькiснozo аналiзу ефекmuвнocmi зpазкiв laсmocoваIro закoнaлlipнoсmi кiнеmuкu
zеmepoфазнuх pеакцiй: mеopit Tiле * Зельdoвuча mа oсцuляцiйну' Iroказано, щo duфузiя
IIе € вlВrнqчсUlьнu,j|t факmopсlм каmалimuчнoI аКmuвнoсmi docлidэюуванuх вуzЛецевaх
copбенrniв; це нeoбхidнo вpахoвуваmu npu сmвopеl|нi copбцiйнuх пpеnаpаmiв, сl txсlКoЭ!с
маcoaбadннuкiв dля меduцuнu mа/абo бiomехнoлozii'
Bступ
Бiокaта.rriз oдIIa з IIеpспrкТиBIlих галy.зей бioтехнологii, що illиpокo
BI,IкopистoByсTЬся B llpoмислoBoстi, сiльськоMy гoсЛoДapствi, тoнкoмy оpгaнiинoмy
синтезi' мrдитнiй дiaгrтосrицi тa екологi.пriй прaктицi. l]ля poзpoбки пiкaрських
пpепapaтiв нa осrтoвi феpментiв BикopисToByЮТЬ ByгJIrцeвi соpбeнти, якi мoяс1,гь
BI,IяBJIяти як BЛaонy кaтaлiтишry aктивtliсть, тaк i слуryъaти rrосiями дтя iг.rмoбiлiзацii
феpментiв [i]. Ефективнiсть вyглецевиx бioкaталiзaтоpiв заЛе)киTЬ вiд пpиpoди сopбенту,
йoгo сTpyкT)plIo.сopбцiйних впастивoстей Ta хiМii пoвеpxнi [2]. Знадrня цI{х
особrrивостей неoбxiщo ДJlя gтBopеIIIUl сopбентiв спpямовшrоi TrpaIIевтиIIноi дiТ, a тaкoж
pозpобцi бioкaтaлiзaтоpiв нa oснoвi ензимiв, iммoбiлiзoвaнI,ж IIa пoвrpxнi твеp.Циx тiл,
.цля бiотеxнолoгiчнlтх пpоцесiв тa потpеб бiооенсоpики.
Прoте дoсltiдItеIlllя кaтшliтищlих пpоцесiв I{a пopyBaтих тiлax yск.пtщEеIIе Тим' щo
в ниx фaзoм з xiмiчноto взaсмодiсtо) Baт{JIиBy pоль вiдiгpaс дифyзiя компонеrттiв тa
пpод}ктiв pеaкцii.. Hapiзнa oцiнкa циx фaктоpiв l,lайже тIeМo)ItJIиBa. oскiлькц rrrвидкоотi
xiмiчних тa дафрiйнrх отaдiй сyгт€Bo вiдriзнлoться, тo ix BIIЛив нa зaгаrьrrий IIpoцес
визIlaчar як пi.цхo.ци .цo сTBoprншl, Tilк i 1ъ,rови IlpакTиtllloгo BикopиcTslIIItя
бiокaтa.шiзaтоpiв [3].
Метorо дoслiДження с BстaIIoBлеIIн;I кopеJulцiйrrих зв'язкiв мixс pеакцiйнolo
здaтнiстtо, дифрiею Тa стpyкTyрIrиМи хapaкTrpисTик'lми зрaзкiв aкTиBoBaIIoго вщirшlя
ме.цI1tчIroгo IIpиЗнaчсIrrUI типy CКН тa КАУ в pеaкцii poзкЛa.цalrl{Я ПrpoксиДy Bo,цЕIо.
Ефeктивнiсть кiнцевoго кaтzuliти.*roго tlpоцесy aна.пiзyвaли iз зaсToсyBaЕн;Iм
зaкономipнoстей кiнeтrжи феpмснтaтивниx pеaкцiй, ЗoкpеМa зaдoпoМoгolО poЗpaxoB.lню(
кOIIсT€IIIт Мiхaелiсa_Ментен. oцiнкy BIIJIиBy дифyзiйниx фaктоpiв }Ia ЗaгaЛьIry
aктивнiсть зpaзкiв IIpoBoДI{JIи Зa .цol]o},'oгOю ДBoх зaгa.тrьнопpийнятиx теоpiй
NraсoпеpеIlrсеIIIUl * Tirrе _ ЗельдоBичa тa осЦиляliйноТ (кoливalrьнoi). Спiвстaвлення
lпвиДкoстi дифyзiйнIл< пpоцесiв iз кaтaлiтичнoro здaтнiотro мaтеpiалiв дaс можливiсть
оцiruдти хiмi.шry тa дифрiйнy склa"цoвi y сyмapнoМy кaта.пiтитrомy пpоцесi.
Мaтеpiaли i метoдп ДoслiДясепня
Облаdнання, peQZеIrШu mа oб,скmu docлidэtсення. Реaкцiю poЗкJlaдaння Ilеpoксидy
Bo,цню бyло вибpaшo як MoдеJIЬ пpoцесiв ПеpетBopеIIIrя IIеpoксидIII.tx спощ1к' якi моlкytъ
Пoвepхнoсmь.2009, Bьln. I (16). С.70_77
70
вiдбyвaтися B )кIlBих оpгаrriзмax Цpи пpоведеннi гrМo- aбo ентеpoсоp6цiйноi
Деrюксикaцii. Кpiм ToI0' ця peaкuiя шеpебiгaе з газовидiленням.i тoмy зрyЧI{a сaме дJlя
Mo.цeлIoвaннЯ лифyзiйниx пpoцесiв, щo вiдбyвaroться нa oo"еp*"i .a * пopax
кaталiзaтopiв.
Poзкrraдaння llеpoкси}цy Bo,цшo Q%HzОzupи pH 7,2) дoслiджYвaJIи Iтpи 298 К в
тepмoстaтoвa:riй кoмipui з IIepеr/dцЦiBaIIнЯм' щo rтЬеrпoс зoвнirпнс дифрiйне
г€lJIЬмyBaIIЕI'r. oб'ем poзчиIly пepoксt.щ/ воДIю B кoхснol{y дoслiдi сT€IIIoBиB s0 мл, мaсa
пaвa;кки ByгJIецеBoгo сopбепry _ 0,1 г. Aншriз змiнll кoвцентpаuiТ пepoксидy водrтю в нaсi
пpoBoдиJIи при пеpioдитrомy вiдбopi пpoб. Дoслi.щl цpoBoДиЛи llpoтягoм 30 хв, oскiльки
IIpoTягoм цЬoго чaсy спoстсpiгaстъся мaксиrдa]Iьна aктивнiстъ кaталiзaторa.
КoнцентpaщiIo poзшнiв HzQ BtзEaIIaJIЕ пepм€lнгaпaтoмeтplТllним мeтoДoМ {ц1,
BикоpисToвyIoIrи poзtшпl 0J в Klfto+ ra H2So4*o* фозвeденi .цисT}UlЬовa}IoIо BoдoIо д9
спiввi.цнorпення l :4).
Кaтаrriтrчпе poзкл4дaffiя перoксI{Дy Bо.цEIо IlpoBo.цI,rJчи 3 . BикopисT€lIlIIяM
cиIlтетI{tIEoIlo пiтpогенвмiонoгo (Cкн) Ta Ilpирo.Щ{oгo кiсточкoвoго (КAt} Ъ1тirшrя, a
тaкoж зpaзкiв вyгiлля Цlо< типiв з aдсорбцiйнo iммобiлiзоBaним нa йoгo повеpхнi (y
кi'tькocгi 5 _ 6 мг/г соpбентy) феpментом - кaтaлaзolo. Iммобiлiзацirо ф"Ь"ф
гIpoBoдилlr IIUUD(oIll фiзитнoТ соpбцiТ кaTаJIaзи (aктивнiсть з29з00 о.a.) пpи
_кoнтактi
P".'чl феpмeнтy G)*I 7'2) з вщiллям lrpoтягoМ 24 тoд. (t:4_б "C). Кi"тъкiсть
iтtm,roбiлiзoваrrогo феpменry BиЗI{aчaJIи спектpофoтомrтpиtllro (t: 2s0 нм) зa piзшrцею
вмiстy йoгo в poзш.rнi I{aд I{aBtDlкoЮ сорбенry до тa пiсля iммoбiлiзaцii з Bикopист€tltвllм
кaлiбpoвки зa бичaтlм сиpoвirTкoBи\{ aшьб1ъriнoм'
Бyлo пpoaнaлiзoвaнo aктивнiсть чoтltpьoх фpaкцiй грaнyJI обpaниx кaталiзaтоpiв,
щo L{€шоть сеpеднiй дiaметр - 1'50; 0,75; a,З75 тa 0,|25 мм. oсновпi отpyктyрнi
xaрaкTеpисTики фpакцiй вyгirшя нaвсДel{o в тaбл. 1.
Taблиця 1. Cтpyктypнi xapaктеpистики фpaкцi* вихiднoго вyгiлля.
d,o,**, }пt,l S*, rrflг V"' см,/г d-* ' l0 , . м
скЕI
1,50
0,75
0'З75
0,125
1580
1 100
980
92A
1 ,18
0,7з
0,46
О.44
2,99
2,66
1,89
1,92
КAУ
1,5
0,75
0,з75
0.t25
9з5
960
1050
1040
0,70
О,75
0,95
0,95
2,97
3,15
з.65
Bп.шлв дифyзiйногo фaктopy нa сyмapний IIрoЦес poЗIgIaдaнI{J{ Н2o2 аяaлiзр uIл зa
.цоfiolt{oгolо poзpilxoвaЕ]D( коефiцiентiв дифyзii.. Кoефiцiент дифyзii киснIo y водi дrrя
кaтaлiтичноl pеaкцiТ HzОz * >Hzo + 0'5 o2 poзpахoврarш iз BикopI{сT€lнняI\{ ,ц€}Hих'
ЕаBе.цеI{I{x ътaбл.2'
7 l
Tаблишя 2. oсrroвнi пapaМет.Dи pеaктlii p93o, aДaIlч1я H2o2 вyгiллям CКН.
Оцiнка швudксlсrni duфузiiлttlх npoцесiв. Aктивовaне ByгiЛ'IlI _ Пopистr{й l'{a]]еpiал,
внутрiiшrrя пoвеpxнЯ його зерен може бyти бiльш-rе 99 o/o вiд зaгilrьноi поверхнi
кaта:riзaтоpa. fiля того, З0б досягти rlовеpхвi всеpединi зеpнa' 1'Lr..iеi{1,-rи сy6стpaтy
повиннi диф}ъдyвaти кpiзь шopи кaтa,riзar.оpа, Ea [IoBерхнi яких Bj]aсне вiдбyвaсться
pеaкцiя, гtiслtя чого ПрolI}.кTи pеaкцiТ повиннi ЗaлиЦ]ити aктивний ценщ i диф1ндyвaти в
гoмoгеIII{y фазy [7]. Якщо пpоД}ктaми pеaкцii с гaзоподiбнi pе.rовини, тo Botlи \{о)кyтЬ
ЗаjIицIaти Пoр}r /цBOMa IцJUIxaМи: пеpшrий - рвоpений Гaз pGЗчиняrтЬсЯ y Ршкiй фaзi iBиxo.цить з Iropl{ зa меxавiзмоA4 N!oЛекy.]Тяpноi дифyзii; лругий * ви}IикttеI{Iiя бyльбaшrок y
BI]пa.цку, кoли кolrцеIrтpaliя гaзy 3, piдинi пеpевliщy€ rifе)Iiy poзЧиI{ностi фис.i)
г"' {
I
ла \
I
{
t
t
ужapeнхя 6уль6aшrц
еa3у у auredку
юмoхtluami вaхoaу
Йara цяяхaЫ
ь'oreкулФюi 4uфу3.i
Pис. 1. Сxемaтичне зобpa)кrнIrя пpоцесiв Tpa}rспopTy кIТснIo
B ТIopax катaлiзaтоpa.
Кpитеpiем вибоpy пdsxaнiзNцy' Зa яки\,I вiдб.l,ъaеться дифyзiя, е ЧисJIo .{aмкпеpa:
, V'RT
Uаnupo.,* =
У)ponу,r ,
,"-"" , .
( l )
ДО У,p*у т p - crpeДНЯ.цoB)кинa пoри кaTarliЗaТopa' l,s =
rL'
Р,n*,oS nu*
-_ ruвидкiсть
pеaкцii, вiДнесенa Дo плoп{i пoвеpxнi кaTадiзaTopa; v - стехioМеTpиlli{ий кoефiцiснт в
pеaкцiТ poзклаД€tl{нli пepoкси,цy BoдItю (v : 0,5); Л * yяiвероальнa г€lзoBa стaua (Л : 8,3 14
!xсlмoль.К); Z - aбсoлlотнa Tе]ullеpaTypa в pеaктоpi (T:2gs К).
72
El|oreхулEpнa
duфузfя
уПEФpeнaza жу
z
lIIвидкiсть pеакцiТ (ru), мoль/с.
Конттgн1paцiя Ilеpoкcи.ry во.ЦI{Iо
Коефiцiснт Гепpi o2,lволa (l1)
Кoефiцiснт дифyзii 02 t вo.{i ( Do,, n 1, м2 /с
Повеpxневий нaтя[.вoДЕ{ (о). Н,/м
B'язкiсr.ь piДиши (ц)' IIа.с
2 ,41 .ю-9
72"8 . 1О-з
.Якщо .Dс> 1, rrrвидкiсTЬ мoлrкyJI,lpнoi дифyзii yr,opе}Ioгo г€lЗy МеIIIIIa зartrвиДкiс'rь реaкцiТ. L{е llризвoди,.o uo *,n"n, rcння буlь2ailloк' яПopи, B pезyльтaтi чoгo в нiй виaикaс oсциляцiини; r*Ь-"*"'i'i'-, 'ЪЧi#li Ёil}r;Dа<1, yтвоpений газ не rlaкoпичyеTься' a.цy)I{е IIIBi{дкo BихoДить з pеaкцiйнoТ зoни iтol{y пpoЦес furo)I*la oIIисaти зa меxaнiзмoм A{oЛекyJUIрноi дифyзii Tiле * ЗельдoвиЧa.За.шежно вi,ц отримaнoго зIIaче]lнЯ Чис,,a Дaм*,ерa-iщi'iJ""и.кoефiцiснт лифузii(оонoвний кpитеFiй
"I3"", u"й ЬЬ"pa нa сyмapний IIеpе01г pеaкцii) Мo}кIrapoЗpaхyBaTи зa oсшиляцiйною теоpiею, uбo * зa теopiсro Tiле _ Зе,тьдoBичa.Poзpсtхунaк
,:!,::уу*:
'19"6tцio.o оupу,ti uo йЬoo* Tiле - Зeльdoвuчcl.Tеoрiя Tiле тa Зельдoви.ra [8, 9] пов,яз vу
"ffi'p,i "'^,*"o,, мiж pеaг1тотимиprчoBинaМи Ta IIopyBaTоIo
"'pyo.yрЪ.
кaтaлiзaтopa. Bt;;;"й;; Дo неi мaсoпrpеItесеIlllяpеaг}Tочи}i pечoBиII мae сyTo мол"кy,"p*иy гIpиpoдy. I{е ознa.raс, rцо pеaхцiйнi чaстиIlки.Цифyнд}тоть кpiзь нepyxомy рiдф Дo'o,*"o,' uентpiв Дylке повiльно. oeнoвнrrйнaслiдок теоpii _ кopейцiя й;* р.йlilоlо здaтнiстю, o;й;; тa рoзмipом IIop * чIш{глибrше пори кaтaлiзaтoрa' тиМ n,{*',uu.йoц""тpaцiя pеaгyloчих pечoBиII в rrиx i тимllеIIIпa rпвидкiсть pеaкцii. Модель пoкaзyr, що ЛиIIIе '"",.u ,a",,oa Пop, рoзTaliloBaнI'х
;ffi,#xT#: ffi,-oгu,
пpиймaють 1'''."u в pеакцii ToI\4y чeprз I{иЗЬкy шrви.цкiсть
,,,"-'*'***,""1lHiilIiЖifli,iJ:ЬЪТжiJ"n'-пфIIIo\4yнaближеншiне
рoзглЯДa€ТЬсЯ. Зеpно кaталriзaтоpa o',Ьu'u"'
"n. ".p.дoЪ"щ",
в якo}rУ Пеpfi{rсеIi.r,IpеЧoBиI{и вiдб1ъaeться з .цеякиМ ефекйним коефiцiеrrтом лифyзiТ D., a кaталiти.пrapеaкцiя IIрoхoДI,lTЬ з ефективтro* oo"""*"". ';;;;:;;*1,1x i::Ьu,.',.. .Jр;;';;;;мy цi знa.rенн" no.'l:: T:чy*i Ё",.щo вi.цlrесенa,цо о,Циницi
:жы:.ж'y;жyпpoxoдиTь"'u"ff lJ,"".:a"#,";.;:,"i""ж;#у,"T::T
TIInидкiсть peaкцi! вi.цrrеcенa до одиницi зовнirцrrьоi шовеpxнi зеpнa (4) ' в ЦьoivfyвIiIIaдкy дорiвнrое дифyзiйнoмy lrоToкy' що гIрoхoДиTь кpiзь зoвпilшrrrо iloBеpxнIo зеpЕa:
r, = _D- (Ое / Ох)'=o =,ГГ,*у = k .('(
Дe n -troРядoк pеaкцii; D*-ефектив",* ;J;# -r;,*!:::'-'-::'*,.",^,""*-"l]]
реaкцii; С. _ пpипoвepxlrеBa кoЕгцентPaцiя сiбстpaту (С" =а;i.
"
З piвняння (2) oлеplкyсмо фоpмyrry.1Y po.pт,нкy ефективного кoефiЦiеrrтaлифрii в рaзi мoлекуJUIpEoгo мехaпiiф д"фу.,, пPoдyктiв реaкцii:
л"* ,*"=Ц., kС:. (з)
Poзpахунoк eфeкmuвнozo кoефiцiенmа duфузii 3сl oсцllLtяцiЙнoю meapiсю.Кoливальний pyх piдини B пoрax шiд й 'i"o:u:y мyльтифaзноi p.**iт бyде вiдбрaтисяJII{IIIе зa }ъ4oBи I{емоЛекyJI,tрI{оro мехaнiЫy BиBе.цеHIIя npoдyйiu реarсдii.. Bi.цoмo, щo
Ь}:1T1*"
мoжливий Tиск B пopi еквiвалентний .y"i
";;;;.;l"uк,oрi тa кaлiляpax
**" #fl:Ьx.j.*ТJJffiжxr#Жякоi е гaз' пapцiaльний Tиск г€lзy зpoсTa€.BиIIиI(ar-оy,*о**q-T:^-::y:**,",'o**,i3llТlЖy.ffir;",;ffi
.tr,:i,-;:зaйнятa бyльбaшкоlo, Рeaкцiя пpI.IПI,lн'IсТЬс" , '*n в поpi поBеpТа€TЬсЯ дo пoЧaткoвoгoзIIaчеIilUI (тиск y pеaктopi). Пiсля вихo.Цy бr.льбarшки
";";;;;
pеaгyrоЧI.Iх pечoBиIIII.ТрaIIJIяе B пopl{ (зaвдяки кaпiляpнoмy
"9""тl
i ;;;;";",й;М).B'II{IIя бyлъбаrrпсипolIиIlаlеTься зIlo*y. Plryн1влоn* *u'мзЬормoж" пфoд"*,o p},*""" зi ruвидкiстrо,o1льIПoIо нiж 100 мlc лpи чaстотi 1 Гц. ц" ;;й;";;"#j,u*o oсциляцiйнorо
l э
(кoливaлънorо) пoведirrкorо i зaпpoпoнoB€lllе як €шIьтеpнaTиBний молекvляpпiй лифyзiТ pyx
piдини B пopaх кaтarriзaтopa [10].
PiAu$a
Pис. 2. Tиск киснrо y Пopax кaтaлiзarюpa: (a) _ пopи, зarrовненi
piдиноrо;(б) _ бyльбaIшкa в пopi кaтaпiзaтopa.
ЗгiДно з осцил,ш{iйнotо теоpiсrо ефективний коефiцieнт лифyзii Mo)IGIa BI,lЗI{aчиTи
зa фоpмyлоro [1 1]:
(б]{a}
, ,2
D"E.o"ц',, _ Ц
Ьт,,
I\e У*p - е вiдстaяrпо осциJ-IЯцiйЕoгO пpoнI]tктlення, тобтo це тa вiдстaнь,
t4)
на якiй пotlинa€
yтBopювaTися бyльбaшкa всеpeдинi t1opl'4'у@ =
^ - - У*,,,,
ДT *, i"n
" sich
зa yMoвI4, I1!o !шndс <.У"p pЦинa лI{IIIе чaсTкoBo зaIIoBIIIor пopy. ToДi
(5)
a rшвидкiсть зaIIOв}IеIIЕя U,*n" = !*,noДx ,*o"'
Оцiнка utвItdкocmi хiлliчнttх npoцеciв. Швидкiсть пеpебiry кaтаЛiTиl[{oi pеакцii нa
IlopyBaToМy тiлi мoжнa IIoB,язaTи з хiмi.tlolо (xiмiYноro взaсмo.цiеrо сyбсцrary з актиBHI{м
цrlrTpoм нa повеpxнi) тa диф,vзiйнoю скJIa.цоBими piвняrrняu (7):
a=t*t {7\
K. K'- Kыо,
Дr K^ - кoIIcTаJ{Ta Мixaeлiсa*MaLlтeн, К*i, * кoI{стaI{Ta rшвидtостi xiмi.шrоi pеакцii
Коuф_ кolIсT€tнTa шви.щoотi Зyп{oBЛrнa лифyзiйними IIpoцесaмI,I. Toлi швидкiсть пеpебiгy
xiмi.пптx пpoцесiв l\4o}шla BиЗI{aчити З ItrBI{,цкосTей срtapного IlрoЦeсy тa дифyзiТ.
IIlвцдцig16 дифyзiйниx пpоuесiв oтoтo)к}l}oBaЛи iз poзpzlxoвalrl,IМи ефектилнl,шlл
кoефiцiснтaми дифyзiТ, то.цi як сyп{apнy rпвидкiсть llpoЦесy oцiнIoвfu'Iи З .цЕlI{IТx IIpямIД(
Bиl{ipIоBaпь швидкостi peaкцii Зa poзpа.хoв.l}Ioю BrJIиtш,rнoIo кoнсTaнти Мixaелiсa-
Mентеrr [l2]. Конотaнтa Мixaелiсa_МенTен € Ba)кJIиBoю хap€rкTrpистикolo oцiнки
aктивностi феpменry.
l Ч
Pезvльтaти тa ii oбгoвоprHIIя
.{ля визнavення. мехaнiзмУ 'цифyзii пpoдyктiв pеaкцii бyлo проведенo poЗpaх}Troк
тисел .{aмк;repa дirЯ всix фpaкшiй об'сктiв Дослiдження (тaбл. 3).
Taблиця 3. Знaчення .шсeл {аrrtктrеpa ДIUI дoсJliдхyвaних фpaкцiй вщiлля.
0,75
1,08
o s ?
0,036
0.036
Покaзaнo, щo Пpoцrс poзклaДal{Е,i H2o2 вyгiллям CКI{ ouисyеться oсциляцiйноrо
теopiсlо, oскiльки всi знaчсlrня uисел .{а:rlклерa, oкpiм дu нйpisнilпоТ фpaкцii з
iммoбiлiзовarrою кaTAUI;lзoю, с бiдьrцими Зa o,циIrицIo. fl[llя вутi.л;lя тигry КAУ oсциляцifura
пoведiнкa llpитaмaIrнa лиIЦе крyrlrим фpaкцiям u,*iд"o.o вyгi:rшя (1,5 тa 0,75 мм).
Haйменrпi фpaкцii iз iмм.эбiлiзoвaним феpмеIlTo}l .цJUI обох типiв в1т.iл.пя мaIотЬ зI{aЧrЕHjI.паслa ,{aмктlеpa менrшi зa о.цtl}IищIо, rцо овi.цчить Пр0 МоJIек1.ляpний мехaнiзм Bиxo/цy
пpодщтЬ pеaкцii з I]opи' ТoIиy тсоефiцiсгtти дифyзii ДлЯ llиx
"Ёобхiд*o
poзрахoвyBaTи зa
тropiеrо Тiле _ Зe.пьдoBI,IЧa.
B зале;кнoстi вiд з}iaatенIiЯ яислa ,{aмклеpa були poзpaxовarтi ефективнi
коефiцiснти лиф}зii пpoцесy poзклa.цaЕItя llrpoксиД.y вoднro фpaкцiями в}тiлля типy СКH
та КAУ: яуоl7o Dа> 1 * зa oсЦи;rяцiйrrотo теopiеrо, '*щo Ьo< 1 - за теорiеrс Тiлe_
Зельдoвичa-мexafliзrиом lиоJlекyл4pIroi дrфyз;i.. З метorо оцiнки сyмapноr шIвидкoсr"i
yр1ц*I .цля Дoслi,цяtеrlих зpaзкiв бy,зo poзp€uioBallo кoнстaнтy Мixаелiоa * Ментен
{Тa0Ji .4}.
Taблиця4.Знaчення ефективних кoефiцiентiв лифyзiТ тa кoI{сTaтrT Mixaедiса-Ментен
Для Доолiдiкvвaниx об, ектiв"
oтpималi дaнi (тaбл.4) свiДчaть, щo. ДлЯ вихiднoго в1тiлля тигry СКH пpи
змrнrrrrннi дiaметpa гpal{yл в 10 pазiв' коефiцiент дифrзii збiльйться бi"*,ш
"iк
y фиpaзи, тодi як феpментaтивнa (сyмapнa) aктивнiсть збiльlпyеть"' 'uй*. }Ia.ЦBa.,op"д*".
l э
le,6 i 8,1
d''*.o, мм 1.50 4.75 0 ?7s 0,125
Bиxiдне врiшrя
CКI{
D"u .|a,.м' lc 1,3 1 q 2,9
1{o,, ммоль/л t740 44О i95 зa
Byгiлля СКH iз
iммобiлiзoвшrою
кaT€шa3oю
D"r . Ia,,ъt'/с z3,v Э 5 1 39,8 2,6 . 1Q'"
К., ммoль/л 50 85 t 10 40
иlrДнс tsYгlJlJUI
кAУ
D" r . | o , , ъ t l c 24,5 Z э . l 1 . 19 . 1O - ' , 6 ,23 .10-ь
i{,, ммo.пьlл 425 630 600 555
Bутiлля КAУ iз
iммобiлiзoвarrоro
кaТал€lзоIt)
D"* . |09'м2/c 2З,1 21,9 18 ,6 6'2З . 10.o
ft,, ммoль/л 35 25 з0 40
Taким чиIlol,I2 лифузiя B цЬoМy BиIrадкy IIе r визItaЧaЛьним фaктоpoМ aкTиBIIoстi вytrл.тtя
як кaталiзатopa. ЕнЗиI\,IоЦo.цiбнa кaта:riтичнa aктивнiсть (К,,) гpaнyл вyt.i:r.lrя СК}i рiзногo
pозмipy збiльrrryстьоя (оскiльки ЗIIaчеItнJt ff. зменшгylоться) iз ЗмеIrIIеI{IIяМ pозмiрy
гpaIryJI Ta кopеJlloloть з тIлolЦеI0 пoвеpxнi qpaIryЛ, якa ЗpoсTar iз збiльrпенням
диспеpснoстi; ефективний коефiuiснт дифyзii зa oсциляцiйнorо теорierо кopелIoс з
дiаlлетpом поp (RJ : 0'9836).
[.тrя вyгiлля типy КAУ кoнсТaIITa Mixaелiсa-МеIтTен сyгrсBo змiнюеться пpи
пеpеxодi вiд гpaнyл з дiамещом 1,50 мм до ГpaIIyJI з дialrетpoм 0,75 мм' IIpи IIolItl'TьIIloh{y
змЪнIпеннi дiaмeтpy граrryЛ aктивнiсть сyтT€Bo не змiнtoеться. Зnaчення коефiцiснтЬ
дифyзii, нa вiдrдiнy вiд вyгiлл-я CКH' пpaктичнo нr зшriнrоrоться, a .цля нaймеI{IIIих
фpакцit виxiдного вyl.iлля КAУ (0,375 тa 0,125) .циф}ЗiЯ взaгалi не спостеpiгaсTЬсЯ, щo
сЪi.ц.'"'" прo вiдс1тнiоть внyтpiпrньодифyзiйниx yскJIадIIеIrь. L{е мoже бyги oбyмовлено
МaкpoПopygaтiстrо врi:шrя типy КAУ тa пеpебiгoм pеaкцii тra зовнirшrriй повеpxвi гpаIr},JI
соpбент,v.
Для носiiЪ з iммобiдiзовaним фepмеI{ToМ KaTаJliтиoпra ефективrriсть BизIIaчaеться
хiмiчноlо скJla.цoBolo' B ,цalloмy Bипaдкy _ кiлькiсrто iммобiлiзовaнoго феpментy ' ЯКa с
o,ЩIaкoBolo ддя всix фpaхцlи. !ля нaйдpiбнiшoi фpaкцii вyгiпlш oбox типiв poзpaхoBaне
.rисло flaмклеpa Тa коефiцiепт лифрii свiДчaть пpo вiдс1тнiсть вн1тpirпньoi дифyзiТ
сyбстpary .цo aкTиBIlиx центpiв. B цiлoмy ДЛ,l Bсix фpa"цй вyr-iлля iз ir'вдoбiлiзoBalIою
кaтаJIазoIo не спостеpiгaсTься с)"Гг€Boi змiни a rтi, D"r, a Нt К,,, {е мoхсе oзнaчaти' щo як
xiмiчнa praкцiЯ, тaк i дифyзiйнi пpoцеси пpoхoдять нa достyпнiй повеpxнi' щo Bкритa
феpмеrттoм.
Bисповки
B pоботi кi.тlькiснo o)<aрalilеpизоBaнo Ta oцiнецo впlu,тв дифузiйноi тa xiмi.цrоi
скJIaДoBI]tx нa ефективнiсть бioкaталiзaтоpiв нa основi вугiлrш типy СКH тa КAУ. f,rя
IIpoBеДeI{ня коpеляцiйкогo aнa.riзy мitк реaкцiйнoтo здaтнiстrо, лифyзiеrо Ta стpyкт)pHими
хapaктеplrстикaми нoсiiЪ BикopисToByвaли тeоpiТ'Гiле*ЗельДоBичa тa oсциляцйнy, нa
бaзi якиx pозp€lxoBull{o ефективвi кoефiцieнти ;ифрil B pобoтi Тaкож Bикopистaнi
зaковoмipнЬстi феpментaтивноТ кiнетики .цJIя poзpaxy{кy кaтaлiтишroi актrвностi
соpбентiв Ta кoнстaIIT Mixaелiсa_MентеI{. Пoкaзaнo, щo дифyзiя B цЬoМy Bипaдкy I{е r
,".nu'*"*,,м фaктopoм кaтaлiтичнoi aктивнoстi ,цослiдхyвaниx B).ГЛецеBих соpбентiв,
щo неoбxiДlo вpaхoByBaTи Пpи ствоpеннi соpбцiйних пpепapaтiв, a Taкo)к
мaсooбмiнникiв, в якиx викopистoB}.ю.гься в1тлецевi i\,IaTrpiztЛи, дЛя I\,rr.цицIIнта тa|aбo
бiотеxнoлогii.
Лiтераrypa
1.
-Бакalшlrскaя
o.H., Кapтель }I.Т., Cтpелко B.B. Углеpодньrе сopбентьl c
биoспецифическoй aкTиBIIоcТЬЮ. B кн.: Селекгивнaя сopбция и кaтarli{з I{a
aкTиBIIЬD( yгJIяx и Eеopгal{исlескиx I{ос!1теJUD(. - К.: Нayк. ДyМI€, 2008. _ с 65 * 88.
2. Cтaвицкая C.C., Тapкoвская и.A., Пeтpенкo T.П. oснoвньrе фaктоpьl,
oпpeдrff1loщИe KutaJ&IТ'rчrские сBoйсТBa aкTиBIlЬтх улetа ll Теopет. и эксПериM.
xи}lия. -1996._Т.з2,Ns 6. _ С.зз6-З44'
з. Caтгеpфилд Ч.H. Мaссопrpе,цaчa B ГеTерoгеIIнoМ кaТaлиЗе. * M': XI]tlIl'я, |976. *
315 с .
4. Бaбко A.К.. ГIягницкий И.B. Кoличественньй aнaJIиЗ. _ М.: Bьlсtш' Iшк., 1968. -
496 c.
5. Cпpaвошrик xи}-{икa. T.2. oоновньrr сBoйсTBa IIеopгztI{иЧеских и opгal{ичrскprх
сoединений. _ М: Химия, |964. * 1165 с.
6' http://tпмw.h2o2.coml1тltto/propеrties.html
76
б.
Кpьшrов o.B. Гетеpoгенньlй кaтaJIиз. - М.: Aкaдемкнигa' 20a4, _ 679 c.
ТЫеiе Е'W. Rеiatiоn brtwееn сataiytiс aоtiviiy anсi sizе раrtiсiе ll Ind. Еng. Сhrm. _
|9З9. - Vol . 3 l . - Р. 9|6 - 92 '
9. Zеldoviсh Y. B. То thеory of thе rеaсtion on a porous or powder сatalyst ll .|, Аcta
Plrysiсoсhim. U.Rs's. _ t939. - x 4. - P. 584.592.
10. Datsеviсh L.B. Somе thеorеtiсal aspесts of сatalyst bеhavior in a сatalyst partiсlе at
liquid (liquid _ gas) rеaсtiоn йth gas produсtiоn: osсillatiоn rnоtiоn in thе сatalyst porеs
l l Аppl. catal, * 2a0З. * У o1. 247 * P. i01 _ 1 1 1"
11' Datsеviсh L.B. Altеmating motion of liquid in сa*аlуst pоrеs in a liquid/liquid_gas
rеaсtion'with hеat or gas produсtion ll Сata|' Tоday. -200З' * Voi. 79_80. - P. з4l _
з48.
12. Глевaцькa К.B., Бaкалiнськa O.М., Кapтель М.T. Кiлькiстla oцiнкa кaтaтraзноi
aктивностi вyглrцeвиx сop6ентiв Мr.цичIloгo I]pизнaчеIlIIя // foтt. HAH УкpaiЪи. _
2008' - T. 8. - C' |26_1з|.
OцEIIкA ЭIIзиMoIIoДoБIIoй кATAJIAЗI{Oй AкTиBIIOCTи
AкTиBиРOBAIIIIЬD( УTЛЕ'й сШI и кAУ
Е.B. ГлeвaцI(aя' o.H.БaкaлиIlскafl ' I{.T. Кapте".lь
Инсmumуm хцJwuu noвеpхIlоcnlu uлl А.А'Чуйкo l{ацuoнсl'tьlloЙ акаleмuu нщк Укpаuньt
v.п. Генеpапа Hау:tloва, 17, 03164' м. I(uев-Iб4
I,Iсслеdoвана каmъ7umuчеcксUl акmuвнocmь бuoкаmалuЗqmopoв нtt ocнoве уzлей
СКH u КА\, в pеакцuu pсtl.7oJrсeнuя H2О1. ПpoанаrluЗupoвqна З(nвuсllJ''ocmь меэюdу
peакцuoннoй cnoco6нocmью, duффузueй u cmpукmуpньL||u хсlpсtкmеpucmuкev4u нoсumелеЙ.
Для кo,]tuчеcmвeннo?o сlнсUtuЗсr эффекrnuвнocпu oбpазцoв былu ||cnoЛшoвaньl
Заt<oнoмepнocmu Кuнemuкu zеnrcpoфазньtх peакцuЙ.' mеopuu Tшlе/Зельdoвuча u
ocц|LI|Jtяцuo1|нoй. ]Ioказанo, нma duффуз||я не являеmся onpеdеляющшм факmopoлс
кqmацumuчеcкoй qкm'uвнoсmu uсcлеdoвQннblх уzлеpodных copбeнmoв; эma неo6хodшцo
учumьlваmь npu сoзdанuu copбцuoннt,ш npеnаpgmoв, a mаI{ъrcе маcсooбменнuкoв dля
'uеduцuньt ll,/шlu бuоmехнo]lo?u||.
AсTIVЕ CARBON sсN A}[D KAU ЕNZYMш LIKЕ сATALASЕ,
ACTIWTY ЕSTIMATION
K.V.Glеvаbkao o.M.Bakalinska, М.T.Kartеl
О.О.Сhuiko lпstitutе of Sфасе Chеmistry of Nаtionаl Аcаfumу of Sсiепсеs of Ulvаinв
Gепеrql Nаumov Str., 17, 03]б4, Kiеv-Iб4
Саtalуtic асtiviф of biocatаlуsts thаt bаsed oп cаrbon аdsorbents of SСN аnd KАU фpе
in rеаction of |rydrogen pеroхide dесompositioп is invеstigаtеd. Сorrеlаtion аmong rеаc|ion
аbili'tу' diffusion аnd struсturаl pаrаmеtrs of biocаtаlists wаs shawn. For quаntitаtivе аnаlуsis
of аctivitу of iпvеstigаtеd mаtеriаls two thеoriеs wеrе usеd: Thielе/Zеldovich аnd oscillаtioп.
It tl'аs shoууn' thаt diffusion do nоt limit саtаlуtic аctivitу of саrbon аdsorbеnts. This fаct cаn
bе usеd in creаtion of sorption devicеs аnd mаssехchаngеrs for mеdiсinе апd/or
biotеchnologt.
n -
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-366 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:10:28Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/e3/2dcac15d56acca4bae67545716f477e3.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-3662018-11-27T09:39:36Z Active carbon SCN and KAU enzyme like catalase activity estimation Оценка энзимоподобной каталазной активности активированных углей СКН и КАУ Оцінка ензимоподібної каталазної активності активованого вугілля СКН та КАУ Glevatska, K. V. Glevatska, O. M. Kartel, M. T. Catalytic activity of biocatalysts that based on carbon adsorbents of SCN and KAU type in reaction of hydrogen peroxide decomposition is investigated. Correlation among reaction ability, diffusion and structural parametrs ofbiocatalists was shown. For quantitative analysis of activity of investigated materials two theories were used: Thiele/Zeldovich and oscillation. It was shown, that diffusion do not limit catalytic activity of carbon adsorbents. This fact can be used in creation of sorption devices and massexchangers for medicine and/or biotechnology. Исследована каталитическая активность биокатализаторов на основе углей СКН и КАУ в реакции разложения Н2О2. Проанализирована зависимость между реакционной способностью, диффузией и структурными характеристиками носителей. Для количественного анализа эффективности образцов были использованы закономерности кинетики гетерофазных реакций: теории Тиле/Зельдовича и осцилляционной. Показано, что диффузия не является определяющим фактором каталитической активности исследованных углеродных сорбентов; это необходимо учитывать при создании сорбционные препаратов, а также массообменников для медицины и/или биотехнологии. Досліджено каталітичну активність біокаталізаторів на основі зразків вугілля типу СКН та КАУ в реакції розкладання Н2О2. Проведено кореляційний аналіз між' реакційною здатністю, дифузією та структурними характеристиками носіїв. Для кількісного аналізу ефективності зразків застосовано закономірності кінетики гетерофазних реакцій: теорії Тіле - Зельдовича та осциляційну. Показано, що дифузія не є визначальним фактором каталітичної активності досліджуваних вуглецевих сорбентів; це необхідно враховувати при створенні сорбційних препаратів, а також масообмінників для медицини та/або біотехнології. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2009-08-09 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/366 Surface; No. 1(16) (2009): Surface; 70-77 Поверхность; № 1(16) (2009): Поверхность; 70-77 Поверхня; № 1(16) (2009): Поверхня; 70-77 3154-8091 3154-8083 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/366/363 Авторське право (c) 2009 K .V. Glevatska, O.M. Bakalinska, M.T. Kartel |
| spellingShingle | Glevatska, K. V. Glevatska, O. M. Kartel, M. T. Оцінка ензимоподібної каталазної активності активованого вугілля СКН та КАУ |
| title | Оцінка ензимоподібної каталазної активності активованого вугілля СКН та КАУ |
| title_alt | Active carbon SCN and KAU enzyme like catalase activity estimation Оценка энзимоподобной каталазной активности активированных углей СКН и КАУ |
| title_full | Оцінка ензимоподібної каталазної активності активованого вугілля СКН та КАУ |
| title_fullStr | Оцінка ензимоподібної каталазної активності активованого вугілля СКН та КАУ |
| title_full_unstemmed | Оцінка ензимоподібної каталазної активності активованого вугілля СКН та КАУ |
| title_short | Оцінка ензимоподібної каталазної активності активованого вугілля СКН та КАУ |
| title_sort | оцінка ензимоподібної каталазної активності активованого вугілля скн та кау |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/366 |
| work_keys_str_mv | AT glevatskakv activecarbonscnandkauenzymelikecatalaseactivityestimation AT glevatskaom activecarbonscnandkauenzymelikecatalaseactivityestimation AT kartelmt activecarbonscnandkauenzymelikecatalaseactivityestimation AT glevatskakv ocenkaénzimopodobnojkatalaznojaktivnostiaktivirovannyhuglejsknikau AT glevatskaom ocenkaénzimopodobnojkatalaznojaktivnostiaktivirovannyhuglejsknikau AT kartelmt ocenkaénzimopodobnojkatalaznojaktivnostiaktivirovannyhuglejsknikau AT glevatskakv ocínkaenzimopodíbnoíkatalaznoíaktivnostíaktivovanogovugíllâskntakau AT glevatskaom ocínkaenzimopodíbnoíkatalaznoíaktivnostíaktivovanogovugíllâskntakau AT kartelmt ocínkaenzimopodíbnoíkatalaznoíaktivnostíaktivovanogovugíllâskntakau |