Синтез и исследование сорбционных свойств гуанидинсодержащих полимерных нанокомпозитов (стр. 9 из 16)
При изготовлении образцов методом прессования таблеток в качестве вещества матрицы использовали чистый КВr, не содержащий посторонних полос поглощения, предварительно размельченный и осушенный.
Прессование таблеток осуществляли в следующей последовательности. С помощью аналитических весов отвешивали 1 ÷ 2 мг исследуемого вещества, к которому затем добавляли порошок КВr, доводя общий вес навески до 300 мг. В зависимости от интенсивности полученного спектра количества исследуемого вещества увеличивали или уменьшали.
Приготовленную навеску загружали в полушарие вибромельницы и измельчали в течение 1-2 мин. Измельченную смесь исследуемого вещества и КВr равномерным слоем засыпали в пресс-форму поверх нижнего пуансона и слегка утрамбовывали с помощью верхнего пуансона, вращая его рукой.
Собранную пресс-форму подсоединяли к форвакуумному насосу и помещали в гидравлический пресс. Части пресс-формы поджимали для создания должного уплотнения резиновыми прокладками.
Пресс-форму откачивали в течение 5-10 минут для удаления из пробы воздуха. Не прекращая откачки, прикладывают к пресс-форме необходимое для прессования таблетки усилие 8,0 т/см2, и производят прессование таблетки в течение 2 мин. При общем весе засыпаемого вещества 300 мг в пресс-форме диаметром 13 мм получалась таблетка толщиной около 1 мм.
Полученные таким образом таблетки не растрескивались и оставались прозрачными в течении нескольких часов.
2.4.2 Термофизические методы исследования
Термофизические методы исследования. Фазовое поведение систем изучали на термоаналитической установке (МОМ, Венгрия) с нагревательной ячейкой DSС 30 при скорости нагревания 5 град× мин-1 в саморегенерирующейся атмосфере воздуха.
Термическую устойчивость изучали методом дифференциального термического анализа (ДТА) и дифференциальной термической гравиметрии (ДТГ) на дериватографе 1000D (фирма МОМ, Венгрия) на воздухе при скорости нагревания 2.5 град× мин -1 от 20 до 5000С.
Термофизические данные обрабатывались с использованием программно-аппаратного комплекса для измерения сигналов дериватографа 1000D (фирма МОМ, Венгрия) и компьютерной обработки данных термогравиметрического анализа в Институте химии растворов РАН (г. Иваново).
2.4.3 Рентгеноструктурный анализ
Дифракционные данные получены при комнатной температуре на автоматизированном дифрактометре ДРОН-6 (36кВ, 20мА, λСиКα, графитовый монохроматор на вторичном пучке, съемка по Бреггу-Брентано в интервале углов 2θ от 1 до 30°, шаг 0,05°, скорость сканирования 1град/мин).
4.4. Исследование удельной поверхности и распределения частиц по размерам.
Удельную поверхность композитов и распределение частиц по размерам исследовали на лазерном анализаторе частиц “MicroSizer 201”. Ультразвук=200 W, время диспергирования 60 сек., коэффициент пропускания=79.
2.5 Исследование бактерицидной активности композиционных материалов
Для изучения бактерицидной активности синтезированных мономеров и полимеров в качестве тест-микробов использованы штаммы кишечной палочки E-coli и стафилоккока St.aureus из международной коллекции эталонных штаммов, микробная нагрузка которых составляла 0,1 мл 1 миллиардной суспензии на 1 мл препарата, использованного в определенных концентрациях (двукратные разведения препарата в стерильном растворе дистиллированной воды). В контрольную пробирку препараты не добавляли, в них содержались тест-штаммы E-coli, St.aureus и 1 мл.дистиллированной воды. Экспозиция препаратов с тест-микробами составляла 1 час при комнатной температуре. Далее проводился высев из каждой опытной пробирки и из контрольной на питательный агар Эндо, разлитый в стерильные чашки Петри. Затем чашки с посевами инкубировали в термостате при 37 °С в течение 18 часов и определяли антибактериальную активность изучаемых образцов.
Эффективность бактерицидного действия композитов определяли по количеству колониеобразующих единиц (КОЕ), рассчитывая их жизнеспособность по формуле: С=lg Nt /Ntk, где Nt – количество бактерий, вышивших после обработки композитом, Ntk- количество бактерий в контроле за один и тот же промежуток времени.
2.6 Методика определения адсорбционных свойств композиционных материалов
О сорбционных свойствах глин обычно судят по обесцвечиванию водных растворов красителей. В качестве красителя используется водорастворимый краситель метиленовый синий (голубой). Этот краситель имеет химическое название 3,7-бис (диметиламино) – фетазин.
Метиленовый синий широко применяется в биологическом и химическом анализах. Краситель растворим в воде, плохо растворим в этаноле. В практике он используется в виде 0,10%-ного водного раствора. Для его приготовления 0,10 г красителя переносят количественно в мерную колбу на 100 мл и разбавляют водой до метки.
Для того, чтобы сравнить сорбционные возможности глины необходимо провести количественные измерения и построить кривую адсорбции.
Для этого в пробирки вливают по 50 мл рабочего раствора красителя, затем засыпают 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 г глины. Пробирки с раствором взбалтывают и оставляют на сутки, затем фильтруют отдельно содержимое каждой колбы через бумажные фильтры. Отбирают 1 мл отфильтрованного раствора, помещают в кювету, устанавливают длину волны λ=750 нм и фотометрируют.
Равновесную массу метиленового синего в растворе находят по градуированному графику. Для построения градуировочного графика отбирают 40 мл приготовленного рабочего раствора в мерную колбу объемом 200 мл с С=0,2 мг/мл и доводят до метки дистиллированной водой. Затем в мерные колбы на 50 мл вливают 1,2,3,4,5,6 мл этого раствора красителя и доводят до метки водой.
На основании табличных данных определяют lg х/m. И строят изотерму адсорбции исходя из подчинения уравнению Фрейндлиха в логарифмической форме:
Рис. Градуировочный график определения метиленового синего
2.6.1 Количественное определение фенола по методу Коппешара
Техника безопасности при работе с фенолами
Фенол – токсичное вещество. При попадании на кожу он разъедает ее и вызывает ожог, с последующим образованием язв. При попадании фенола на кожу необходимо сразу же смыть ее сильной струей воды, а затем обработать 96 % этанолом, содержащим 3% хлорного железа, и, наконец, снова водой. В более серьезных случаях поражения фенолом или его парами необходимо немедленно обратиться к врачу.
Взвешивание фенола необходимо производить в вытяжном шкафу. Предельно-допустимая концентрация фенола в воздухе лаборатории составляет 5 мг/см3.
2.6.1.1 Количественное определение фенола
Свободный фенол определяют, обрабатывая его бромид-броматным раствором в кислой среде. Вначале образуется трибромфенол (трибромкрезол). При избытке брома бромирование идет глубже с образованием конечного продукта реакции трибромфенолброма (трибромкрезолброма). При добавлении к реакционной смеси раствора иодистого калия избыток брома и бром, замещающий водород гидроксильной группы, вытесняют эквивалентное количество иода. Выделяющийся йод титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия.
Методика эксперимента
Приготовление модельного раствора фенола
Навеску фенола 2 – 3 г, взятую на аналитических весах по разности, помещают в мерную колбу емкостью 500 мл, растворяют в 20 мл метилового или этилового спирта и добавляют воды до метки. Для определения фенола 25 мл раствора вносят пипеткой в коническую колбу емкостью 250 мл с притертой пробкой, прибавляют 50 мл бромид-броматного раствора, выдерживают колбу со смесью во льду 10 мин, затем прибавляют 5 мл соляной кислоты (плотность 1,19 г/см3), закрывают колбу пробкой, взбалтывают смесь и через 15 минут титруют выделившийся иод 0,1н. раствором тиосульфата натрия. В конце титрования (когда раствор становится светло-желтым) прибавляют 1 мл раствора крахмала в качестве индикатора и продолжают титровать до обесцвечивания раствора. Параллельно проводят контрольный опыт.
Содержание фенола рассчитывали по формуле:
X = 500 (υ1− υ2) FK 100 = 2000 (υ1− υ2) FK / g,
25g
где υ1 – объем 0,1 н раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование в контрольном опыте, мл; υ2 - объем 0,1 н раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование испытуемого раствора, мл; F –количество фенола, соответствующее 1мл 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, г (для фенола F равно 0,001567); K-поправка к титру; g- навеска фенола, г.
2.6.2 Определение тяжелых металлов атомно-абсорбционным методом
Тяжелые металлы в пробах воды до и после очистки определяли атомно-абсорбционным методом с электротермической атомизацией с использованием атомно-абсорбционного спектрометра "МГА-915". Содержание металлов определялось величиной интегрального аналитического сигнала и рассчитывалось по предварительно установленной градуировочной зависимости.
2.7 Методика определения степени набухаемости и плотности композитов
Для определения степени набухаемости навеску полимерного композита помещали в дистиллированную воду и растворы мочевины и фурациллина и оставляли на ночь. Затем набухшие композиты извлекали из раствора и взвешивали.
Степень набухания полимерных композитов F характеризовали отношением массы композита, набухшего в воде, mw к массе сухого композита md:
F = mw/ md
Плотность композитов измеряли пикнометрическим методом.
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1Синтез новых композиционных материалов на основе монтмориллонита и гуанидинсодержащих полимеров