Экологические проблемы современного общества ставят перед исследователями новые задачи. Одна из них – поиск природных, безопасных сорбентов, получаемых из доступного растительного сырья.
Вика мышиная является ценным кормовым растением, введенным в культуру. Она характеризуется высоким содержанием белка (до 30 %); аминокислот, в том числе и незаменимых, среди которых преобладают лейцин, глутаминовая и аспарагиновые кислоты, глицин; флавоноидов. В ее плодах накапливаются цианногенные гликозиды. Белки-лектины, выделенные из плодов V. cracca способны вызывать агглютинацию эритроцитов раковых клеток. В народной медицине вика мышиная нашла свое применение в качестве антигеморраидального, кровоостанавливающего средства, а также и благоприятно влияющего на работу сердечно - сосудистой системы и печени [1].
Химически данный вид мало изучен, что представляет интерес для его дальнейшего исследования.
Целью нашего исследования является выделение пектиновых веществ (ПВ) из травы вики мышиной (Vicia craccа L.), собранной в период цветения на побережье реки Ардон в Северной Осетии и определение физико-химических параметров процесса сорбции.
ПВ получали по методу M. Sinner [2]. Благодаря их комплексообразующей способности с ионами тяжёлых металлов, такие полисахариды, проявляют высокую эффективность при удалении токсических веществ из водной среды, даже при малом содержании.
Сорбционная способность ПВ устанавливалась по отношению к катионам свинца (II), являющимся одним из основных загрязнителей окружающей среды в условиях растущего числа автотранспорта.
Сорбция катионов на ПВ устанавливалась в статистических условиях по изменению содержания их количества до и после сорбции. В результате эксперимента навеска сорбента (0,15 г) помещалась в колбу объёмом 100 мл и заливалась 10 мл ацетата свинца (0,1 моль). После фильтрации, от образующегося осадка, отбирались аликвотные пробы, и определялось содержание ионов свинца комплексонометрическим титрованием [3]. Титрование проводилось в среде ацетатного буферного раствора (pH=5,5) в присутствии ксиленолового оранжевого.
Результаты показали, что процесс комплексообразования протекает по реакции первого порядка с величиной константы скорости 3,1·10-2 мин-1. Установление сорбционного равновесия наблюдалось в течении 40 минут, при этом концентрация катионов Pb 2+ (ммоль/л) в растворе уменьшилась от 40 ммоль/л до 16, а процент связывания составил 60%.
Расчёт экспериментальной адсорбции проводили так:
эксп ,
где m – масса сорбента, г;
С – концентрация катионов Pb2+, поглощённая сорбентом, ммоль/л;
V – объём раствора, л [4, 5, 6].
Через 40 мин её величина составила 60 мг/г.
Для оценки применимости уравнений Лэнгмюра (АЛ) и Фрейндлиха (АФ) были рассчитаны их значения и проведено соотношение экспериментальной и расчётных величин адсорбции.
За это же время АФ и АЛ составили 8,4 и 19,6 мг/г соответственно. Среднее соотношение экспериментальных и расчётных величин адсорбции выявило, что оно ближе к единице по уравнению Лэнгмюра. Характер изученных изотерм адсорбции показал, что зависимость сорбции от катионов свинца в области исследуемых концентраций подчиняется мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра [4, 5, 6]:
Ал = ,
где А∞ - предельная адсорбционная емкость, моль/г,
С – равновесная концентрация ионов Pb2+, моль/г, b – константа равновесия.
Аф = K · C1/n ,
где K и 1/n – эмпирические константы.
Рассчитан коэффициент распределения ионов свинца между раствором и сорбентом, как отношение Аэксп к равновесной концентрации. Его величина составила 1,1, что свидетельствует о незатруднительном комплексообразовании и сорбции ионов Pb2+ на ПВ.
Выводы:
- ПВ, выделенные из вики мышиной обладают сорбционной активностью по отношению к ионам свинца (II), степень очистки составляет 60%.
- Процесс комплексообразования протекает по реакции первого порядка, константа скорости составила 3,1·10-2 мин-1.
- В области исследуемых концентраций сорбция ионов Pb2+ подчиняется мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра.
- ПВ из вики мышиной способен выполнять роль сорбента по отношению к ионам тяжёлых металлов.
Список литература
- Шаренко О.М. Химико-технологическое обоснование использования вики изменчивой, вики Гроссгейма и вики обрубленной как источников получения гепатозащитных и венотонизирующих средств: дис. …канд. фармац. наук. Пятигорск. – 2005. – С. 11-23.
- Sinner M., Puls J.J. The chromatographic benoviour of polysaccharides // Chromatography. – Vol. 156. – P. 194-204.
- Васильев В.Л., Морцова Р.П., Кочергина А.А.; Аналитическая химия лабораторный практикум., Москва. 2004. С.106
- Фролов Ю.Г. Поверхностные явления и дисперсные системы. – М.: Химия, 1982. – 620 с.
- Изучение некоторых физико-химических свойств пектина, выделенных из травы хризантемы. / Л.П. Мыкоц и [др]. // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. - 2012. - №11. – С. 24 – 26.
- Мыкоц Л.П., Жилина О.М., Сысоева Т.Н. Изучение кинетики реакций образования полиуранатов свинца при взаимодействии ацетата свинца с биополимерами, выделенными из растительного сырья // Успехи современной науки и образования. – Т. 9, № 4. -2017. - С. 161-165.