Том 8 №3

Архив журнала Chemical Bulletin Том 8 №3

Адсорбция метиленового голубого активированными продуктами пиролиза лузги семян подсолнечника и бытовых отходов

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2025-8-3-1
Аннотация
В условиях глобального экологического кризиса, вызванного стремительным ростом объёмов промышленных и бытовых отходов, поиск эффективных методов их переработки становится ключевой задачей устойчивого развития. Традиционные способы утилизации, такие как захоронение или сжигание, не только требуют значительных ресурсов, но и приводят к загрязнению атмосферы отрицательно биологически активными газами. В этом контексте пиролиз углеродсодержащих отходов представляет собой перспективную альтернативу, сочетающую экологическую безопасность и экономическую целесо-образность. В отличие от сжигания, пиролиз протекает в среде с ограниченным содержанием кислорода, что минимизирует выбросы CO и CO2, а также позволяет получать ценные вторичные продукты – пиро-лизные газы, жидкие и твёрдые углеродные материалы. Последние пригодны для использования в качестве адсорбентов. Для увеличения адсорбционной способности используют активацию продуктов пиролиза хи-мическими реагентами (щелочами, кислотами или водяным паром), что значительно повышает их пори-стость и адсорбционную ёмкость. В данной работе определены адсорбционные свойства активированных водным 2М раствором гидроксидом калия продуктов пиролиза лузги подсолнечника (КЛ-21(А)), продуктов пиролиза лузги подсолнечника совмещённых с бентонитовой глиной (КЛГ-21(А)) и продуктов пиролиза из-мельчённых изношенных автомобильных покрышек (КР-21(А)). Спектрофотометрическим методом изу-чена их эффективность в отношении адсорбции метиленового голубого (МГ) – модельного катионного красителя, широко применяемого в оценке поглотительной способности адсорбентов. Установлены ки-нетические зависимости адсорбции, определены предельные адсорбционные способности характеристики экспериментальных материалов в зависимости от концентрации МГ. Результаты экспериментальных исследований позволяют заключить, что активация продуктов пиролиза растениеводческих и коммун-тальных отходов гидроксидом калия улучшает адсорбционные характеристики разработанного матери-ала.
Цели: выявить адсорбционные свойства активированных водным 2М раствором гидроксида калия продуктов пиролиза лузги семян подсолнечника КЛ-21(А), продуктов пиролиза лузги семян подсолнечника совмещённых с бентонитовой глиной КЛГ-21(А) и продуктов пиролиза изношённых автомобильных покрышек КР-21(А).
Методы. Для исследования адсорбционных свойств спектрофотометрическим методом использовался спектрофотометр Nabi MicroDigital (Южная Корея), приборы и реактивы лабораторного назначения.
Результаты. Выявлены графические зависимости величины поглощающей способности от продолжи-тельности и скорости адсорбции, построены, и проанализированы изотермы адсорбции.
Выводы. Получен адсорбционно-активный материал на основе продуктов пиролиза лузги семян подсол-нечника и продуктов пиролиза изношенных автомобильных покрышек. Выявлена адсорбционная ёмкость образцов КЛ-21(А) – 474 мг/г, КЛГ-21(А) – 131 мг/г, КР-21(А) – 351 мг/г. Полученные изотермы детерми-нируются моделью Ленгмюра.
Установлено, что адсорбционное равновесие наступает через 6 часов у КЛ-21(А) и через сутки у КЛГ-21(А) и КР-21(А).
Выявлено, что наибольшая скорость адсорбции характерна для образца КЛ-21(А) и составила 0,00094 ммоль/мин или 0,300 мг/мин в первые 15 минут экспозиции.
PDF

Коллоидная защита гидрозоля магнетита полисахаридами

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2025-8-3-2
Аннотация
Данная статья посвящена исследованию стабилизации водных дисперсий магнитных наночастиц Fe₃O₄ с использованием полисахаридных стабилизаторов. Изучено влияние электролитов – коагулянтов и полисахаридов-стабилизаторов на устойчивость гидрозолей магнетита и их устойчивость при физиологическом рН с добавками полисахаридов и без них. Полученные результаты демонстрируют эффективность неионогенных полисахаридов, таких как гидроксипропилметилцеллюлоза и гидроксиэтил-целлюлоза в стабилизации магнитных наночастиц от коагуляции электролитов и во времени, что важно для их применения в медицине.
Цели. Получение и исследование гидрозолей магнетита и исследование их стабилизации полисахарида-ми во времени и при добавлении неиндифферентного и индифферентного электролитов.
Методы. Исследование коагуляции гидрозолей проводилась фотометрически. Размер наночастиц гид-розолей определялся методом динамического светорассеяния.
Результаты. Неионогенные полисахариды, такие как гидроксиэтилцеллюлоза и гидроксипропилметил-целлюлоза, перспективны для стабилизации водных дисперсий (гидрозолей) магнитных наночастиц Fe3O4.
Выводы. Порог коагуляции гидрозоля магнетита неиндифферентным электролитом – гидроксидом натрия 20,5 раз ниже порога коагуляции гидрозоля магнетита индифферентным электролитом – хлори-дом натрия. Наибольшую защиту гидрозоля магнетита от коагуляции хлоридом натрия проявляют гид-роксиэтилцеллюлоза и гидроксипропилметилцеллюлоза. Наибольшую защиту гидрозоля магнетита от ко-агуляции гидроксидом натрия проявляет гидроксипропилметилцеллюлоза. Наибольшую устойчивость во времени золей при рН 7,4 (рН крови), создаваемым добавлением фосфатно-солевой буферной смеси, про-являют золи с добавками также гидроксипропилметилцеллюлозы.
PDF

Комплекс возможных аппроксимативных методов эффективного многократного пересчета вклада кулоновских интегралов в элементы одноэлетронного гамильтониана на итерациях ССП для кардинального ускорения крайне ресурсоемких расчетов DFT гигантских биомолекул

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2025-8-3-3
Аннотация
Целью проведенного исследования является определение комплекса возможных аппроксимативных методов эффективного многократного пересчета вклада кулоновских интегралов в элементы одноэлетронного гамильтониана на итерациях ССП для кардинального ускорения крайне ресурсоемких расчетов DFT гигантских биомолекул. В процесс проведенного исследования решались следующие задачи: а) оценить возможность применения полуэмпирических методологий громадных молекул для квантовохи-мического анализа; б) обосновать перспективность многочисленных удаленных фрагментов гигантских молекул для ускорения вычисления вклада кулоновских взаимодействий; в) проанализировать имеющиеся подходы к одноточечным расчетам молекул с фиксированной геометрией; г) предложить комплекс мето-дов ускоренного вычисления вклада кулоновских интегралов для DFT-расчетов актуальных гигантских биомолекул.
Для существенного ускорения вычисления вклада кулоновских интегралов в элементы одноэлектронного гамильтониана в рамках теории функционала плотности (DFT) применяется комплексный подход к ап-проксимативным вычислениям. Данная методология направлена на преодоление ключевого узкого места – лимитирующей стадии итерационного процесса самосогласованного поля (ССП) при анализе крупномас-штабных биологических структур, включая тысячи докинг-комплексов, состоящих из тысяч атомов.
Инновационный подход включает эффективную и точную аппроксимацию изменений вклада колоссаль-ного количества 4-центровых кулоновских интегралов при переходе между итерациями ССП. Это дости-гается путем трансформации задачи в линейную комбинацию 3-центровых интегралов с использованием вспомогательных функций плотности, а затем – в комбинацию 2-центровых интегралов. Изменения вкла-да немультипольных короткодействующих составляющих этих 2-центровых интегралов эффективно вы-числяются через модификацию предварительно сформированных сплайнов от межцентровых расстояний. Изменения остаточных дальнодействующих мультипольных вкладов рассчитываются для гигантских молекулярных структур по методологии быстрого мультипольного метода (FMM), предусматривающего сегментацию обширного пространства на области и подобласти – подход, изначально разработанный для моделирования галактической динамики.
На каждой итерации ССП происходит максимальная оптимизация вычислений благодаря предвари-тельному отбору значимых (существенно ненулевых) комбинаций интегралов, особенно с учетом прогрес-сивного уменьшения приращения матрицы плотности при приближении к каждой последующей итерации сходящегося процесса ССП. Учитываются специфические особенности конкретной макромолекулы или их обширного множества, например, тысяч докинг-комплексов одного крупного белка с тысячами различных малых органических молекул-лигандов.
Расчёт всех бицентрических элементов (в том числе аппроксимация перекрытий двухцентровых произведений базисных функций через совокупность одноцентровых вспомогательных функций плотности) осуществляется динамически с применением специфической базы данных, содержащей сплайновые интерполяции межатомных дистанций. При возникновении потребности во внедрении новых базисных наборов происходит мгновенное расширение информационного хранилища путём декомпозиции вводимого базиса на универсальные экспоненциальные составляющие и соответствующую референсную структуру.
PDF

Синтез серосодержащего предшественника адресных липоконъюгатов

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2025-8-3-4
Аннотация
Цели: Поиск и разработка метода синтеза серосодержащего липида на основе 1,2-ди-О-тетрадецил-rac-глицерина.
Методы. Выделение и очистку полученных соединений осуществляли колоночной хроматографией на силикагеле, экстракцией. Для подтверждение структуры полученных соединений использовался комплекс физико-химических методов анализа: ЯМР-спектроскопия, масс-спектрометрия.
Результаты. Разработан новый метод синтеза серосодержащего предшественника адресных липо-конъюгатов. Разработан новый метод синтеза серосодержащего предшественника адресных липоконъ-югатов. В качестве гидрофобного домена использован 1,2-ди-О-тетрадецил-rac-глицерин с тетраэти-ленгликольной спейсерной группой. К терминальной аминогруппе присоединяли дивинилсульфон в основных условиях. Однако, в ЯМР спектрах полученного соединения были обнаружены сигналы протонов диоксо-тиоморфонильной, что подтверждает циклизацию винилсульфоной группы с первичными аминами. Дан-ная проблема может быть решена если использовать вместо дивинилсульфона его аналог с этиленгли-кольным спейсером – бис-винилсульфон, а также если провести алкилирование первичной аминогруппы тетраэтиленгликольного спейсера, поскольку из вторичных аминов образование диоксотиоморфонильной группы исключено.
Выводы. Исследовано взаимодействие дивинилсульфона с первичной аминогруппой тетраэтиленгликоль-содержащего липида на основе 1,2-ди-О-тетрадецил-rac-глицерина. Полученный продукт реакции присоединения в дальнейшем будет использован для создания КЛ и исследования доставки НК в клетки-мишени. Также будут продолжены поиски оптимальных условий синтеза для получения винилсульфон-содержащих предшественников адресных липоконъюгатов.
PDF