РАЗДЕЛ 2
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объекты исследования
Гумусовые вещества из природных объектов
В настоящей работе в качестве гумусовых веществ были взяты гуминовые кислоты,
выделенные из бурого угля, и фульвокислоты, полученные из торфа. Ниже приведены
основные приемы выделения и очистки этих природных органических веществ.
Выделение препаратов гумусовых веществ из природных материалов
Для изучения природы гумусовых веществ различных природных материалов (почв,
углей, торфа и т.д.) необходимо иметь чистые препараты гуминовых кислот и
фульвокислот. Очень сложно выбрать экстрагент, который позволил бы извлекать
гумусовые вещества в относительно неизменном виде и достаточно чистыми от
посторонних примесей. Не менее важным вопросом является способ получения
малозольных препаратов, так как при содержании золы более 5% исследование
природы и свойств гумусовых веществ невозможно. Наиболее эффективной оказалась
методика с использованием в качестве экстрагента раствора гидроксида натрия
[23].
Выделение препарата гуминовых кислот.
Навеску природного материала многократно обрабатывали 0,1 н раствором серной
кислоты декантацией в большом сосуде до отрицательной реакции на ионы кальция,
после чего остатки серной кислоты декантировали дистиллированной водой.
Гумусовые вещества в форме гуматов и фульватов натрия экстрагировали 0,1 н
раствором гидроксида натрия. Целесообразно экстракцию проводить всего 2-3 раза
во избежание щелочной пептизации коллоидов, которые загрязняют в дальнейшем
препараты. Щелочные растворы собирали вместе и очищали вначале
центрифугированием, а затем фильтрованием через тонкопористые фильтры.
Гуминовые кислоты осаждали 1н раствором серной кислоты при рН 1 и после
отстаивания в течение 1-2 суток сливали сифоном сернокислый раствор, содержащий
фульвокислоты. Осадок гуминовых кислот отделяли фильтрацией через фильтр на
воронке Бюхнера или центрифугированием, растворяли в 0,02 н растворе гидроксида
натрия и вновь осаждали серной кислотой при рН 1-2 для освобождения от примеси
фульвокислот. Осадок в состоянии свежего геля переносили в камеру
электродиализатора и подвергали электродиализу до отрицательной реакции на
сульфат-ионы. Очищенный гель из камеры переносили в чашки Петри и высушивали
сначала на воздухе, а затем в вакуумном сушильном шкафу при 25-30о С .
Полученный нами по вышеприведенной методике препарат буроугольных гуминовых
кислот имел следующий элементный состав: С – 61,0; Н – 3,4; О – 31,9 и N –
3,3%; Н/С = 0,05; О/С = 0,52; С/N = 18,48. Общая обменная емкость (сумма
фенольных гидроксилов и карбоксильных групп) – 0,598 г-экв/100 г сухого
вещества, в том числе количество карбоксильных групп – 0,274 г-экв/100 г.
Зольность препарата гуминовых кислот составляла 0,5%.
Выделение препарата фульвокислот.
Для препаративного получения фульвокислот использовали принцип метода Форсита.
Все фульвокиcлоты, оставшиеся в фильтрате после осаждения гуминовых кислот,
прежде всего очищали центрифугированием и фильтрованием через тонкопористые
фильтры. После этого растворы сгущали до небольших объемов в кристаллизаторах.
Полученные таким путем растворы фильтровали через специально подготовленный
активный уголь БАУ (на этой марке угля наблюдается максимальная десорбция
фульвокислот). Перед работой уголь настаивали в течение суток с 5%-ным
раствором соляной кислоты, а затем тщательно промывали тем же раствором до
отрицательной реакции на ионы Са2+, Fe3+, SO42- и дистиллированной водой при
нагревании до отрицательной реакции на хлорид-ионы. Уголь следует также
обработать 0,1 н раствором гидроксида натрия для растворения возможных примесей
органических веществ и вновь отмыть при кипячении дистиллированной водой. Для
работы уголь загружали в делительные воронки и насыщали его раствором
фульвокислот, настаивая в течение суток. После настаивания элюат сливали и,
если он был окрашен, повторно фильтровали через колонку с углем. По окончании
сорбции уголь несколько раз промывали 0,1 н раствором соляной кислоты для
удаления простых органических соединений, а затем дистиллированной водой до
отрицательной реакции на ионы Cl- и SO42-. Фульвокислоты с угля десорбировали
путем промывания 0,1 н раствором гидроксида натрия до полного обесцвечивания
промывных вод. Полученные растворы фульватов натрия нейтрализовали соляной
кислотой до рН 5,5-6,0, сгущали в вакууме до небольшого объема и очищали
диализом или фильтрацией через катионит, после чего разливали тонким слоем в
большие чашки Петри и высушивали.
Полученный нами по вышеприведенной методике препарат торфяных фульвокислот имел
следующий элементный состав: С – 47,9; Н – 5,7; О – 42,7 и N – 3,7%; Н/С =
0,12; О/С = 0,91; С/N = 12,94. Зольность препарата фульвокислот составляла
1,0–1,5%.
2.1.2. Активные угли, синтетические полимерные сорбенты и ионообменные смолы
В качестве адсорбентов, существенно различающихся характером пористости, были
выбраны: активный антрацитовый уголь Акант-мезо с развитой пористой структурой
в области эффективных радиусов пор 1-10 нм; микропористый активный антрацит АУА
с радиусом основных пор 0,6-0,8 нм и незначительным развитием мезопор; уголь
Фильтрасорб 300 (производитель Chemviron Carbon Corp.), структура пористости
которого близка к структуре пористости угля Акант-мезо; микропористые активные
угли АГ-3 и КАД, а также пористый сополимер стирола и дивинилбензола – Полисорб
60/100. Ионообменные смолы были представлены сильноосновным анионитом АВ-17,
слабоосновным анионитом АН-31, сильнокислотным катионитом КУ-2х8, анионитами
серии Варион (АДАМ, АДМ, АТМ, АТ-400).
Основные параметры пористой структу
- Київ+380960830922