Исследование сорбции фенольных соединений

на полукоксах

Краснова Т.А., Гора Н.В., Голубева Н.С., Хайлова В.В.

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности,

г. Кемерово

В настоящее время в качестве адсорбентов могут использоваться углеродосодержащие материалы, природные и искусственные минеральные сорбенты, полимерные адсорбенты. Выбор адсорбента зависит от особенностей извлекаемых компонентов. Несмотря на широкое разнообразие адсорбентов использование активных углей для извлечения органических веществ до сих пор остается актуальным.

Среди широкого ассортимента углеродных сорбентов наименее исследованными остаются активные угли (АУ), полученные по разработанной сравнительно недавно технологии (полукоксы). При производстве этих АУ одностадийный процесс карбонизации/активации воздухом заменяет традиционный двустадийный процесс карбонизации сырья в инертной среде с последующей активации. Использование таких АУ для сорбционного извлечения может стать экономически выгодной альтернативой, т.к. цена полукоксов, благодаря меньшим энергозатратам необходимым для их производства, ниже чем у углеродных сорбентов полученных по двустадийной технологии.

Типичными представителями полукоксов являются активные угли (АУ) марок АБГ и «Пуролат-Стандарт». Буроугольный газифицированный углеродный сорбент АБГ получаемый из каменноугольного сырья и АУ из антрацита «Пуролат-Стандарт».

Целью работы являлось исследование адсорбции фенольных соединений на полукоксах.

Фенольные соединения находят практическое применение в фармакологии и медицине, кожевенной и пищевой промышленности. В фармакологии широко применяются соединения фенола. К примеру, такие полифенолы как кверцетин и рутин используются при изготовлении биологически активных добавок (артроцин) и лекарственных препаратов (рутозид).

Изучение сорбционного извлечения фенольных соединений проводилось на примере полифенольных соединений с двумя ароматическими кольцами. Объектами исследования являлись: активные угли марок АБГ (ПО «Карбоника Ф», г. Красноярск), «Пуралат-Стандарт» (ОАО «Синтез», г. Ростов-на-Дону» модельные растворы кверцетина и рутина.

Анализ полученных данных показал, что изотерма адсорбции кверцетина относится к S-типу по классификации Гильса. Данная форма изотермы показывает, что сила взаимодействия между углеродными сорбентом и растворенным веществом меньше, чем между адсорбированными молекулами. Совпадение начальных участков изотерм адсорбции на АУ с одинаковой формой зернения может указывать на идентичность механизмов адсорбции кверцетина из растворов с низкой концентрацией. Взаимодействия, происходящие между молекулами кверцетина, усиливают поглощение при высоких концентрациях. Помимо мономолекулярной адсорбции происходит образование полимолекулярных слоев, вызванное специфическим взаимодействием между полукоксами и кверцетином.

Рис. 1. Изотермы адсорбции кверцетина адсорбентами марок АБГ (1) и Пуролат-Стандарт (2)

Рис. 2. Изотермы адсорбции рутина адсорбентами марок АБГ (1) и «Пуролат-Стандарт» (2)

Изотерма адсорбции рутина на АУ марки АБГ относится к типу L, что указывает на физическую адсорбцию, обусловленную действием ван-дер-ваальсовых сил. Изотерма адсорбции рутина на АУ марки «Пуролат-Стандарт» относится к H классу, свидетельствуя о хемосорбции или сильном взаимодействие адсорбированных молекул сорбата с поверхностными группами активного угля.

Адсорбционная емкость АУ АБГ, значительно выше по отношению к рутину, чем у Пуролат-Стандарта. Тогда как кверцетин одинаково хорошо сорбируется на каждом из исследуемых сорбентов. Кроме того адсорбционная емкость полукоксов по отношению к кверцетину приблизительно в 5 раз выше чем для рутина, что очевидно вызвано особенностями строения молекул флавоноидов.

Проведенные исследования продемонстрировали возможность и целесообразность применения полукоксов для сорбционного извлечения фенольных соединений, однако в связи с более высокой адсорбционной емкостью предпочтительней использование АУ АБГ.