Использование комплексов полиамфолита этиламнокротонатаакриловой кислоты с поверхностно-активными веществами для извлечения 90Sr (стр. 9 из 12)
При тех же условиях электрокоагуляции без добавки коагулянта получен очищенный раствор с содержанием хрома: Crобщ=0,032 мг/л, Cr6+=0,0 мг/л, Cr3+=0,032 мг/л.
Данный метод рекомендован для очистки хромсодержащих сточных вод гальванических цехов.
В работе изучены бактерицидные свойства гидрофобизированных катионных поверхностно-активных веществ и их комплексов с полиакриловой кислотой.
Катоиноактивные поверхностно-активные вещества получили широкое распространение в медицинской практике, поскольку обладают антисептическими свойствами. Эти соли четвертичных аммониевых оснований – цетилтриметиламмоний бромистый (ЦТАБ) и цетилпиридиний хлористый (ЦПХ) и их аналоги угнетающе действуют на грамположительные и грамотрицательные бактерии, патогенные грибы и споры.
Сочетание катионных ПАВ с полимерами может усилить бактерицидное действие первых вследствие большей адсорбируемости образующихся комплексов на поверхности клеток. Кроме того, высокая молекулярная масса полимера может затруднить выход соединения из организма, что создает эффект пролонгирования действия активного начала в организме.
Опыты по испытанию бактерицидной активности катионных ПАВ и их комплексов авторы проводили на культурах бактерий Pasteurellamultjsida, посеянных на мясо-пептонный бульон. Для опытов были взяты комплексы ПАК с катионными ПАВ - диметилдилауриламмония бромидом (ДМДЛАБ), диметилдиоктадециламмония хлоридом (ДМДОДАХ) и этонием при n=0,1 и n=05. Установлено, что наибольшую бактерицидную активность имеют нестехиометрические комплексы состава полимер/ПАВ 0,5.
Комплексы ПАК с катионными ПАВ при n=0,1 не активны в случае ДМДЛАБ, а в случае ДМДОДАХ и этония активны, причем комплексы этония более бактерицидны, чем комплексы ДМДОДАХ. Большая бактерицидная активность комплекса ПАК-этоний связана с высокой бактерицидностью самого ПАВ.
В комплексах, соответствующих соотношению ПАВ:ПАК = 0,5 во всех случаях наблюдается бактерицидное действие, причем это свойство растет в ряду ДМДЛАБ<ДМДОДАХ<этоний. Авторы считают, что при таком соотношении между ПАВ и полимером образуется нестехиометричные комплексы за счет сверхэквивалентного связывания ПАВ. Избыточные ионы ПАВ связываются со стехиометричными комплексами за счет гидрофобных взаимодействий, образуя так называемые внутримолекулярные мицеллы, ККМ которых гораздо меньше ККМ поверхностно-активных веществ в водных растворах. Действием этих молекул ПАВ и обусловлена бактерицидная активность комплексов при n=0,5.
Бактерицидные свойства поверхностно-активного вещества и его комплексов растут с увеличением гидрофобности и концентрации ПАВ. Увеличение числа полярных групп в ряду гидрофобизированных ПАВ еще более усиливает их бактерицидную активность.
На основе анализа большого количества научной информации предложена следующая модель действия ПАВ на мембраны клеток микроорганизмов. Сначала происходит адсорбция молекул ПАВ на поверхности мембраны, что изменяет ее проницаемость с последующим нарушением ряда функций.
При достижении критической концентрации мицеллообразования начинается солюбилизация одного из амфифильных компонентов мембраны белка или липида в зависимости от их локализации и типа детергента. В результате солюбилизации нарушается структурная организация гидрофобных областей мембраны. Это приводит к дезинтеграции и распаду мембраны и образованию смешанных мицелл, состоящих из молекул поверхностно-активного вещества и амфифилов мембраны.
Ассоциации заряженных ПАВ с полимерными гелями можно использовать для создания механо-химических систем, т.е. систем, превращающих химическую энергию в механическую работу. Так, взаимодействие катионных ПАВ с гелями на основе полианионного полимера может быть использовано для создания электростимулирующих подвижных хемомеханических систем, например, червеобразного мускула «гусеницы». Авторы полагают, что эти устройства из полимерных гелей способны двигаться благодаря свободной энергии полимерной сетки, причем для задания направления движения может быть использована электрическая энергия. Движения управляемого внешним стимулом хемомеханического геля в большей степени напоминает работу мускула, нежели работу механический металлической системы, поэтому такой гель может служить примером нового типа «мягкого силового привода» или «молекулярной машины», которая чувствительна к своему состоянию, способна к саморегулированию, а также мягко реагирует на изменения во внешней среде.
Таким образом, комплексы синтетических полимеров с ПАВ имеют широкий спектр применения, являясь эффективными эмульгаторами, флокулянтами, пенообразователями, стабилизаторами дисперсий и др.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1. Характеристика исходных веществ и растворителей
Этиловый эфир аминокротоновой кислоты (ЭАК):
ЭАК получен путем аминирования ацетоуксусного эфира (АУЭ) аммиаком при непрерывном перемешивании в трехгорлой колбе. Чистоту определяли рефрактометрически.
Акриловая кислота (АК):
АК предварительно очищалась двукратной перегонкой под вакуумом в токе аргона.
Ткип=300,3 К при Р=4 кПа, nD20=1,4222
Ткип=414 К при Р=101 кПа, nD20=1,4224
Ацетон:
Ацетон сушили над свежепрокаленным поташом и перегоняли при атмосферном давлении.
Динитрил азоизомасляной кислоты соответствовал чистоте ЧДА и использовался без дополнительной очистки.
Спирт абсолютный (C2H5OH) Tкип=780С; nD20=1,713
Лаурилсульфонат натрия (С11H23SO3Na) и цетилпиридиний бромид (С16Н33NC5H5Br) соответствуют марке ЧДА и использовались без дополнительной очистки.
Для приготовления водных растворов использовалась дистиллированная вода.
2. Синтез линейного полиамфолита
Линейный полиамфолит этиловый эфир аминокротоновой кислоты/акриловая кислота (ЭАК/АК) синтезирован из этилового эфира аминокротоновой кислоты (ЭАК) и акриловой кислоты (АК) реакцией присоединения Михаэля с последующей полимеризацией в смеси вода-этанол (50:50%) в присутствии инициатора азо-бис-изобутиронитрила (АИБН).
Мономерная смесь заливается в молибденовую ампулу и продувается в течение 10 минут инертным газом (аргоном) для удаления следов воздуха. Затем ампула запаивается и термостатируется в течение 1 часа при температуре 600С до полимеризации мономерной смеси. После окончания полимеризации полученный сополимер трижды переосаждался в ацетоне и высушивался под вакуумом до постоянного веса.
3. Методы исследования
Потенциометрическое титрование.
Состав линейного полиамфолита определяли методом обратного потенциометрического титрования с помощью рН-метра «Mettler Toledo MPC 227» (Швейцария) при комнатной температуре. Для определения содержания -СООН группы 0,02 г ЭАК/АК растворяется в 10 мл 0,091н КОН и титруется 0,1н раствором НCl. Для определения -NH2 группы 0,02 г ЭАК/АК растворяется в 10 мл 0,1н раствора НCl и титруется 0,091 н раствором КОН.
Содержание акриловой кислоты в сополимере рассчитывается по формуле:
NKOH - концентрация щелочи, моль/л;
VKOH - эквивалентный объем щелочи, пошедший на титрование, мл;
а – навеска полиамфолита, г;
M – молекулярная масса поликислоты;
Результаты титрования представлены графически в виде зависимости рН от объема титранта.
Вискозиметрическое определение.
Вязкость водных растворов измеряли в капиллярном вискозиметре Убеллоде в термостатируемой камере при 250С со временем истечения чистого растворителя 100 сек.
Приведенную вязкость водного раствора полиамфолита рассчитывается по формуле:
τ0 – время истечения чистого растворителя, с;
τ – время истечения раствора, с;
С – концентрация водного раствора полимера; г/дл.
Результаты представлены графически в виде зависимости ηуд/С от С.
Обработка проб почвы и определение содержания радионуклидов
Пробы почвы (после проведения специальной пробоподготовки) с известным равномерным по всему объему распределением радионуклидов помещались в пластиковые стаканы, а затем заливались растворами комплексов. Равномерность распределения радионуклидов контролировалась радиометрическим методом. Для этого из пробы отбирались несколько аликвотных образцов, каждый из которых измерялся на гамма- и бета- радиометре. Если расхождение измеренных значений находилось в пределах погрешности средства (±10%), проба считалась гомогенизированной.
Для достижения достаточной статистики, растворами комплексов обрабатывались три параллельных образца пробы и в течение месяца доводились до воздушно-сухого состояния. Затем пробы делились по слоям толщиной 1 см и проводились анализы каждого слоя.