Анионит арқылы ванилинді сорбциялауды зерттеу

Кіріспе

Ванилин (4-гидроксил-3-метоксибен-зальдегид) кондитерлік өнім өндірісінде, фар-мацевтикалық препараттарда, парфюмерлік және косметикалық қосылыстарда қолданылады. Оны лигниннен химиялық синтез әдісімен алады. Ванилин өндіретін өнеркәсіп орындарының өзекті міндеттерінің бірі болып қалдық заттарды тазарту жатады. Мұнда судағы ванилин концентрациясы 7-10 г/дм3 жетуі мүмкін. Ванилинді өндіруде ион алмастырғышты пайдаланып тазарту тиімді әдіс болып саналады[1-4].

Жұмыстың басты мақсаты - сулы ер-тіндіден ванилинді бөлудің мүмкіндіктерін беретін жоғары негізді жаңа Суbbеr АХ 400 ионалмастырғышын қолдану.

Зерттеу әдістері мен нысандары

Анионит Санкт-Петербург ОАО «Синтез» өндіріс орынында синтезделген, бұл жаңа ионит болып саналады, алайда бұрын ванилинді сіңіруі зерттелмеген. Фенол туындысы ретіндегі ванилиннің әлсіз қышқылдық қасиетін есепке ала отырып, оның сорбция-сын жоғары негізді анионитте зерттедік.

Сулы ертіндіден ванилинді сіңіруді зерттеу үшін функционалды топ ретінде төр-тіншілік аминтоптары бар жоғары негізді анионалмастырғыш Суввет АХ - 400 таңдадық. Оның негізгі қасиеттері 1-ші кестеде келтірілген.

Кесте 1 - Cybber AX - 400 анионитінің сипаттамасы

Параметр	Көрсеткіші / мәні
Функционалдық топ	Төртіншілік аммонний негізі
Матрица түрі	Гель түрінде
Алмасу сыйымдылығы, экв/дм3	1,3
Иондық түрі	Негіздік
Ылғалдылық, %	50-60
Жинақы салмағы, г/см3	0,65-0,71
Тығыздығы, г/см3	1,04-1,08
Түйіршік мөлшері, мм	0,60-1,20
рН аралығы	0-8

Cybber AX - 400 аниониті гельдік құрылымға ие, бір функционалды, күшті негізді, төртіншілік аммонний тобы бар.

Аниониттің    құрылымдық    формуласы төмендегідей:

- СН2 - CH -

+

CH2N(CH3)3

Ванилиннің құрамында гидроксил тобы болғандықтан әлсіз қышқылдық (рК а =7,040) қасиет көрсетеді. Сондықтан қышқылдық ортада (рН<6) оксиальдегид анионы болуы мүмкін емес.

Ванилиннің концентрациясын спектро-метрлік әдіспен КФК-3 құрылғысында анықтадық [5].

Оксиальдегидтің сіңіру кинетикасын статикалық жағдайда тұрақты араластырып зерттедік. 0,5000±0,0002 г сорбент үлгісіне 200 см3 ванилиннің сулы ертіндісін құйдық. Белгіленген уақыттан кейін ертіндідегі ванилин құрамын анықтадық. Сіңірілген ванилин мөлшерін ертіндідегі оның концентрациясының төмендеуі арқылы есептедік. Сіңіру изотермасын түрлі концентрация әдісі- мен алдық. Ванилиннің бөліну коэфициентін «анионалмастырғыш - ертінді» жүйесінде, яғни оның сорбенттегі және ертіндідегі концентрация қатынасымен анықтадық.

4000- 400 см-1 диапазондағы Broker VERTEX 70 аппаратында бромидті калий таблеткасы арқылы таза анионит түрінде және ванилинді сіңірген кезіндегі үлгісінің ИҚ-спектрін түсірдік.

Зерттеу нәтижелері мен оларды талқылау

Ион алмасу процесін статикалық және динамикалық режимде зерттедік. Ванилин әлсіз қышқылдық қасиет көрсетуіне байланысты алдымен сорбциялау процесіне ортаның рН мәнінің әсерін зерттедік (1-сурет).

Сурет 1 - Сорбциға ортаның рН мәнінің әсері.

Ванилиннің сорбциялануына орта едәуір әсер етеді. Қышқылдық ортада сорбция мүлдем жүрмейді. Сорбциялау тек рН<5 болғанда ғана жоғары мәніне жетеді.

Ионалмастырғыш - ертінді жүйесінде тепе-теңдікке жету уақытын орнату үшін сіңіру кинетикалық қисығы алынды (2-сурет).

Сурет 2 - Жоғары негізді АХ 400 анионитіндегі ванилиннің кинетикалық сіңіру қисығы. А-сыйымдылық (мг-экв/г).

Суреттен жүйенің тепе-теңдік уақыты 9 сағатты құрайтынын көреміз, бұл анионал-мастырғыштың анилинді сіңіру жылдамдығының жеткілікті екенін көрсетеді.

• 3-    суретте аниониттің ванилинді сіңіру изотермасы көрсетілген.

  

  Сурет 3 - АХ 400 анионалмастырғыштың сулы ертіндіден ванилинді сіңіру изотермасы

  
  

Бұл суреттен аниониттің сіңіру изотермасы абциссаға қарағанда дөңес қисық түрге ие болатындығын көреміз. Мұндай изотерма қисығы, яғни ионалмастырғыштың ванилинге селективтілігін Ленгюмер класына жатқызуға болатынын дәлелдейді. Анионалмастырғыш жеткілікті жоғары алмасу сыйымдылығын (4,0 мг-экв/г) көрсетеді.

Сорбент - ертінді жүйесіндегі әртүрлі ертінді концентрациясы арқылы алынған ванилиннің сіңіру изотермасынан бензальде-гидтің бөліну коэфициенті есептелінді (4-сурет). Осы суретте көрсетілгендей К мәні ертінді концентрациясының өсуіне қарай төмен-дейді, себебі ертіндіде альдегидтің мөлшері артқан сайын ванилинді кеңістік әсеріне байланысты сіңіру қиындайды. Сондай-ақ бөліну коэфициентінің шамасының жоғары болуы анионалмастырғыштың ароматты альдегид-терге селективтілігін көрсетеді.

Сурет-4 Ванилиннің бөліну коэфициентінің (К) ертінді концентрациясына(с) тәуелділігі.

Динамикалық режимдегі зерттеулер бағаналарға салынған шайырлар арқылы ерітіндіні өткізу арқылы жүзеге асырылды. Біртіндеп иониттің жоғарғы қабаттары ванилинге қанығып, оны бойына тартқанды тоқтатады. Соның нәтижесінде иондық алмасу жүрген аймақ төмен қарай жылжи береді. Бағанадағы жұмыс істейтін қабаттың төменгі шекарасына жеткенше дейін құрамында ванилин жоқ ерітінді аға береді.

Бағанадан шыққан ванилин концентрациясының өзгеруі бағана арқылы өткізілген сұйықтық көлеміне байланысты графикте шығым қисық сызығы түрінде бейнеленді (5 -сурет). Шығым қисық сызығы түріне қарап берілген ерітіндіден ванилинді сіңіргендегі иониттің кинетикалық сипаттамалары жоғары екенін көруге болады. Бұл сызық сондай-ақ, иониттің толық алмасу сыйымдылығын есептеу үшін қолданылды.

Сурет 5 - Динамикалық режимдегі иондық алмасу процесінің шығым қисық сызығы

Сорбенттің ванилинді сіңіргеннен кейінгі құрылымындағы өзгерістерді байқау үшін, ванилинмен қаныққан анионалмастыр-ғыш үлгісінің ИҚ спектрі алынды.

Ванилинмен қаныққан анионит спек-трінде ванилинге байланысты С=0 валентті тербелісті көрсететін 1690, 1450,1392 және

1160 см жұтылу жолақтары пайда болады. Бұл жолақтар бастапқы анионит спектрінде жоқ, олар ванилиннің карбонил тобының сорбент-пен әрекеттесетінін көрсетеді. Сонымен қатар 1300 см жолағының 1316 см қарай өсуі сор-баттың гидроксил тобы мен сорбенттің теріс заряды арасында сутектік байланыстың бол-

ғанын дәләлдейді. Демек, анионит пен ванилин арасында ион алмасу емес процестердің болуы ықтимал.

RN(CH3)P

RN(CH3)3OH

+ OH"

Жүргізілген зерттеулер нәтижесінде анионит пен ванилиннің арасында ион алмасу төмендегі сызбанұсқа түрінде жүруі мүмкін:

Қорытынды

• 1.    Тұңғыш рет АХ 400 анионитінінің ванилинді сіңіруі зерттелді.

• 2.    Аниониттің жоғары сіңіру сыйымдылық көрсетуі, жақсы кинетикалық көрсеткіштердің болуы, олардың өндірісте сулы ертін-діден ванилинді бөліуге мүмкіндігінің жоғары екендігін дәлелдейді.

• 3.    Анионит пен ванилин арасында ион алмасу процесімен қатар, ион алмасу емес әрекеттестіктің де болуы ықтимал.

• 4.    Анинитті өнеркәсіпте сулы ерітіндіде ванилинді бөлу үшін қолдану тиімді екені көрсетілді.

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

• 1.    Тарабанько В.Е., Коропачинская Н.В., Кудряшев А.В., Кузнецов Б.Н. Влияние природы лигнина на эффективность каталитического окисления в ванилин и сиреневый альдегид // Изв. Академии наук, Сер.хим., 1995. - Вып. 2. -C. 375–379.

• 2.    Voilt T., Rohr F.R. Reply to Comments on Demonstration of a Process for the conversion of Kraft Lignin into Vanillin // Ind. Ing. Chem. Res, 2010. -Vol. 49. -P. 3501-3503.

• 3.    Воронюк И.В., Елисеева Т.В. Особенности сорбции этаналя полифункциональным анионо-обменником//Сорбционные и хроматографические процессы, 2009. - Т. 9, Вып. 2. - С. 275-280

• 4.    Воронюк И.В., Елисеева Т.В., Селеменев В.Ф. Сорбция метаналя низкоосновным анионооб-менником // Журн. физической химии, 2010. - Т. 84, № 8. - С. 1555-1560.

• 5.    Герасимова Н.С. Фотоколориметрические методы анализа. -М.: МГТУ, 2010. - 40 с.

ӘОЖ 581.522.4:633.11

ГТАМР 87

БИДАЙ ДАҚЫЛЫНЫҢ ФИЗИОЛОГИЯСЫНА НАТРИЙ ХЛОРИДІНІҢ ӘСЕРІН ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ТҰРҒЫДАН БАҒАЛАУ

Г.С. СҰЛТАНГАЗИЕВА1, А.С. БЕРКИНБАЕВА 1, Ж.Д. АЛИМКУЛОВА1

(1Алматы технологиялық университеті, Алматы қ., Қазақстан)

Мақалада ауы лшаруашылығы айналымындағы жерлердің топырағының тұздану құбылысының салдарынан туындайтын бидай дақылдарының тамырларындағы анотомиялық өзгерістерге байланысты орын алатын физиологиялық және биохимиялық өзгерістердің пайда болу мәселелері қарастырылып, тұзды топыраққа төзімді бидай дақылының сұрыптарын зерттеу арқылы азық-түлік қауіпсіздігін нығайту және бидай дақылының өнімділігін арттыру жолдары келтірілген.

Жүргізілген салыстырмалы зерттеулер нәтижесінде «Қазақстан-3» сұрыбының басқа сұрыптарға қарағандағы артықшылығы көрсетіліп, сонымен қатар оның экзодермасының және эндодермасының қалыңдықтарының өзгеру ерекшеліктері анықталған: экзодерма қа-