Грек жаңғағының қабығы мен жапырағынан сорбент алу және онымен суды тазарту технологиясы

Грек жаңғағының қабығы мен жапырағынан сорбент алу технологиясында пайдаланатын шикізат - арзан және табиғи, осы табиғи сорбент арқылы ауыз судағы көптеген ауру тудыратын хлордан және т.б. тазарту, су сапасының көрсеткіштері артатыны көрсетілген. Грек жаңғағының қабығы мен жапырағының құрамының ерекшеліктеріне байланысты фармацияда қолданысы көрсетілген.

Грек жаңғағынан тағамдық және техникалық мақсаттары бар жоғары сапалы грек жаңғақ майын алуға болатыны және жаңғақ өсімдіктері белоктың, майдың және көмірсулардың жоғары құрамымен сипатталатыны көрсетілген. Сонымен қатар, жаңғақтардың дәндерін немесе жоғары сапалы грек майларын өңдеген кезде, грек жаңғақ қабығы қалдықтар ретінде қалыптасатындығы, қабықтарының өзіндік салмағының орташа мәні 51-59%-ды құрайтындықтан , оны бағалы және пайдалы өнімдер алу үшін пайдалануға болады [1]. Осындай өнімдердің бірі грек жаңғағының қабығынан алуға болатын активтендірілген көмірден кем түспейтін сорбент ретінде олар ағынды суларды, ауыз суды тазарту үшін қолдану экологиялық жағынан тиімді қазіргі таңда өзекті мәселе.

Жаңғақ қабығы құрамында фенол, карбон қышқылы, кумариндер: стероидтер және пелликол, целлюлоза 45,7% , лигнин 23,2% , пентозан 26,4% бар. Көптеген жасыл жаңғақ жапырақтары құрамында органикалық қышқылдар, эфир майлары және гликозидтер, алкалоидтар және фитонцидтер, дәрумендер мен микроэлементтер бар.

Жаңғақ жапырақтары іріңді және тері зақымдануын, өкпе аурулары және туберкулез, қант диабеті, ауыз және тамырдың шырышты қабығының ауруларын, анемияны, авитаминозды және т.б. емдеуге қолданылады [2].

Жаңғақ жапырақтары антиоксиданттық қасиеттері бар С дәрумені құрамында, қан тамырларының қабырғаларын нығайтады, иммунитетті жақсартады, бауыр мен бүйрек қызметін қолдайды. Жаңғақ жапырақтары құрамында алкалоид югландин және шамамен 0,3% инозитол бар. В1 витамині жүйке жүйесінің қалыпты жұмыс істеуі үшін қажет, ол жүрек және қан тамырларының денсаулығы үшін маңызды. Осы пайдалы қасиеттері арқасында көп жерде қолданысқа ие.

Су құбыры желісінен ауыз су әрдайым активті хлор қалдығынаң тұрады, ол суды дезинфекциялау үшін станцияларда қолданылады. Ауыз судағы қалдық хлордың шағын мөлшерде болуы тіпті ауыз қуысының шырышты қабығының қабынуына, өңештің пайда болуына әкелуі мүмкін. Қатты хлорланған су улы әсерге ие - бронх демікпесінің пайда болуын тудырады, қан холестериндеңгейін жоғарылатады, лейкемия, зәр қатерлі ісік ауруларының қаупін арттырады.

Активтендірілген көмір суды тазарту және тұрмыстық су тазарту сүзгілерінде қалдық хлордан суды тазарту үшін қолданылады. Сапалы белсенді көмірлерді кеңінен қолдану олардың кеуекті құрылымы жоғары дамығандығына байланысты. Күкіртпен, хлормен, азотпен, сутегі атомдарымен және кейбір басқа элементтермен өте оңай өзара әрекеттесетін еркін, қанықпаған валенттелген перифериялық көміртегі атомдары болып келеді [3].

Тәжірибе көрсеткендей, белсендірілген көмірмен сорбциялық тазарту қалдық хлордың суын тазартудың тиімді әдісі болып табылады. Алайда, бұл сорбенттер қымбат, бұл оларды пайдалануын шектейді. Жақында табиғи және жасанды жолмен шыққан көміртекті сорбенттерге көбірек көңіл бөлінді, сондай-ақ өсімдік шикізатының қалдықтарының сорбенттеріне, салыстырмалы төмен температураларда қыздыру кезінде алынған [4].

Жаңғақтардың жылу өңделген қабығының химиялық оксиданттармен өзара әрекеттесуі (НNОз, Н2О2, Cl2), сонымен бірге сорбент бетінің электрохимиялық модификациясы (тотығуы) кезінде: құрамында оттегі бар функционалдық топтар құралатындығы (лактон, фенол, карбоксил) анықталған [5]. Жаңғақтардың жылу өңделген қабықшалары ауыз судан қалдық хлорды жоюдың практикалық мәселесін шешу үшін пайдаланылуы мүмкін деп болжауға болады.

Жаңғақ сүзгісі судың құрылыстарына қосылатын зиянды қоспалардың, бірінші кезекте хлордан суды тазартады, сондай-ақ суға түскен жағымсыз иіс, дәм мен бактериялардан тазартылады.

Суға арналған жаңғақ сүзгісі сорбциялық және каталитикалық қасиеттерге негізделген әмбебап тазарту технологиясы болып табылады.

Зерттеу материалдары мен әдістері

Сорбент алу үшін грек жаңғақ қабықшаларын жылу өңдеу 300 ° C температурада 20 минут ішінде ауамен қол жетімді муферлік пеште орындалады. 300 ^о C жоғары температурада қабықшының күюі байқалады. Алынған сорбенттердің күл мөлшері 1,7% -ды құрады, БЭТ әдісімен анықтау, — 70 м² /г, бөлшектердің диаметрі— 1 мм.

Жаңғақтардың жылу өңделген қабықтары бойынша қалдық хлорды сорбциялау мынадай түрде зерттелді: 0,2 г сорбент үлгісі қалдық хлор бар 25,0 мл ерітіндіге құйылды.«белсенді хлор» ерітіндісі суды газ хлорымен қанықтыру арқылы дайындалды, активті ерітінділері сұйылту арқылы алынды. Адсорбциялық тепе-теңдікке жеткеннен кейін, сорбент ерітіндіден декантациямен бөлініп, қалдық концентрациясы «белсенді хлор» әдісімен анықталады [6]. Изотерманың құрылысы үшін келесі концентрациялы су ерітінділері дайындалды: 5,0; 7,0; 10; 12; 13; 16; 18 мг/л.

Зерттеу нәтижелері мен оны талдау. «Белсенді хлор» сорбциясының Ленгмюр теңдеуі арқылы анықталды:

көрсетілген:

Сурет 1 - «Белсенді хлор» адсорбциясының изотермасы 4.4 ∙ C

Мұндай жағдайда ең көп адсорбция мөлшері 1,3 мг / г құрайды. Сорбенттердегі қалдық хлор адсорбциясының изотермасы суретте

Хлордан ауыз суды тазартудың тиімділігі Алматыдағы су тазарту нысандарында сыналды. Дайындалған судың сапалық көрсеткіштері кестеде келтірілген. Су құрамында нормативтік құраммен салыстырғанда қалдық хлордың артық мөлшері бар, осыған байланысты қосымша тазарту қажет. Ішкі суды тазарту мүмкіндігі баған арқылы өтіп, грек жаңғағының жылытылған қабығымен толтырылған (су жылдамдығы 0,2 л/сағ, d колонкалар 2 см, сорбенттің массасы 10 г. Алматы қаласының химиялық зертханасында су сапасының көрсеткіштерін анықтау жүргізілді. Анықтау коэффициенті 10% құрайды. Талдау нәтижелері кестеде келтірілген.

Кесте 1 - Сорбциялық тазалау алдында және кейінгі ауыз су сапасының параметрлері

Кестеден көріп отырғанымыздай, алғашқы ауыз суда төмендегі көрсеткіштерге арналған стандарттар: ластану, темір (жалпы), қалдық хлор және тотығу қабілеттілігі асып кеткен. Ауыз суды сорбентпен баған арқылы өткізгеннен кейін қалдық хлор құрамы қолдануға рұқсат етілген мәнге дейін азаяды. Жаңғақ қабығы арқылы тотықтандыру көрсеткіші төмендейді, иіс, дәм, түс, ластану және темір құрамы сияқты көрсеткіштер жақсарады. Осылайша,алынған сорбент арзан және арзан сорбенттердің көмегімен қалдық хлордан ауыз суды тазартуға, оның сапасын арттыруға, сондай-ақ Алматы облысында өсетін өсімдік шикізатының қалдықтарын пайдалануға мүмкіндік береді.

Белсенді көмірді табиғи сорбент көмегімен алуға болады. Грек жаңғақ қабығы - керемет екінші шикізат және арзан [7]. Шикізат ретінде 0,5-2,0мм мөлшерінде ұнтақталған жаңғақ қабықшалары 105°C температурасында тұрақты салмақпен кептірілген. Бастапқы қабығы 100-120г мөлшерінде қыздырылған тығыздалған алюминий реакторына орналастырылды, онда инертті аргон немесе гелий газы 40мл/мин жылдамдықпен беріледі. Реактор жабылылады егер ауаны толығымен алып тастағаннан кейін белгіленген температураға дейін 5-10 мин. аралығында. Грек жаңғақ қабықшаларының пиролизі сұйық және газ тәрізді өнімдер тоқтатылғанға дейін 200, 250, 300, 350, 400, 450 және 500°C кезінде жүзеге асырылды. Пиролиздің уақыты 2-ден 5 сағатқа дейін болды. Яғни, пиролиз кезінде 200-500°С температура диапазонында грек жаңғағының қабығынан алынған көмірдің кірістілігі зерттелді.

Дәстүрлі түрде белсенді көмірді өндіру процесі екі кезеңнен тұрады: пиролиз (карбонизация) және активация. Екінші нұсқада пиролизді және белсендіру процестерін біріктіру үшін бу беру үздіксіз болды.

Белсенді көмірді алудың жаңа әдісі пиролиз сатыларын біріктіру және грек жаңғақ қабығын белсендіру арқылы ұсынылды. Бұл әдіс белсенді көмірдің кірістілігін классикалық әдіске ұқсас көрсеткішпен салыстырғанда 4- 6%-ға арттыруға мүмкіндік береді. Бұл әдіс қымбат емес жабдықты талап етпейді.

Жаңғақ қабығының күлі асқазан-ішек жолын радиоактивті заттардың қалдықтарынан тазартады. Бұдан басқа, жаңғақ күлі суды радиация шығарудан тазартуға арналған, суды дезинфекциялау үшін қолдануға болады.

Биологиялық активті қосылыстардың әртүрлі класстары үшін жаңғақ жапырақтарын фитохимиялық зерттеу және алкоголь сіріндісінің токсикологиялық және фармакологиялық қасиеттерін бағалау.

Фенолдық қосылыстардың құрамын зерттеу үшін хроматографиялық әдіс қолданылды. Шикізаттың сарқылуын толықтыру үшін этанол 70% -дан 1-2 грамм бөлшектердің өлшеміне ұсақталған 5,0г ұнтақталған жаңғақ жапырақтары алынды. Біріккен сығындылар вакуумдағы суды қалдыққа дейін салқындатып, сүзгілеген. Сүзінді органикалық еріткіштермен сұйық экстракция үшін пайдаланылды: этилацетат және бутанол-1. Қабаттардың бөлінуінен кейін органикалық еріткіш бөлінді. Бұл процедура 7-8рет өткізілді және хлороформ сығындылары біріктіріледі. Хлороформ экстракциясынан кейін су қалдықтары хлороформды кетіру үшін су моншасында қыздырады, салқындатылады және этилацетатпен өңдейді. Этил ацетаты бар экстракция нәтижесінде алынатын су қалдықтары соңғы суды кетіру үшін су моншада қыздырады, салқындатылып және бутанол-1-де өңделген. Сығындылары вакуумдағы қалдықты хроматографиялық талдау жасау үшін пайдаланылған.

Жаңғақ жапырақтарынан сұйық сығынды алу үшін оңтайлы жағдайларды табу үшін шикізатты сіңіру коэффициенттері анықталады, шикізатты ұнтақтаудың оңтайлы дәрежесі және экстракция уақыты таңдалады. Сығынды сығындысынан экстрагентті вакуумдық кептіру пешіне 50-65 °С температурада алып тастау арқылы сығынды құрғақ болды.

Жаңғақ жапырақтарының құрғақ сығындысының кейбір фармакологиялық қасиеттерін зерттелінді.

Эксперименттер ақ тышқандарға in vivo және in vitro стандартты әдістермен орындалды [8, 9, 10]. Жаңғақ жапырақтарының құрғақ сығындысының өткір уыттылығы мен антиоксиданттық белсенділігі зерттелді.

Өте уыттылықты Курбер әдісімен зерттеген. Екі апта ішінде тышқандар жағдайы бақыланған [9].

Осылайша, жаңғақ жапырақтарының құрғақ сығындысы антиоксидантты әсерге ие. Жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде жаңғақ жапырақтарында феноликалық қосылыстар бар: флавоноидтар, фенолкарбон қышқылдары және т.б. Хроматографиялық тұрғыдан кем дегенде 5 флавоноид, 3-феноларбокси қышқылдары болды. Жаңғақ жапырақтарында органикалық қышқылдар (лимон, алма, аскорбин), полисахаридтер және сапониндер бар.

Алынған құрғақ сығынды-бұл қара-қоңыр түсті ұнтақ, ылғалдың мөлшері-2,9%. Адамдар үшін іс жүзінде қауіпсіз болып табылады. Фармакологиялық зерттеулер көрсеткендей, алынған сығынды айқын антиоксидантты және фармацияда дәрі жасауда қолданылады.

Қорытынды: Грек жаңғағының қалдықтарының пайдасы көп екеніне біз көз жеткіздік. Грек жаңғағының жапырағы мен қабығы басқа сорбенттерден кем түспейтіндігі дәлелденді. Бұл сорбенттердің адам денсаулығына, шаруашылыққа және экономикаға маңызы мен пайдасы көп екендігін білдік.

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Осипова Л.В. Химическая промышленность за рубежом. - 1979. - 152 c.
2. Растительные ресурсы СССР: Цветковые растения, их химический состав, использование. Семейства Magnoliaceae-Limoniaceae. - Л.: 1984. - 460 с.
3. Стражеско Д.Н. Электрофизические свойства активных углей и механизм процессов, происходящих на их поверхности // Адсорбция и адсорбенты. - 1976. - №4. - С. 5-6.
4. Щепакин М.Б., Мишулин Г.М., Гафаров И.Г. и др. Экосорбент как продукт управления ресурсами региона Н // Экология и промышленность России. - 2001. - №12. - С. 20-25.
5. Адеева ПН, Гринченко Е.Л, Одинцова МВ. Получение модифицированного сорбента из отходов растительного сырья Н Химия— 21 век: Новые технологии, новые продукты // Труды 9-ой Междунар. науч.-прап. конф. - Кемерово: КемГУ, 2006. - С. 308-309.
6. Лурье Ю.Ю, Рыбникова АИ. Химический анализ производственных сточных вод. - М.: Химическая литература, 1963. - 189 с.
7. Ефремов А.А,Павлова Е.С,Оффан К.Б,Кротова И.В.Получение целлюлозосодержащих продуктов из скорлупы кедровых орехов в условиях органосольвентного способа в среде уксусной кислоты // Химия растительного сырья. - 1998. - №3. - С. 87-91.
8. Благородов С.Г,Шепелев А.П,Дмитриевская Н.А,Черновская Л.Н,Коблик А.В,Суздалев К.Ф,Холодова Н.В,Кузнецов Е.В,Брень Ш.В.,Цхададзе К.А, Брень В.А.Методика определения антиокислительной активности химических соединений // Химикофармацевтический журнал. - 1987. - №3. - С. 292-294.
9. Сернов Л.Н., Гацура В.В. Элементы экспериментальной фармакологии. - М.: 2000. - 352 с.
10. Фисенко В.П. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. - М.: 2000. - 196 с.