Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,560

ВЛИЯНИЕ НОРМЫ СУЛЬФАТА ЦИНКА НА ПРОЦЕСС КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ ГУМИНОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Джусипбеков У.Ж. 1 Нургалиева Г.О. 1 Баяхметова З.К. 1 Мырзахметова Н.О. 2 Муханова Г.Р. 2
1 АО «Институт химических наук им. А.Б. Бектурова»
2 Казахский государственный женский педагогический университет
Изучено влияние нормы соли цинка на процесс комплексообразование при взаимодействии гумата натрия с сульфатом цинка. Установлено, что увеличение нормы сульфата цинка от 0,5 до 2,5 г способствует возрастанию количества связанного с гуминовой кислотой цинка до 10,18 г-экв и уменьшению выхода гуминовых кислот до 29,02 %. Данные функционального анализа показывает, что увеличение нормы сульфата цинка приводит к снижению содержания связанных с цинком карбоксильных групп и к увеличению замещенных цинком фенольных гидроксилов.
гумат натрия
сульфат цинка
комплексообразование
функциональные группы
1. Будаева А.Д., Золтоев Е.В., Бодоев Н.В., Бальбурова Т.А. Сорбция ионов тяжелых металлов гуматами аммония, натрия и калия // Фундаментальные исследования. – 2005. – № 9. – С. 112–113.
2. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. – М.: МГУ, 1981. – 271 с.
3. Гуминовые вещества в биосфере / Под ред. Д.С. Орлова. М.: МГУ, 1993. – 237 с.
4. Жоробекова Ш.Ж. Макролигандные свойства гуминовых кислот. Фрунзе: Илим, 1987. – 196 с.
5. Лиштван И.И., Круглицкий Н.Н., Третинник В.Ю. Физико-химическая механика гуминовых веществ. Минск: Высшая школа, 1976. – 264 с.
6. Anirudhan T.S., Suchithra P.S. Adsorption characteristics of humic acid- immobilized amine modified polyacrylamide/bentonite composite for cationic dyes in aqueous solutions // Journal of environmental sciences. – 2009. – № 21. – Р. 884–891.
7. Erdogan S., Baysal A., Akba O., Hamamci C. Interaction of metals with humic acid isolated from oxidized coal // Polish J. of Environ. Stud. – 2007. – № 5. – Р. 671–675.
8. Novak J., Kozler J., Janus P., Cezikova J., Tokarova V., Madronova L. Humic acids from coals of the North-Bohemian coal field preparation and characterization // React. Funct. Polym. – 2001. – № 47. – Р. 101–109.

Известно, что гуминовые соединения благодаря карбоксильным, карбонильным и ароматическим фрагментам обладают разносторонним связывающим потенциалом и вступают в ионные, донорно-акцепторные и гидрофобные взаимодействия. В работе [8] отмечено, что гуминовые кислоты в зависимости от рН среды и концентрации катионов вступают в разнообразные взаимодействия. Комплексообразование может протекать в двух режимах: первый режим предполагает связывание металлов фенольными гидроксилами и карбоксильными группами, а второй режим – только COOH-группами. В статье [7] исследованы сорбционные свойства двухвалентных Mе2+ (Cu, Pb и Zn) и трехвалентных катионов Mе3+ (Fe, Al) с гуминовыми кислотами из окисленных углей (Хазро, Турция) в водном растворе. Изучено влияние рН, концентрации ионов металлов и гуминовых кислот на процесс взаимодействие металла с гуминовыми кислотами. Установлена, что сорбционная способность гуминовых кислот возрастает с ростом рН и концентрации гуминовых кислот, уменьшается при повышении концентрации металлического иона. Авторами работы [1] изучена зависимость степени извлечения ионов Fe3+ , Cu2+ , Ni2+ и Zn2+ от расхода гуматов калия, натрия и аммония при рН 2–3 для различных концентрациях указанных солей и определены оптимальные расходы сорбента. Установлено, что при взаимодействии катионов железа с гуматами достигается высокая степень очистки воды (до 99 %), тогда как катионы меди, никеля и цинка связываются с гуматами слабее (до 80 %).

Таким образом, гуминовые соединения способны связывать различные классы экотоксикантов, они являются своеобразными посредниками, смягчающими действие токсинов на живые организмы. Поэтому изучение их комплексообразющих свойств с металлами вызывает несомненный интерес.

Цель исследования

Установить влияние нормы солей цинка на процесс комплексообразование в гетерогенной системе «сульфат цинка – гумат натрия».

Материалы и методы исследования

В работе использовался гумат натрия, следующего состава, мас. %: выход гуминовых кислот – 55,14; влажность – 19,15; зольность – 37,48; содержание карбоксильных групп – 0,8754 мг-экв, содержание фенольных гидроксильных групп – 1,9866 мг-экв. Опыты осуществляли при постоянном значении концентрации гумата натрия – 1,0 %, времени – 60 мин и температуры – 20ºС.

Запись инфракрасных спектров поглощения производили на двухлучевом спектрофотометре «Specord M-80» в области 200-4000 см-1. Выход гуминовых кислот в исследуемых образцах определяли по ГОСТ 9517-76, содержание функциональных групп – по методике [2].

Результаты исследования и их обсуждение

В ходе проведенных работ установлено (табл. 1), что повышение нормы сульфата цинка приводит к уменьшению выхода гуминовых веществ. Например, при температуре 20оС через 60 мин взаимодействия 1 % раствора гумата натрия с 0,5 г сульфата цинка выход гуминовых веществ составляет 52,12 %, а при взаимодействии с 2,5 г уменьшается до 29,02 %.

Наличие в макромолекуле гуминовых соединений множества атомных группировок и их взаимное расположение, а также большой набор различающихся по степени кислотности функциональных групп позволяет отнести гуминовых веществ к полидентатным лигандам [3–5]. Известно, что гуминовые соединения образуют комплексы с ионами d-переходных металлов [6]. Характерным для процесса комплексообразования является смещение рН в кислую сторону. Полученные результаты показали, что с увеличением нормы сульфата цинка происходит снижение рН от 7,23 до 6,84 (табл. 1). Это свидетельствуют об образовании комплексных соединений гуминовых веществ с ионами цинка.

Таблица 1

Влияние нормы сульфата цинка на характеристику полученных образцов

Норма сульфата цинка, г

рН

Выход гуминового вещества, %

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

7,23

7,10

6,95

6,90

6,84

52,12

49,12

41,66

35,18

29,02

Экспериментальные данные свидетельствуют (рис. 1), что с ростом нормы сульфата цинка от 0,5 до 2,5 г количество связанного с гуминовой кислотой цинка увеличивается. Так, при взаимодействии 1 % раствора гумата натрия в течение 60 мин с сульфатом цинка при температуре 20 оС количество связанного цинка увеличивается от 6,09 до 10,18 г-экв.

dgum1.tif

Рис. 1. Зависимость количества связанного с гуминовой кислотой цинка от нормы сульфата цинка

Как видно из табл. 2, увеличение нормы сульфата цинка приводит к уменьшению содержания связанных с цинком карбоксильных групп. Например, при взаимодействии гумата натрия с 0,5 г сульфата цинка количество связанных с цинком карбоксильных групп составляет 0,4371 мг-экв (49,93 %), а с 2,5 г – 0,1707 мг-экв на 100 г органической массы (19,50 %). В указанных условиях содержание замещенных цинком фенольных гидроксильных групп возрастает от 0,4449 до 0,7533 мг-экв на 100 г органической массы (от 22,39 до 37,92 %).

Результаты ИКС (рис. 2) свидетельствует, что с увеличением нормы сульфата цинка интенсивность полос поглощения исследуемых образцов усиливается. Широкие полосы поглощения в области 3420–3410 см–1 соответствуют валентным колебаниям гидроксильных групп, дублет в области 2920–2910 и 2810–2800 см-1 относятся к валентным колебаниям –СН3- , –СН2- и СН-групп алифатических структур, сильные колебания при 1590–1580 и 1390–1380 см-1 – валентным колебаниям карбоксилатных групп, при 1130–1120 и 1050–1040 см-1 – деформационным и валентным колебаниям С-О-групп спиртов. Широкие полосы средней интенсивности в области 3200 см-1 характерны для валентных колебаний ОН-групп в хелатных соединениях, а полосы при 830–820 и 620–605 см-1 подтверждает образование связи Ме-О в комплексах гуминовых соединений, их интенсивность с повышением нормы сульфата цинка увеличивается.

Таблица 2

Изменение содержания функциональных групп в зависимости от нормы сульфата цинка

Норма сульфата цинка, г

Содержание кислых групп, мг-экв/г

СООН

ОНфен.

СООН+ОНфен.

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

0,4383

0,5007

0,5311

0,5647

0,7047

1,5417

1,4593

1,4189

1,3753

1,2333

1,9800

1,9600

1,9500

1,9400

1,9380

dgum2.tif

Рис. 2. ИК-спектры полученных образцов: продукты, полученные при разной норме сульфата цинка (II), г: 1 – 0,5; 2 – 1; 3 – 1,5; 4 – 2,0; 5 – 2,5

Выводы

Результаты проведенных работ свидетельствуют, что повышение нормы сульфата цинка способствуют уменьшению выхода гуминовых кислот и увеличению количества связанного с гуминовой кислотой цинка. Данные функционального анализа показывают, что увеличение нормы сульфата цинка приводит к снижению содержание связанных с цинком карбоксильных групп и к увеличению замещенных цинком фенольных гидроксилов. Методом ИКС подтверждено образование комплексных соединений гуминовых веществ с цинком.


Библиографическая ссылка

Джусипбеков У.Ж., Нургалиева Г.О., Баяхметова З.К., Мырзахметова Н.О., Муханова Г.Р. ВЛИЯНИЕ НОРМЫ СУЛЬФАТА ЦИНКА НА ПРОЦЕСС КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ ГУМИНОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 11-3. – С. 47-49;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34437 (дата обращения: 14.12.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252