Триосмект. История научной разработки в Украине. Часть 1.

«Кислотно активированные смектиты Хмельницкой области как природные сорбенты».Часть 1.

 Сборник работ. Материалы 6-й Международной конференции - «Экология Карпатского Еврорегиона», Береговое, Закарпатье, Украина, 30.03-01.04.2017 г.// The 6^th International Conference on Carpathian Euroregion  ECOLOGY/ Beregove, Transcarpathia, Ukraine. 30.03-1.04.2017.-С.189-197

Аннотация
Статья о разработке технологической схемы получения фармпрепаратов на основе активированных природных смектитов, в частности сапонитов.

Выводы
Проведены исследования по разработке  технологии подготовки сырья из природных смектитов для получения требуемого конечного продукта лекарственного препарата детоксикационного действия.
Отличительными особенностями препаратов данного класса являются: не способность всасываться в кишечнике, активная адсорбционная способность к возбудителям кишечных инфекций (бактериям, вирусам, токсинам), способность очищать биологические жидкости организма от вредных продуктов метаболизма, нормализуют микробиоциноз кишечника; предупреждают приживление патогенных и условно-патогенных микроорганизмов к слизистой кишечника, селективно выводят из организма радионуклиды.   

КИСЛОТНАЯ АКТИВАЦИЯ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПРИРОДНЫХ СМЕКТИТОВ
Нестеровский В.А.¹, Богатыренко В.А.², Бойко И.И.³
 

Киевский национальный университет им. Тараса Шевченко¹ ,
Национальный педагогический университет им. М.П. Драгоманова ²
Институт экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Е. Кавецкого НАН Украины³

Введение. К основным видам промышленных адсорбентов с заданной пористой структурой относят активированный уголь, силикагель, активный алюминий оксид, цеолиты (природные и синтетические), пористое стекло, а также различные смешанные адсорбенты. Адсорбционные свойства проявляют также природные алюмосиликаты – глинистые минералы – смектиты, ресурсы которых в Украине составляют более 30 млн.т. [1-4].

В конце ХХ века было обнаружено, что триоктаэдрические смектиты месторождения Ташки Хмельницкой области содержат уникальное природное сырье – триоктаэдрический смектит сапонит (мыльный камень, от лат. “sapo” – мыло), область практического использования которого еще требует тщательного изучения.

 Сапонит имеет высокую катионную емкость и большой адсорбционный потенциал благодаря наличию в его составе монтмориллонитового комплекса,  который наполовину представлен магниевой разновидностью железосодержащего минерала нонтронита, и других соединений. В целом, для представителей монтмориллонитовой группы глинистых минералов характерна также способность к набуханию, что, в свою очередь определяет высокие связующие и катионобменные свойства и возможность их использования для очистки гидросферы от полютантов разного генезиса [19]. Исследования последних лет свидетельствуют и о наличии у этих минералов каталитических свойств, в частности в процессах полимеризации пропилена, этилена и других олефинов на кислотных центрах их поверхности.

В кристаллической структуре сапонита катионы Алюминия частично или полностью изоморфно замещены катионами Магния, поэтому теоретическая формула сапонита имеет такой вид – Si₄O₁₀Mg₃(OH)₂. Однако, кроме катионов Аl и Mg имеется также достаточно большое содержание катионов Ферума.  Трехслойные пакеты связаны обменными катионами Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и дополнительными молекулами воды.

Используя адсорбционные свойства смектитов (и аттапульгитов) в последнее время созданы фармпрепараты для лечения острых диарей: "Каопектат" (США, на основе аттапульгита) и "Смекта" (Франция, на основе смектитов). Под микроскопом аттапульгиты похожи на удлиненные элементы, собранные в пучки, а частицы смектитов имеют листовидную структуру.

В Украине еще не созданы лекарственные препараты эфферентного действия из триоктаэдрических смектитов, хотя известно их широкое использование в качестве кормовой добавки [20].

Ограниченное применение глинистых минералов как адсорбентов, ионитов или катализаторов связано с необходимостью предварительной активации и модифицирования с целью улучшения комплекса их свойств. Поэтому считаем целесообразным провести исследования по разработке технологической схемы получения фармпрепаратов на основе активированных природных смектитов, в частности сапонитов.

Материалы и методы.

При изготовлении лекарственных препаратов из природного сырья субстанция требует подготовки и включает такие этапы: отбор грубых примесей; отмучивание сырья в дистиллированной воде;  осаждение; высушивание; измельчение. Подготовленные таким образом образцы далее подвергались активации хлоридной кислотой НС1 различной концентрации. На каждом этапе отбирались образцы проб и аналитически определялось содержание отдельных  химических элементов в образцах, их минеральный состав, а также показатели адсорбции и емкость катионного обмена по красителю – кислотному метиловому фиолетовому (МФ) и основному метиленовому голубому (МГ) [12, 21].

Для оценки показателя адсорбции и емкости катионного обмена по красителю навеску природной глины массой 0,3 г после высушивания вносили в коническую колбу емкостью 250 см³, доливали 25 см³ дистиллированой воды, кипятили на протяжении 2-3 мин. Содержимое колбы из суспензией охлаждали под струей холодной воды, доливали 1 см³ раствора сульфатной кислоты с молярной концентрацией  5 моль/дм³.

Содержимое колбы перемешивали взбалтыванием и титровали раствором красителя, добавляя через 20 с порцию раствора по 1 см³. После добавления каждой порции содержимое колбы интенсивно взбалтывали, тонкой стекляной палочкой наносили каплю суспензии на фильтр «синяя лента» (или хроматографическая бумага). До тех пор, пока в суспензии отсутствует свободный краситель, на фильтре остается пятно окрашенных частичек. При появлении в суспензии излишек красителя, вокруг темного пятна на фильтре формировался ореол. Потом содержимое колбы перемешивали еще 2 мин и снова наносили каплю суспензии на фильтр. Если через 2 мин голубой ореол изчезал, то титрование продолжали. Титрование считали оконченым, если голубой ореол вокруг капли не изчезал после 2-х минутного перемешивания.

Определяли объем раствора красителя, потраченного на титрование. Для точного определения показателя адсорбции проводили повторное определение, добавляя раствор красителя в близи конечной точки титрования порциями по 0,5 см³.

Показатели адсорбции красителей сорбентом (А), мг/г, вычисляли по формуле:
А = (С_m×V)/m,
где С_m – массовая концентрация раствора красителя, мг/см³; V – объем раствора красителя, который израсходовано на титрование, см³; m – масса навески сорбента, г.

Емкость катионного обмена сорбента (Е_екв, ммоль/100 г сухого сорбента) рассчитывали по формуле:
E = [А/319,9]·100 (для МБ),
E = [А/393,94]·100 (для МФ),

где A – показатель адсорбции, мг/г; 319,9 – молярная масса красителя метиленового голубого, мг; 393,94 – молярная масса красителя метилового фиолетового, мг; 100 – перерасчет на 100 г адсорбента.

Адсорбцию катионов Fe³⁺ на образцах минерала определяли  при таких условиях: смектит висушивали при температуре 100 ⁰С на протяжении 3 часов; навеска сухого смектита составляла 1 г; каждую навеску выдерживали  в растворе ферум(ІІІ) хлорида с молярной концентрацией 0,01 моль/л;  продолжительность процесса адсорбции – 1 час. После проведения процесса адсорбции растворы фильтровали. Фильтрат дополнительно центрифугировали (на протяжении 10 мин при 2000 об/мин) для удаления коллоидной фракции смектита. Потом проводили фотоколориметрирование фильтратов.

Концентрацию ионов Fe³⁺ в растворе определяли с помощью прибора КФК-3 по методике [10]. Показатель адсорбции рассчитывали  по формуле:

где С₀ – начальная молярная концентрация раствора FeCl₃ (С = 0,01 моль/л); С – молярная концентрация раствора FeCl₃ в фильтрате, которая определялась  по графику (моль/л); V – объем раствора ферум(ІІІ) хлорида (V = 50 мл, С = 0,01 моль/л), который был использован для проведения адсорбционных исследований; m – масса навески смектита, m = 1 г.

Концентрации ионов Натрия, Кальция, Магния и Алюминия измеряли методом атомно-абсорбционного анализа [11].
Значение рН в растворе устанавливали с помощью рН-метра-милливольтметра рН-150МА (ГОСТ 222-61) с электродом ЭСК-10603.

Продолжение   -   "Триосмект. История научной разработки в Украине. Часть 2."