Статья: Изучение процесса сорбции ионов серебра на цеолите месторождения Каспи (Грузия)

Государственный университет им. Акакия Церетели

Изучение процесса сорбции ионов серебра на цеолите месторождения Каспи (Грузия)

Абуладзе Н.Б., д.фарм.н., профессор

Явич П.А., д.фарм.н., профессор

Чубинидзе Н.З., докторант

Кутаиси, Грузия

Аннотация

Исследовалось влияния технологических параметров на ход сорбции ионов серебра на цеолите. В качестве определяющих параметров исследования изучалась влияние на сорбцию размера частиц, соотношения фаз т/ж, температуры, соотношения сорбента с новым раствором сорбата. Показано, что процесс сорбции заканчивается за 15-20мин. в зависимости от дисперсности цеолита. Емкость сорбента повышается при увеличении количества сорбата, величины соотношения фаз т/ж, температуры сорбата и ряда других параметров. Получены данные могут быть использованы для прогнозирования эффективности процесса.

Ключевые слова: Грузия, месторождение Каспи, сорбция ионов серебра на цеолите

Цеолиты находят все большее применение при получении лекарственных препаратов [1-8]. В настоящем сообщение с этой целью исследован процесс сорбции серебра на цеолите месторождения Каспи (Грузия).

При проведение экспериментов цеолит предварительно измельчался на шаровой мельнице, а затем на роторном измельчителе. После чего промывался обессоленой водой, затем 0,5% раствором соляной кислоты до получения бесцветного смыва, а затем снова обессоленой водой до нейтральной величины pH фильтрата. Выдерживался при температуре 120°С в течение 2 ч в сушильном шкафу, а затем при температуре 400°С в течение 4 ч. в муфельной печи. После охлаждения просеян через набор сит. Отобраны 3 фракции - 1-я с размером частиц менее 0,2 мм; 2-я 0,2-0,315 мм; 3-я - 0,315 -0,5 мм. В ходе эксперимента в основном использована фракция с размером частиц 0,2-0,315 мм, полученная в наибольшем количестве. В качестве сорбата использованы растворы нитрата серебра.

Изучение процесса кинетики сорбции серебра на цеолите с различным размером частиц (табл. 1) показало явную зависимость, как скорости сорбции, так и количества серебра, перешедших в цеолит, от их величины. При использование сорбента с величиной частиц с размером менее 0,2 мм, уже фактически к 15 мин. происходит насыщение цеолита и устанавливается состояние равновесия. При сорбции на цеолите с размером частиц 0,2-0,315 и 0,315-0,5 мм., состояние равновесия наступает на 20 мин. Содержание ионов серебра в цеолите (в%) в случае использования частиц цеолита с размером 0,2-0,315 и 0,315-0,5 мм, уменьшается соответственно в среднем на 6 и 15 % по сравнению с емкостью сорбента с размером частиц менее 0,2 мм. Во всех случаях уменьшение скорости сорбции начинается на 10 мин., что связано с уменьшением разности концентраций ионов серебра в жидкой и твердой фазах.

технологический кинетика сорбция серебро цеолит

Таблица 1

Кинетика сорбции в зависимости от размера частиц цеолита

Условия эксперимента: концентрация раствора 1% нитрата серебра 1%; t = 22⁰; соотношение фаз т /ж = 1: 20.

Таблица 2

Влияние концентрации раствора сорбата на ход процесса

Условия эксперимента: t = 22⁰; t = 20 мин.; размер частиц цеолита 0,2-0,315 мм; соотношение фаз т /ж = 1: 20; время = 30 мин.

Определенная зависимость существует между концентрацией сорбата и величиной сорбции из него ионов серебра (табл. 2). Очевидно, это может быть связано с разностными характеристиками между концентрациями содержания ионов серебра в сорбенте и сорбате в течение процесса сорбции в зависимости от начальной концентрации сорбата. Судя по полученным данным, при концентрации сорбата на уровне 1%, наблюдается относительно низкая величина сорбционных характеристик, но уже при большей концентрации сорбата, величина сорбции и насыщение сорбента ионами серебра увеличивается. Причем, при использовании 5% раствора нитрата серебра, содержание ионов серебра в цеолите достигает 7,75%, увеличиваясь в среднем по сравнению с 1% раствором, на 28-30%. Учитывая необходимость использования, при получении лекарственных форм, цеолита с различной степенью его насыщения серебром, это позволяет варировать концентрацию за счет использования сорбата с различной концентрацией. Аналогичная зависимость существует при изменение массы сорбента, используемого в сорбционном процессе, при одинаковом количестве объема и концентрации сорбата (табл. 3), что связано с изменение массообменных характеристик в течение процесса сорбции.

Таблица 3

Влияние количества сорбента на ход процесса

Условия эксперимента: t = 22⁰; время = 30 мин.; размер частиц цеолита 0,2-0,315 мм; концентрация раствора нитрата серебра - 1%; количество сорбата 20 см³

При изучение влияния величины соотношения фаз т/ж на ход процесса (табл. 4), выявилась обычная закономерность характерная для массообменных процессов. При увеличение соотношения т/ж благодаря, как улучшению гидродинамических условий, так и количества вещества в сорбате, повышаются сорбционные характеристики и, как следствие, концентрация сорбируемого вещества в сорбенте. Последняя в среднем возрастает при т /ж = 1:50, по сравнению с т /ж = 1:20, на 29-30%.

Таблица 4

Влияние величины соотношения фаз т /ж на ход процесса

Условия эксперимента: t = 22⁰; время = 30 мин.; размер частиц цеолита 0,2-0,315 мм; концентрация раствора ионов серебра - 1%

Изменение температуры сорбата оказывает определенное влияние, как на сорбционные характеристики (табл. 5), так и кинетические. Содержание ионов серебра в цеолите увеличивается при t = 45⁰, по сравнению с t = 22⁰, на 16-17 %. Время сорбции до наступления состояния равновесия уменьшается, в зависимости от температуры сорбата, в среднем на 6-8 мин.

Таблица 5

Влияние температурного режима на ход сорбции

Условия эксперимента: время = 30 мин.; размер частиц цеолита 0,2-0,315 мм; концентрация раствора нитрата серебра - 1%; соотношение фаз т/ж = 1: 20

При многократном обновлении сорбата резко возрастает сорбционная емкость цеолита (табл. 6), причем влияние величины соотношения фаз незначительно. Объяснить это можно, учитывая, что при обновлении раствора нарушается равновесное состояние в системе. Это приводит к повышению емкости сорбента на следующих стадиях процесса. Причем это явление основное и превышает эффект изменения соотношения фаз.

Таблица 6

Влияние числа контактов сорбента с новым раствором сорбата на ход процесса

Условия эксперимента: t = 30 мин.; размер частиц цеолита 0,2-0,315 мм; концентрация раствора нитрата серебра - 1%; соотношение фаз т /ж = 1: 20.

При 3-х кратном контакте практически серебро не сорбируется.

Полученные данные позволяют предположить возможность использования цеолита месторождения Каспи в лекарственных формах с заданным содержанием в нем ионов серебра.

Библиографический список

1. Абуладзе Н.Б., Буадзе Е.П., Явич П.А., Девидзе Г. Исследование возможности применения природного минерала цеолита Тезамского месторождения в гнойной хирургии. Сб. трудов международной научной интернет-конференции «Новые медицинские материалы». 2014. Кутаиси. с. 16-28.

2. Dibrov, P. Chemiosmotic Mechanism of Antimicrobial Activity of Ag+ in Vibrio choleraе / Antimicrobial Agents And Chemotherapy. 2002. №8. P.: 2668-2670.

3. Schreurs, W.J.A. Effect of Silver Ions on Transport and Retention of Phosphate by Escherichia coli / Journal Of Bacteriology.2002. Vol. 152. №1. P.: 7-13.

4. В.А. Бурмистров, О.Г. Симонова, Р.Н. Костылева. Новый серебросодержащий препарат «Аргоника» (концентрированная серебросодержащая сыворотка-лосьон) / Материалы научно-практической конференции с международным участием «Серебро и висмут в медицине». Новосибирск. 2005. С. 195.

5. Тухфатова, Р.Ф., Бессарабова Е.В. Оценка переносимости препарата на основе биокоординационного соединения серебра / Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2014. №217. с. 290-295.

6. Новые серебросодержащие препараты: сборник трудов. Новосибирск: Вектор-Бест. 2003. 247 с.