Изучение металлсвязывающей способности некрахмальных полисахаридов (на примере пектина, хитозана и альгината натрия). Изучение металлсвязывающей способности некрахмальных полисахаридов (на примере пектина, хитозана и альгината натрия) Выпускная квалификационная работа по специальности

• Название: Изучение металлсвязывающей способности некрахмальных полисахаридов (на примере пектина, хитозана и альгината натрия) Выпускная квалификационная работа по специальности
• Анкор: Изучение металлсвязывающей способности некрахмальных полисахаридов (на примере пектина, хитозана и альгината натрия
• Дата: 16.01.2020
• Размер: 451.9 Kb.
• Имя файла: VKR_Putkova_A_P_gr_4651.docx
• Тип: Документы; #104327
• страница: 7 из 9

Рис 7 – Кинетическая кривая процесса связывания Cu²⁺ с альгинатом натрия при Т=298 К, рН =6, m_{альгината} = 0,1 г на 100 мл раствора

По полученным данным видно, что процесс связывания протекает интенсивно только в течение 10-30 минут. Последующие показатели эффективности связывания ионов меди не меняются. Также можно заметить, что с уменьшением концентрации меди в растворе увеличивается эффективность связывания.

Эффективность процесса связывания рассчитывали по следующей формуле:

, (9)

где Э – эффективность процесса, %;

С₀ – исходная концентрация катиона металла в растворе, ммоль/дм³;

С_е – равновесная концентрация катиона металла в растворе, ммоль/дм³.

Результаты расчета эффективности процесса связывания представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Зависимость эффективности связывания ионов меди пектином, хитозаном и альгинатом натрия от времени протекания процесса

Время процесса, мин	Эффективность процесса связывания, %
	Исходная концентрация модельного раствора, мг/см3
	1,56			3,91		7,81		11,72
Пектин
5	52,96			39,63		33,16		30,75
10	70,60			54,14		48,45		38,72
20	73,54			57,64		48,84		38,72
30	71,58			57,27		48,84		38,46
60	71,58			57,27		48,65		38,59
240	70,60			58,06		49,04		38,46
360	70,60			57,66		49,04		38,59
Хитозан
5	70,60			65,11		49,82		41,07
10	74,52			70,60		63,15		52,57
20	79,42			76,09		68,05		55,44
30	82,36			80,40		71,19		57,93
60	94,12			86,28		74,72		58,06
240	94,12			88,24		76,09		58,19
360	94,12			88,24		75,87		58,07
Альгинат натрия
5		52,96	49,43		39,04		37,28
10		61,78	60,41		53,55		41,85
20		65,70	67,86		54,14		43,68
30		69,62	71,27		54,92		43,81
60		71,58	73,74		56,29		43,42
240		72,15	74,26		57,17		44,55
360		70,60	71,78		57,66		43,55

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что все полисахариды показали высокие металлсвязывающие свойства, связывая больше 70% катионов металла. Максимальная металлсвязывающая способность полисахарида с ионами меди наблюдается у хитозана при концентрации меди в растворе 1,56 ммоль/дм³ (максимальная эффективность составила 94,12%). У пектина и альгината натрия максимальная эффективность, которую удалось достичь примерно одинаковая – 73,54 % и 72,15 % соответственно ( при С (Cu²⁺) = 1,56 ммоль/дм³)

В областях высоких (11,72 ммоль/дм³) эффективности не столь высоки и для пектина, хитозана и альгината принимают значения 38,72 %; 58,19 % и 43,81% соответственно.

Сравнение кинетических кривых полисахаридов при концентрации модельного раствора 1,56 ммоль/дм³ представлено на графике 4.



Рис 8 - Кинетические кривые процесса связывания Cu²⁺ пектином , хитозаном и альганатом натрия при Т=298 К, рН =6, m_{хитозана} = 0,2 г и m_{пектина и альгината} = 0,1 г на 100 мл раствора

С целью определения порядков реакции и констант скоростей процессса связывания были использованы методы формальной кинетики. Константы скорости связывания вычислены по закону действующих масс. Результаты вычислений представлены в виде таблиц 7-9.

Порядок реакции определяли дифференциальным методом.

(10)

(11)

(12)

(13)

Построены графики зависимости логарифма скорости в начальный момент времени от логарифма начальной концентрации, тангенс угла наклона которых, равен порядку реакции (рис 9-11).

Таблица 7 –Связывание иона Cu²⁺ с пектином. Определение порядка реакции

С0∙103, моль/дм3	С5∙103, моль/дм3	lgC0	Скорость связывания υ0∙104, моль/(дм3∙мин)	lgυ0	k, мин−1
1,575	0,740	-2,803	1,670	-3,777	0,018
3,937	2,376	-2,405	3,122	-3,506
7,874	5,263	-2,104	5,222	-3,282
11,811	8,180	-1,928	7,262	-3,139

Порядок реакции вычислен по закону действующих масс и составляет - n =0,73.



Рис 9– Определение порядка реакции иона Cu²⁺ с пектином

Таблица 6 –Связывание иона Cu²⁺ с хитозаном. Определение порядка реакции

С0∙103, моль/дм3	С5∙103, моль/дм3	lgC0	Скорость связывания υ0∙104, моль/(дм3∙мин)	lgυ0	k, мин−1
1,575	0,463	-2,803	2,224	-3,653	0,027
3,937	1,374	-2,405	5,126	-3,290
7,874	3,953	-2,104	7,842	-3,106
11,811	6,961	-1,928	9,700	-3,013

Порядок реакции вычислен по закону действующих масс и составляет - n =0,73.



Рис 10 – Определение порядка реакции иона Cu2+ с хитозаном

Таблица 7 –Связывание иона Cu²⁺ с альгинатом натрия. Определение порядка реакции

С0∙103, моль/дм3	С5∙103, моль/дм3	lgC0	Скорость связывания υ0∙104, моль/(дм3∙мин)	lgυ0	k, мин−1
1,575	0,741	-2,803	1,668	-3,778	0,033
3,937	1,984	-2,405	3,906	-3,408
7,874	4,795	-2,104	6,158	-3,211
11,811	7,408	-1,928	8,806	-3,055

Порядок реакции вычислен по закону действующих масс и составляет - n =0,81.



Рис 11– Определение порядка реакции иона Cu2+ с хитозаном

По полученным данным видно, что реакция связывания иона Сu²⁺ имеет порядок близкий к 0,8. Дробный порядок реакции характерен для обратимых реакций и часто встречается у реакций комплексообразования.