Сорбционные свойства кремнийсодержащих образцов по отношению к бактериям

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Кремнийсодержащие аморфные вещества - диоксид кремния (кремнезем) и алюмосиликаты, имеют широкий спектр применения благодаря их пористости, химической инертности, термической стабильности. Традиционным сырьем для их получения являются кварц, диатомит, различные по составу силикаты. Однако методы выделения чистых соединений достаточно дороги и энергоемки. В качестве альтернативного сырья можно использовать возобновляемые и многотоннажные растительные отходы, содержащие большое количество кремния. К таковым относятся, например, шелуха и солома риса (Oryza sativa). Основным достоинством этого сырья являются невысокая стоимость, практически постоянный химический состав для одного вида растения, при этом методы переработки просты и не требуют больших финансовых затрат. Ввиду высокого содержания диоксида кремния в рисовой шелухе и соломе продукты их переработки являются эффективными адсорбентами многих типов поллютантов из водных растворов. В литературе имеются данные о взаимодействии разных микроорганизмов с синтетическими высокодисперсными материалами на основе диоксида кремния минерального происхождения, но практически отсутствуют сведения для биогенных форм кремнезема и алюмосиликатов, источником которых могут быть отходы производства риса. Ранее нами была установлена избирательная способность ряда кремнийсодержащих образцов, выделенных из рисовых отходов, в зависимости от сырья (шелуха или солома) и условий получения, связывать разные по природе бактерии на примере Escherichia coli, Streptococcus aureus, Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis. Целью настоящей работы являлось изучение сорбции образцами аморфного диоксида кремния и алюмосиликатов, полученными из шелухи и соломы риса, тестовых культур Escherichia coli и Bacillus subtilis. Образцами сравнения служили коммерческие продукты: природный алюмосиликат - вспученный вермикулит и сорбент «Белый уголь», который содержит примерно равные доли кремнезема и микрокристаллической целлюлозы. Полученные результаты обсуждены в сопоставлении с физико-химическими параметрами веществ: составом, ИК-спектрами поглощения, характеристикой кислотно-основных свойств поверхности, полученной методами рН-метрии и адсорбции кислотно-основных индикаторов (метод Гаммета). Установлена зависимость сорбционной емкости сорбента по отношению к бактериям от исходного сырья, состава и метода получения.

Об авторах

У. В. Харченко

Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского, ДВО РАН

Email: ulyana-kchar@mail.ru

О. Д. Арефьева

Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского, ДВО РАН

Email: arefeva.od@dvfu.ru

А. Е. Панасенко

Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского, ДВО РАН

Email: panasenko@ich.dvo.ru

Л. А. Земнухова

Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского, ДВО РАН

Email: zemnukhova@ich.dvo.ru

И. А. Беленева

Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского, ДВО РАН

Email: beleneva.vl@mail.ru

Список литературы

  1. Singh N.B., Nagpal G., Agrawal S., Rachna. Water purification by using adsorbents: A review // Environmental Technology and Innovation. 2018. Vol. 11. P. 187-240. https://doi.org/10.1016/j.eti.2018.05.006
  2. Bhatnagar A., Sillanpaa M. Utilization of agroindustrial and municipal waste materials as potential adsorbents for water treatment - A review // Chemical Engineering Journal. 2010. Vol. 157. Issue 2-3. P. 277-296. https://doi.org/10.1016/j.cej.2010.01.007
  3. De Gisi S., Lofrano G., Grassi M., Notarnicola M. Characteristics and adsorption capacities of lowcost sorbents for wastewater treatment: A Review // Sustainable Materials and Technologies. 2016. Vol. 9. P. 10-40. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2016.06.002
  4. Khatsrinov A.I., Mezhevich Z.V., Kornilov A.V., Lygina T.Z. Inorganic sorbents based on modified natural calcium- and iron-containing aluminosilicates // Inorganic Materials. 2019. Vol. 55. Issue 11. P. 1138-1145. https://doi.org/10.1134/S0020168519110062
  5. Fonseca D., Barba F., Callejas P., Recio P. Application of clay minerals from Cayo Guan, Cuba, as sorbents of heavy metals and ceramic raw materials // Boletin de la Sociedad Espanola de Ceramica y Vidrio. 2012. Vol. 51. Issue 5. P. 261-268. https://doi.org/10.3989/cyv.372012
  6. Li X., Li B., Xu J., Wang Q., Pang X., Gao X., et al. Synthesis and characterization of Ln-ZSM-5/MCM-41 (Ln = La, Ce) by using kaolin as raw material // Applied Clay Science. 2010. Vol. 50. Issue 1. P. 81-86. https://doi.org/10.1016/j.clay.2010.07.006
  7. Ahmaruzzaman M., Gupta V.K. Rice husk and its ash as low-cost adsorbents in water and wastewater treatment // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2011. Vol. 50. Issue 24. P. 13589-13613. https://doi.org/10.1021/ie201477c
  8. Della V.P., Kuhn I., Hotza D. Rice husk ash as an alternate source for active silica production // Materials Letters. 2002. Vol. 57. Issue 4. P. 818-821. https://doi.org/10.1016/S0167-577X(02)00879-0
  9. Chuah T.G., Jumasiah A., Azni I., Katayon S., Choong S.Y.T. Rice husk as a potentially low-cost biosorbent for heavy metal and dye removal: an overview // Desalination. 2005. Vol. 175. Issue 3. P. 305-316. https://doi.org/10.1016/j.desal.2004.10.014
  10. Kim M., Yoon S.H., Choi E., Gil B. Comparison of the adsorbent performance between rice hull ash and rice hull silica gel according to their structural differences // LWT - Food Science and Technology. 2008. Vol. 41. Issue 4. P. 701-706. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2007.04.006
  11. Dai Y., Sun Q., Wang W., Lu L., Liu M., Li J., et al. Utilizations of agricultural waste as adsorbent for the removal of contaminants: A review // Chemosphere. 2018. Vol. 211. P. 235-253. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.06.179
  12. Zemnukhova L.A., Fedorishcheva G.A., Egorov A.G., Sergienko V.I. Recovery conditions, impurity composition, and characteristics of amorphous silicon dioxide from wastes formed in rice production // Russian Journal of Applied Chemistry. 2005. Vol. 78. Issue 2. P. 319-323. https://doi.org/10.1007/s11167-005-0283-2
  13. Zemnukhova L.A., Panasenko A.E., Fe-dorishcheva G.A., Maiorov V.Y., Tsoi E.A., Shapkin N.P., et al. Composition and structure of amorphous silica produced from rice husk and straw // Inorganic Materials. 2014. Vol. 50. Issue 1. P. 75-81. https://doi.org/10.1134/S0020168514010208
  14. Панасенко А.Е., Борисова П.Д., Арефьева О.Д., Земнухова Л.А. Алюмосиликаты из соломы риса: получение и сорбционные свойства // Химия растительного сырья. 2019. N 3. С. 291-298. https://doi.org/10.14258/jcprm.2019034278
  15. Zemnukhova L., Kharchenko U., Beleneva I. Biomass derived silica containing products for removal of microorganisms from water // International Journal of Environmental Science and Technology. 2014. Issue 12. P. 1495-1502. https://doi.org/10.10 07/s13762-014-0529-8
  16. Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния / под ред. А.А. Чуйко. Киев: Наукова думка, 2003. 415 с.
  17. Лейкин Ю.А., Черкасова Т.А., Смагина Н.А. Вермикулитовый сорбент для очистки воды от нефтяных углеводородов // Сорбционные и хроматографические процессы. 2009. Т. 9. N 1. С. 104-117.
  18. Хальченко И.Г., Шапкин Н.П., Свистунова И.В., Токарь Э.А. Химическая модификация вермикулита и исследование его физико-химических свойств // Бутлеровские сообщения. 2015. Т. 41. N 1. С. 74-82.
  19. Конорев М.Р. Клиническая фармакология энтеросорбентов нового поколения // Вестник фармации. 2013. N 4 (62). С. 79-85.
  20. Земнухова Л.А., Панасенко А.Е., Полякова Н.В., Курявый В.Г., Арефьева О.Д., Земнухов В.А. Вермикулит Кокшаровского месторождения (Приморский край) и его свойства // Химия в интересах устойчивого развития. 2018. Т. 26. N 1. С. 19-26. https://doi.org/10.15372/KhUR20180104
  21. Shapkin N.P., Khal'chenko I.G., Panasenko A.E., Leont'ev L.B., Razov V.I. Hybrid composite materials based on natural layered silicates // Inorganic Materials. 2018. Vol. 54. Issue 9. P. 965-969. https://doi.org/10.1134/S0020168518090145
  22. Arefieva O.D., Pirogovskaya P.D., Panasenko A.E., Zemnukhova L.A. Acid-base properties of aluminosilicates from rice husk and straw // SN Applied Sciences. 2020. Vol. 2. Art. 894. https://doi.org/10.1007/s42452-020-2732-1
  23. Zemnukhova L.A., Babushkina T.A., Klimova T.P., Ziatdinov A.M., Kholomeiydik A.N. Structural features of amorphous silica from plants // Applied Magnetic Resonance. 2012. Vol. 42. Issue 4. P. 577584. https://doi.org/10.1007/s00723-012-0332-y

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».