Грань науки 2022. ГРАНЬ НАУКИ 2022. Издательский центр сфера Всероссийская научнопрактическая конференция грань науки 2022
 Скачать 4.38 Mb.
|
|
Список литературы: 1. Проскурина Н.В. Рабочая тетрадь по дисциплине "Статистика: общая теория". В 3 ч. Ч.1. Лекционный курс / Н. В. Проскурина, О. В. Баканач. – Самара: Изд-во Самар. гос. Экон. Ун-т, 2019. – 64 с. 2. Минашкин В.Г., Шмойлова Р.А., Садовникова Н.А., Моисейкина Л.Г., Рыбакова Е.С. Теория статистики / Московская финансово- промышленная академия, М., - 2004 г., 198 с. С. 17–24. 3. Полякова В. В. Основы теории статистики. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015. – 148 с. С 11-14. 4. Сайт Федеральной службы государственной статистики. [Электронный ресурс] – [Дата обращения 22.12.2022]. – URL: https://rosstat.gov.ru © И.Д.Стрельников, 2022 Всероссийская научно-практическая конференция «ГРАНЬ НАУКИ 2022» 321 УДК 66.087.7 ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОЛИТА НА ОТРАЖАТЕЛЬНУЮ СПОСОБНОСТЬ СПЛАВА АЛЮМИНИЯ АД1 ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ Строилов А.М. студент 2 курса магистратуры кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов; e-mail: andrestr.ru1@mail.ru Гайдукова А.М. к.т.н., доцент кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов. Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия. Аннотация: работа посвящена исследованию влияния концентрации компонентов электролита на получение блестящих покрытий на сплавах алюминия марки АД1 в результате электрохимического полирования. Был проведен подбор концентрации электролитов и режимов полирования (температура, продолжительность обработки, плотность тока, напряжение, перемешивание раствора). Проведѐн сравнительный анализ блеска полученных образцов. Ключевые слова: сплав алюминия АД16, электрохимическое полирование, блестящее покрытие. Алюминий – широко распространенный коррозионно-устойчивый металл, который используется в различных областях промышленности. Полированные алюминиевые детали и изделия активно применяют в машиностроении и приборостроении, авиационной и космической промышленности, радио- и микроэлектронике. Полированные поверхности алюминия и его сплавов относительно устойчивы к коррозии и имеют красивый внешний вид, что позволяет применять их при производстве декоративных изделий. Также полировка поверхности алюминия и его сплавов является финишной обработкой перед анодированием. Необходимость получения блестящих покрытий привела к появлению различных методов полирования. Так, например, в настоящее время существуют несколько методов: механическое, химическое, электрохимическое и электролитно-плазменное полирование. Все методы активно применяются для обработки поверхности и получения высоких значений показателя блеска. Однако все эти методы имеют как достоинства, так и недостатки [1-2]. В данной работе было выбрано электрохимическое полирование. При электрохимическом полировании к изделию или детали применяют анодную Всероссийская научно-практическая конференция «ГРАНЬ НАУКИ 2022» 322 обработку под током в электролитах определенного состава и при заданном режиме. Качество такого полирования определяется правильным подбором состава электролита и выбором условий протекания процесса. Во время процесса электрохимического полирования на поверхности обрабатываемой детали образуется оксидная пассивирующая пленка, при наличии которой происходит сглаживание микрошероховатостей поверхности. Величина электрического заряда, проходящего через электролит, влияет на степень уменьшения шероховатости поверхности. Вследствие того, что распределение электрического тока неравномерно, происходит более плавное уменьшение микрорельефа. Это объясняется тем, что происходит округление вершин микровыступов [3]. Цель данной работы – подбор оптимальной концентрации компонентов состава электролита электрохимического полирования сплава алюминия АД1 для получения блестящего покрытия. Исследования проводились на образцах алюминия марки АД1. АД1 (Al – 99,3%; Cu –0,05%; Mg – 0,05%; Mn – 0,025%; Si – 0,3%; Fe – 0,3%; Zn – 0,01%; Ti – 0,15%) – это технический алюминий упрочняемый только давлением с высокими антикоррозионными показателями и высокой пластичности, однако прочность его мала. Из технического алюминия этой марки производят огромное число полуфабрикатов. Он хорошо деформируется, плохо режется и отлично поддаѐтся всем видам сварки. [4]. В исследованиях была задействована гальваническая ячейка, в которой анод располагали между двумя катодами. Материал катодов – никель. Размер образцов 20×35 мм. Предварительную обработку сплава алюминия проводили по известной технологии [5]: обезжиривание, травление. Электрохимическое полирование проводили в двух электролитах, состав которых приведен в таблице 1. Таблица 1. Состав растворов для электрохимического полирования сплава Состав 1 (% об.) Состав 2 (% об.) HClO 4 20 15 С 2 Н 5 ОН 80 85 Температура электролитов электрохимического полирования не превышала 10 0 С и поддерживалась постоянной в ячейке при помощи термостата. Контроль процесса осуществляли по напряжению 10,5 В. После завершения полирования образцы промывали под холодной проточной водой, а затем в течение 1 минуты выдерживали в горячей дистиллированной воде. Анализ качества полировки осуществляли определением шероховатости поверхности, а также величиной отражательной способности на приборах: Mitutoyo SJ-310 и Elcometer J480T-268 (угол блеска 60 0 - универсальный угол, наиболее используемый для зарубежных покрытий и пластиков по ISO 2813) соответственно. Всероссийская научно-практическая конференция «ГРАНЬ НАУКИ 2022» 323 Полученные экспериментальные данные представлены на рисунках 1, 2. Рис. 1 Изменение параметра шероховатости Ra и единицы блеска GU (60 0 ) во времени электрохимической обработки сплава алюминия АД1 составом 1 Рис. 2. Изменение параметра шероховатости Ra и единицы блеска GU (60 0 ) во времени электрохимической обработки сплава алюминия АД1 составом 2 Таким образом, в ходе проведѐнных экспериментальных исследований было произведено сравнение влияния концентраций компонентов спиртосодержащего электролита на величины блеска и шероховатости поверхности после электрохимического полирования. Было установлено, что оба состава дают высокие показатели блеска поверхности. Однако при увеличении концентрации этилового спирта блеск поверхности в зависимости от времени полирования стал несколько ниже. Следовательно, повышение концентрации спирта нерационально как с экономической составляющей, так и технологических показателей. Всероссийская научно-практическая конференция «ГРАНЬ НАУКИ 2022» 324 Список литературы 1. И.С. Куликов, С.В. Ващенко, А.Я. Каменев. Электролитно- плазменная обработка материалов. Минск. Белорусская наука. 2010, - 232 с. 2. Грилихес С.Я. Электрохимическое и химическое полирование: Теория и практика. Л. Машиностроение. 1987, с. 232. 3. Игисенов Б. К., Касутин В. Е., Выблов К .В., Сравнительный анализ методов полирования корпусных деталей из алюминиевых сплавов // Наука и образование: проблемы и стратегии развития. – 2017. – Т. 2. – № 1(3). – С. 81-87. 4. Алюминий АД1 [Электронный ресурс] / URL: https://nfmetall.ru/articles/29 5. Прикладная электрохимия. Под. ред. А. П. Томилова. Химия. Москва, 1984г УДК 606 ПОЛИФЕНОЛЫ БУРЫХ ВОДОРОСЛЕЙ, МЕТОДЫ ИХ ЭКСТРАКЦИИ Табакаева О. В. д.т.н., доцент, профессор Департамента пищевых наук и технологий Капуста Светлана Владимировна аспирант Дальневосточный федеральный университет Аннотация: материал посвящен анализу отдельного класса полифенолов бурых водорослей, а именно полимерных производных флороглюцина – флоротанинов. Рассмотрены их характеристики и биологическая активность. Анализируются различные варианты экстракции полифенолов с целью выбора наиболее оптимального способа для дальнейших исследований. Ключевые слова: полифенолы, водоросли, флоротанины, методы, экстракция Морские водоросли обладают большим таксономическим разнообразием и содержат биологически активные вещества (БАВ) с различными структурами [1]. БАВ морских водорослей используются в различных отраслях промышленности: медицинской (фармацевтической), пищевой, косметической, а также животноводстве. Особый интерес у исследователей вызывают морские бурые водоросли благодаря своему Всероссийская научно-практическая конференция «ГРАНЬ НАУКИ 2022» 325 уникальному составу, ценность которого определяется содержанием аминокислот, липидов, полисахаридов, фенольных соединений, пигментов, микроэлементов и витаминов [2]. Наиболее изученными компонентами морских водорослей с точки зрения их медицинского и лечебно- профилактического применения являются полисахариды [2]. Полифенолы бурых водорослей еще недостаточно изучены, однако являются одной из наиболее важных групп соединений, определяющих их полезные свойства [2]. Полифенольные метаболиты бурых водорослей начали исследовать еще в начале 1970-х годов, однако их изучение до сих пор не теряет своей актуальности [3]. Благодаря высокой биологической активности фенольных соединений проводятся многочисленные исследования различных видов бурых водорослей для получения полной информации о способах экстракции, методах определения и количественной оценки для сравнения результатов разных исследований и выбора наиболее оптимальных условий для получения полифенолов [4]. Полифенольные соединения бурых водорослей составляют от 14 до 20 % от сухой массы [2]. Они представлены флороглюцином (1,3,5- тригидроксибензол) и его полимерными производными — флоротанинами [5]. Флоратанины – группа фенольных соединений, которая встречается только в бурых водорослях и наименее изучена. Предполагается, что биосинтез флороглюцина, который является мономерным звеном флоротанинов, идет по ацетатно-малонатному (поликетидному) пути, и его полимеризация посредством связей C-C и/или C-O-C приводит к образованию высокогидрофильных флоротанинов [5]. Эти фенольные соединения характеризуются выраженными гидрофильными свойствами [6], прочно связываются с белками, полисахаридами и другими биополимерами и хелатируют двухвалентные металлы [5]. В зависимости от природы структурных связей между звеньями фторглюцинола и числом -OH флоротанины могут быть сгруппированы в фугалолы и флоретолы, обладающие эфирной связью, фуколы с фенильной связью, фукофлоретолы, имеющие эфир и фенильную связь, экколы и кармалолы с дибензодиоксиновой связью [6]. Фуколы и фукофлоретолы являются преобладающими соединениями, обнаруженными в фукусовых, а флоретолы и эколы чаще встречаются в водорослях семейств ламинариевые и лессониевые [5]. С тех пор, как флоротанины были обнаружены, и до сих пор эти соединения вызывают большой интерес благодаря проявлению биологической активности, которую можно применить в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности. Практический интерес к флоротанинам объясняется прежде всего их антиоксидантной активностью [7]. В настоящее время исследования in vitro и in vivo говорят о различной биоактивности экстрактов флоротанина – противодиабетической [8], противораковой и антибактериальной [9]. Другие потенциальные биологические свойства флоротанинов включают противоопухолевое, Всероссийская научно-практическая конференция «ГРАНЬ НАУКИ 2022» 326 антимикробное, антигипертензивное, радиозащитное действие [8]. У бурых водорослей дальневосточных морей выявлена антиоксидантная и гепатопротекторная активность экстрактов [10]. Однако, несмотря на то что исследования и клинические испытания по оценке этих свойств находятся в начальной стадии, данные уже полученных исследований позволяют говорить о перспективности использования флоротанинов бурых водорослей в пищевой промышленности. В литературе встречается несколько методик экстракции полифенолов из растительного сырья. Вид сырья, состав полифенольных фракций и их реакционная способность влияют на выбор экстрагента [11]. Анализ более ранних исследований, которые посвящены экстракции полифенольных соединений, показывает, что чаще всего в качестве экстрагентов используют воду, ацетон, метанол, этанол и их водные растворы в различных соотношениях [3]. Полярность растворителя существенно влияет на переход полифенолов в экстракт [12]. На полноту извлечения влияют также такие факторы, как: время экстракции, температура, соотношение количества сырья и растворителя, степень измельчения сырья. Тао Ван совместно с другими авторами исследования при извлечении полифенолов из водорослей F. Vesiculosus, сравнили экстрагирующую способность воды, 80 %-го метанола, 80 %-го этилацетата, 80 %-го этанола, 50 %-го этанола и 70 %-го ацетона [3]. По результатам исследований было выяснено, что в отличие от воды, полярные органические растворители экстрагируют флоротанины более селективно [3], а наиболее оптимальным условием экстракции полифенольных соединений из талломов является 70 %-й водный раствор ацетона (наиболее оптимальная полярность) в соотношении сырье:экстрагент 1:25. При этом сухие измельченные водоросли диспергируют в растворителе и инкубируют в течение 24 ч при 200 об/мин, при комнатной температуре, центрифугируют экстракт при 4 °C, так как при нагревании возможна потеря целевого компонента из-за его разрушения под повышенной температуры [3]. В современных исследованиях морских водорослей ученые работают над разработкой новых методов, которые будут более эффективными с точки зрения количества экстрагируемых фенолов, времени, стоимости и, кроме того, являются экологически чистыми. Такие технологии экстракции, как сверхкритическая флюидная экстракция (SFE), «зеленая» экстракция, экстракция с помощью ультразвука (UAE) и их комплекс успешно используются в пищевой и других областях промышленности и применяются для извлечения полифенольных соединений [13]. Сверхкритическая жидкость — жидкость, температура и давление которой превышают ее критический предел [13]. Сверхкритическая флюидная экстракция предлагает высокую скорость экстракции и высокий выход БАВ, а также является экологически чистой технологией с минимальным использованием органических растворителей. SFE является подходящей технологией для экстракции биологически активных веществ, в т.ч. полифенолов. Однако, недостатком SFE являются высокие Всероссийская научно-практическая конференция «ГРАНЬ НАУКИ 2022» 327 инвестиционные затраты и низкая полярность сверхкритического CO2, что ограничивает широкое использование этой технологии [13]. Известен способ комплексной переработки фукусовых водорослей [14], позволяющий получить из водорослевой биомассы не только углеводную фракцию (маннит, альгиновые кислоты, фукоидан), но и липидно-пигментный и полифенольный комплексы, водорослевую клетчатку. Одним из альтернативных способов является «зеленая» экстракция как перспективная технология. Ее подходы основаны на разработке процессов экстракции, которая сможет обеспечить оптимальное использование растительного сырья, растворителей и энергозатрат. В качестве новых экстрагентов для зеленой экстракции предложены природные глубокие эвтектические растворители (ПГЭР) [15]. ПГЭР представляют новое поколение жидких солей и основаны на смесях недорогих и легкодоступных компонентов: нетоксичных солей четвертичного аммония (например, холина хлорида) и природных незаряженных доноров водородной связи (например, амины, сахара, спирты и карбоновые кислоты) [15]. Преимущества ПГЭР: низкие экономические затраты на их получение за счет легкодоступных компонентов, простота подготовки, низкий уровень токсичности и высокая химическая стойкость. Известно об исследовании [16], в котором ПГЭР были использованы для извлечения флоротанинов из бурых водорослей. Максимальное извлечение флоротанинов (60-72 %) было достигнуто с использованием 50-70 % водных растворов ПГЭР на основе холина хлорида с добавлением молочной или яблочной кислоты, а также яблочной кислоты и бетаина. По эффективности они сравнимы с этанолом и ацетоном. Применение этих методов совместно с ультразвуковой обработкой (УЗО) способствует как ускорению процесса экстрагирования во времени, так и увеличению выхода биологически активного вещества. Результаты экспериментов, проведенных Облучинской Е.Д. и соавторамипоказали, что с помощью ультразвуковой обработки получены экстракты из водорослей на основе ПГЭР, обладающие большей антиоксидантной активностью, что совпадает с их более богатым фитохимическим составом [15]. Таким образом, морские водоросли являются ценным промысловым ресурсом, интерес к которому объясняется его значительными запасами и применением в разных отраслях промышленности. Благодаря своему химическому составу водоросли служат перспективным источником БАВ. Особое внимание исследователей привлекают бурые водоросли, содержащие полифенолы. Это одна из наиболее значимых групп соединений, определяющих полезные свойства бурых водорослей. Однако, несмотря на их высокую биологическую активность, используемые в настоящее время технологии переработки направлены в основном на получение полисахаридной составляющей водорослей. Всероссийская научно-практическая конференция «ГРАНЬ НАУКИ 2022» 328 Список литературы 1. Облучинская, Е. Д. Биологически активные вещества бурых водорослей: состав и фармакологические свойства / Е. Д. Облучинская // Фармация. – 2014. – № 4. – С. 49-51. 2. Подкорытова, А. В. Морские бурые водоросли - перспективный источник БАВ для медицинского, фармацевтического и пищевого применения / А. В. Подкорытова, А. Н. Рощина // Труды ВНИРО. – 2021. – Т. 186. – С. 156-172. 3. Захарова, Л. В. Разработка методики экстракции полифенолов из Fucusvesiculosus северных морей / Л. В. Захарова // Труды Кольского научного центра РАН. – 2020. – Т. 11. – № 5-8. – С. 73-81. 4. Mekinic I.G., Skroza D., Simat V., Hamed I., Cagalj M., Percovic Z.P. 2019. Phenolic Content of Brown Algae (Phaeophyceae) Species: Extraction, Identification, and Quantification // Biomolecules. Jun 22; 9(6): 244 р. 5. Имбс, Т. И. Флоротаннины - полифенольные метаболиты бурых водорослей / Т. И. Имбс, Т. Н. Звягинцева // Биология моря. – 2018. – Т. 44. – № 4. – С. 217-227. 6. Калинченко, С. Ю. Препараты на основе бурых водорослей: биологические свойства, возможности применения в медицине и диетологии / С. Ю. Калинченко, А. С. Смыкалова, Л. О. Ворслов // Вопросы диетологии. – 2019. – Т. 9. – № 1. – С. 25-32. 7. Li Y.-X., Wijesekara I., Li Y., Kim S.-K. Phlorotannins as bioactive agents from brown algae // Process Biochem. 2011. Vol. 46. P. 2219–2224. 8. Перспективы использования промысловых и потенциально промысловых бурых водорослей дальневосточных морей в качестве источника полифенолов / Н. М. Аминина, Т. И. Вишневская, Е. П. Караулова [и др.] // Биология моря. – 2020. – Т. 46. – № 1. – С. 37-44. 9. Erpel F., Mateos R., Peres-Kimenez J., Peres-Correa J. 2020. Phlorotannins: From isolation and structural characterization, to the evaluation of their antidiabetic and anticancer potential // Food Res Int. Nov;137:109589. 10. Морские водоросли – перспективный источник полифенольных антиоксидантов и комплексов эссенциальных фосфолипидов / В. Г. Спрыгин, Н. Ф. Кушнерова, С. Е. Фоменко, Л. А. Сизова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2012. – Т. 14. – № 1-9. – С. 2299-2302. 11. Орлова А.А., Повыдыш М.Н. Обзор методов качественного и количественного анализа танинов в растительном сырье // Химия растительного сырья. 2019. № 4. С. 29–45. 12. Захарова, Л. В. Полифенолы и антиоксидантная активность экстрактов фукусовых водорослей залива Факсафлоуи (море Ирмингера) и бухты Завалишина (Баренцево море) / Л. В. Захарова, Е. Д. Облучинская // Труды Кольского научного центра РАН. – 2021. – Т. 12. – № 3(9). – С. 68-75. Всероссийская научно-практическая конференция «ГРАНЬ НАУКИ 2022» 329 13. Kadam, Shekhar U.; Tiwari, Brijesh K.; O'Donnell, Colm P. Application of novel extraction technologies for bioactives from marine algae (2013) Journal of Agricultural and Food Chemistry, 61 (20), pp. 4667 - 4675. 14. Патент № 2676271 C1 Российская Федерация, МПК A61K 36/03, C08B 37/00, C08B 37/18. Способ комплексной переработки бурых водорослей : № 2018109052 : заявл. 14.03.2018 : опубл. 27.12.2018 / К. Г. Боголицын, П. А. Каплицин, А. С. Дружинина [и др.] ; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова". 15. Облучинская, Е. Д. Технология, химический состав и антиоксидантные свойства экстрактов водорослей на основе природных глубоких эвтектических растворителей / Е. Д. Облучинская, А. В. Даурцева, Л. В. Захарова // Инновации в здоровье нации : Сборник материалов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Санкт-Петербург, 07–08 ноября 2019 года. – Санкт-Петербург: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный химико- фармацевтический университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации, 2019. – С. 314-318. 16. Природные глубокие эвтектические растворители как альтернативные экстрагенты для извлечения флоротанинов бурых водорослей / Е. Д. Облучинская, А. В. Даурцева, О. Н. Пожарицкая [и др.] // Химико-фармацевтический журнал. – 2019. – Т. 53. – № 3. – С. 45-49. |