Сорбент для отбора проб

 

Сущность изобретения: предложен сорбент для отбора вододисперсных проб, который может быть использован для экологических целей, а также для научно-исследовательских работ в области коллоидной химии, биотехнологии и медицины. Сорбент содержит альбумин, желатину, поливиниловый спирт, формальдегид и воду.

Изобретение относится к сорбентам на основе белковых веществ и может быть использовано в коллоидной химии, биотехнологии, медицине, а также для решения экологических задач.

Уровень техники Решение проблемы отбора вододисперсных проб является очень сложной задачей особенно при малой концентрации дисперсных частиц, когда кроме отбора пробы требуется ее концентрирование с сохранением достоверности пробы по дисперсному составу.

Известно использование природных высокомолекулярных веществ - органических коллоидов, имеющих характер протеинов, в том числе желатина, альбумина и др. в качестве добавок, ускоряющих процесс осаждения [см. С.Ф.Кузькин "Синтетические флокулянты в процессах обезвоживания М. 1963, с. 43] Известен сорбент для очистки лектинов, содержащий гликопротеид овомуцин, который путем сшивки глутаровым альдегидом, превращен в гель [см. Авт. свид. СССР N 1554961, B 01 J 20/22] К достоинствам приведенных выше флокулянтов (целлюлозы, желатины, альбумина, казеина и др.) можно отнести тот факт, что благодаря своей сорбционной способности они могут быть использованы в качестве сорбентов для отбора проб.

К числу недостатков сорбентов, сделанных на их основе, необходимо выделить прежде всего их узкую, а в некоторых случаях селективную избирательность.

Другим недостатком сорбентов, основанных на флокуляции является агрегатирование частиц в пробе, что ограничивает возможность проведения структурного анализа (определение размеров, формы и числа частиц) исходной дисперсной системы.

Известен сорбент для афинной хроматографии, содержащий желатину, химически связанную с целлюлозным материалом, содержащим альдегидные группы [см. Авт. свид. СССР N 1578138 B 01 J 20/24, 1990] Это изобретение является наиболее близким к предлагаемому изобретению и выбрано автором в качестве прототипа.

Достоинством прототипа как природного флокулянта используемого в качестве сорбента является отсутствие агрегатирования частиц в пробе, что позволяет проводить структурный анализ, поскольку в данном случае желатина находится не в растворе, а в химически связанном состоянии, на поверхности которой могут адсорбироваться частицы исходной дисперсной системы.

К числу недостатков прототипа относится узкая избирательность сорбента.

Другим недостатком прототипа является, что недостаточная эффективность иммобилизации желатины (в данном случае 17%) соответственно ограничивает сорбционную емкость сорбента.

Сущность изобретения При отборе проб для проведения полного элементного анализа исследуемой дисперсной системы сорбент должен обладать широкой избирательностью.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи связанной с повышением активности поглощения сорбентом вододисперсных частиц и расширение избирательности сорбента к различным веществам и микроорганизмам.

Достигаемый изобретением необходимый технический результат обеспечивается тем, что в "сорбент для афинной хроматографии", содержащий желатину и альдегидные группы дополнительно введены альбумин, поливиниловый спирт и вода при следующем соотношении компонентов, мас.

альбумин 1,5 2,0 желатина 4,0 6,0 поливиниловый спирт 2,0 3,0 формальдегид 0,06 0,08 вода остальное.

В основе предлагаемого технического решения лежит использование желатины, структурная формула макромолекулы которой представляется в следующем виде:

Благодаря разнополярности активных групп макромолекулы, находясь в водном растворе прочно сцепляются с дисперсными частицами различного состава, что приводит к интенсивному флокулляционному агрегатированию и выпадению агрегатов в осадок. Однако анализ такого осадка ввиду агрегации частиц не позволяет установить исходную структуру дисперсной среды. Для этого необходимо, что дисперсные частицы взаимодействовали не с отдельными макромолекулами, а с образованными на их основе монолитным комплексом с общей сорбционной поверхностью, адсорбирующей отдельные частицы в исходном состоянии. Создание такого комплекса возможно путем образования между макромолекулами мостичных связей при введении дубящих веществ, в данном случае органических, например, формальдегида (HCHO) прочно связывающего полипептидные цепи макромолекул посредством метиленовых групп CH₂ по следующей схеме

Таким образом для достижения максимальной сорбционной активности необходимо применение сильнодубящего вещества, чем и был обусловлен выбор формальдегида. При этом степень дубления должны быть оптимальной исходя не только из достижения необходимой прочности сорбента и его сорбционной активности, но и с учетом температуры плавления сорбента, который без дубления плавится при температуре 18^oC.

Введение в состав сорбента формальдегида благодаря которому осуществляется мостичная связь между макромолекулами желатины, а также альбумина позволяет в процессе использования сорбента адсорбировать на его поверхности исходные частицы при температурах 50 60^o и сохранении сорбционной емкости в пределах 80 90%
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Один из возможных способов получения заявленного сорбента может быть следующим. Все компоненты указанные в рецептуре сорбента и в той же пропорции, погружаются на 3 часа в воду при температуре 10 18^oC для набухания желатины. После чего температура сорбентного состава повышается до 35^oC и производится нанесения тонкого слоя раствора на поверхность оптически прозрачной основы (например, триацетатной пленки) методом окунания в раствор.

Заявленный сорбент прошел успешную апробацию при отборе вододисперсных проб в ходе контроля радиационной обстановки в акватории Норвежского моря.

Применение в составе сорбента композиции из трех высокомолекулярных соединений альбумина, желатины и поливинилового спирта обеспечивает широкую избирательность его адсорбции относительно разнообразных веществ как органических, включая микроорганизмы, так и неорганических.

В результате проведенных испытаний разработанного сорбента выявлены следующие важные его свойства:
процесс адсорбции сорбента является необратимым;
адсорбционные частицы прочно сцепляются с поверхностью сорбента и не отделяются от нее механическим путем;
скорость адсорбции частиц не зависит от положения сорбента в пространстве и солености воды, слабо зависит от скорости течения воды и ее температуры;
порог чувствительности по предварительным данным соответствует 10^-5г/дм³.

В целом можно утверждать, что заявляемое техническое решение открывает новые возможности в исследованиях вододосперсных систем:
1) достигнута возможность отбора вододисперсных проб сорбционным способом, что упростило, а в некоторых случаях (в труднодоступных местах) сделало возможным отбор вододисперсных проб с высокой достоверностью;
2) достигнуто существенное повышение прочности сцепления частиц пробы с сорбентом, что упростило отбор и транспортирование проб при больших глубинах и различных узкостях (медицине);
3) достигнута возможность концентрирования дисперсных проб при сокращении высокой их достоверности по дисперсному составу частиц, что позволило осуществлять отбор вододисперсионных проб при малых концентрациях.

Формула изобретения

Сорбент для отбора проб, содержащий желатину и альдегидные группы, отличающийся тем, что он дополнительно содержит альбумин, поливиниловый спирт и воду при следующем соотношении компонентов, мас.

Альбумин 1,5 2,0
Желатина 4 6
Поливиниловый спирт 2 3
Фольмальдегид 0,06 0,08
Вода Остальноея