Химия. Экология. Биотехнология - 2016

УДК 661.832.321

А.Г. Демина, В.В. Вахрушев, В.З. Пойлов

РАЗРАБОТКА ЭКСПРЕСС-МЕТОДА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАГЕНТОВ-АНТИСЛЕЖИВАТЕЛЕЙ

НА ПОВЕРХНОСТИ KCL

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

При обработке продукционного хлорида калия антислеживающей добавкой на его поверхности образуется защитная пленка, исключающая возможность контактирования поверхности кристаллов с влагой воздуха. Ввиду малого расхода антислеживателей существует сложность быстрого анализа качества нанесенного покрытия на партиях хранимого или отгружаемого со склада продукта KCl.

Поскольку в настоящее время отсутствует надежный экс- пресс-метод по оценке качества нанесенного покрытия, нами были проведены исследования, включающие в себя отработку методики нанесения малых количеств антислеживающей добавки с последующим анализом качества получаемого покрытия. В качестве объекта исследований был выбран галургический хлорид калия реактивной чистоты, в качестве антислеживателя использовали стеариламин (расход составлял 20–100 г/т KC).

Для определения аминов и выявления качества их распределения на поверхности кристаллов KCl был предложен капельный метод, который основан на различии в смачивании кристаллов и последующем растекании по слою уплотненной соли. Установлено, что с увеличением содержания амина в соли возрастает доля гидрофобной поверхности на образце (возрастает доля количества капель, не смачивающих поверхность образца). При отсутствии амина или его низком содержании происходит моментальный провал капель.

91

УДК 661.832.321

В.З. Пойлов, К.Г. Кузьминых, Е.Е. Кожухов

ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНТАЭРИТРИТА

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Ежегодно на предприятии ОАО «Метафракс» образуется порядка 22 000 т отхода производства пентаэритрита – третичного технического маточного раствора среднего состава:

монопентаэритрит 20–22 мас.%;

дипентаэритрит – 0,5–1 мас.%;

формиат натрия – 30–45 мас.%;

вода и органические примеси – остальное.

Третичный технический маточник используется в качестве антисмерзительной добавки к бетонам, а также как пленкообразующий компонент в угольной промышленности. Из-за высокого содержания ценных компонентов – пентаэритрита и формиата натрия целесообразно перерабатывать третичный маточник с целью их выделения.

Анализ научной и патентной литературы показал, что существуют методы переработки третичного маточника, включающие стадии кристаллизации либо экстракции целевых компонентов. Однако предлагаемые методы обладают некоторыми недостатками, заключающимися, в основном в дороговизне их осуществления.

На кафедре химических технологий проводятся исследования по выделению и очистке пентаэритрита из третичного маточника. В результате проведенных исследований была установлена принципиальная возможность получения и очистки пентаэритрита от примесей путем изогидрической кристаллиза-

92

ции из раствора и последующим выщелачиванием органическими растворителями – алифатическими спиртами – метанолом, этанолом и изопропанолом.

Установлен наиболее оптимальный режим процесса изогидрической кристаллизации, позволяющий получить монопентаэритрит с содержанием основного вещества более 90 мас.%. Были проведены опыты по выщелачиванию пентаэритрита, образующегося на стадии кристаллизации, алифатическими спиртами.

УДК 661.832.321

А.В. Рожкова, Д.В. Саулин

ПРОБЛЕМА ЩЕЛОЧЕСИЛИКАТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛЕГКОВЕСНЫХ ЯЧЕИСТЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ

С ЦЕМЕНТНЫМИ ВЯЖУЩИМИ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Как известно, наиболее распространенными строительными материалами являются бетонные изделия, получаемые внесением в бетон различных наполнителей и добавок разного типа. Использование химических добавок в составе смеси, с одной стороны, снижает водоцементное отношение, что позволит получить полезные свойства, но, с другой стороны, оказывает непредсказуемое воздействие на развитие деформаций расширения бетона и, следовательно, его внутренней коррозии. Например, существуют добавки, повышающие плотность и стойкость вяжущих веществ; ускоряющие схватывание вяжущих веществ; замедляющие схватывание вяжущих веществ; пено- и газообразующие, для изготовления ячеистых бетонов и т.д. Для улучше-

93

ния ценных свойств, таких как крепкость, прочность, сопротивление истиранию, плотность, также используют специальные наполнители, каждый из них может придать бетонному изделию как положительные, так и отрицательные свойства. Например, для облегчения бетонных изделий могут использоваться керамзит, перлит, вермикулит, пеностекло и т.д. При этом не все наполнители являются инертными, так как могут вступать в химическое взаимодействие с компонентами бетона. Например, такие свойства имеют силикатные наполнители, которые могут реагировать с компонентами бетона по так называемому щелочесиликатному взаимодействию. Скорость данной реакции невелика, но при ее протекании прочность бетонных изделий может быть критически снижена, и даже может произойти разрушение изделий. При этом хорошо известно, что одна из основных форм повреждения – расширение бетона с образованием трещин, которые вызваны данными процессами. Таким образом, для исключения негативных последствий перед применением той или иной добавки необходимо предварительно исследовать возможность ее применения в композиции с цементным вяжущим.

Литературный обзор показал, что наиболее интересный наполнитель при создании легких бетонных изделий – это пеностекло, которое является силикатным материалом, но, по данным их производителей, не все типы пеностекла вступают в химическую реакцию с цементным вяжущим. Анализ литературы также показал, что наиболее активными в щелочесиликатном взаимодействии являются аморфные типы пеностекла, нежели частично кристаллизованные. В связи с тем, что данная информация может носить маркетинговый характер, поэтому для ее проверки планируется проведение исследований щелочесиликатного взаимодействия пеностекольных наполнителей с цементным вяжущим с использованием единой методики испытаний, что позволит сравнить активность наполнителей при одних и тех же условиях.

94

УДК 620.197.3

И.А. Шипигузов, В.В. Вахрушев, С.В. Лановецкий, В.З. Пойлов, А.Л. Казанцев

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИНГИБИТОРОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ

В РАСТВОРАХ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Ежегодно предприятия несут значительные убытки от коррозии оборудования в агрессивных средах, используемых в производственном цикле. Для решения данной проблемы могут использоваться ингибиторы коррозии, которые позволяют значительно снизить частоту замены оборудования. Из анализа научной и патентной литературы установлены следующие направления поиска и исследования ингибиторов коррозии: универсальные соединения, которые широко распространены в промышленности; специфические соединения – эффективные, но требующие отдельного производства; природные соединения, полученные из доступных для культивирования растений; многокомпонентные системы, дающие аддитивный эффект на коррозионный процесс. Однако весьма проблематично найти состав ингибирующей добавки для снижения скорости коррозии в концентрированной серной кислоте (более50 мас.%).

На кафедре «Химические технологии» ПНИПУ проведены коррозионные испытания образцов серого чугуна в растворах серной кислоты с добавлением различных ингибиторов при постоянных температурных и гидродинамических условиях. Параллельно проводились испытания без добавления ингибиторов. В результате исследований был установлен состав ингибирующей добавки, позволяющей значительно снизить скорость кор-

95

розии серого чугуна в растворах серной кислоты с концентрацией более 60 мас.%. Эффективность применения добавки обусловлена синергетическим эффектом, достигаемым за счет снижения скорости протекания катодной и анодной реакций.

УДК 623.19.47

Э.Р. Ахмарова1, А.Н. Трефилова1, Э.Н. Позюмко2, Ю.А. Павлова2, А.Ю. Максимов2

ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ «ТВИН-80» НА РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

ПО ОЦЕНКЕ ПРОТИВОМИКРОБНОГО ДЕЙСТВИЯ ТРУДНОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ

1Пермский национальный исследовательский политехнический университет

2Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, г. Пермь

Плохая растворимость веществ – один из факторов, который играет немалую роль в появлении ложноотрицательных результатов на этапе скрининга веществ на наличие биологической активности in vitro, поскольку труднорастворимые соединения по результатам тестирования могут быть ошибочно отсеяны как неактивные. В то же время фактором, определяющим результаты теста, может быть содержание вещества в растворенной форме.

Существуют разные пути решения проблемы низкой растворимости, например, модификация структуры молекулы или соответствующая оптимизация тестовых систем с использованием сорастворителей и сурфактантов, использование в качестве носителей липосом или наночастиц.

96

Целью работы было изучение влияния добавления в качестве солюбилизатора неионогенного поверхностно-активного вещества «Твин-80» на ингибирующую активность двух классов труднорастворимых соединений в отношении роста бактерий штаммов

Rhodococcus ruber, Gordona sp., Rhodococcus erythropolis. В качест-

ве объекта исследования выбраны соединения, содержащие 1,4-бензоксазин- и 1,4-хиноксалин-2-оновый фрагменты, с низкой растворимостьюивысокойлипофильностью.

Чтобы решить проблему низкой растворимости исследуемых веществ, был проведен эксперимент по оптимизации их растворения в буферном растворе. В качестве солюбилизатора использовали глицерин в концентрациях 2 и 8 % от общего объема, а также «Твин-80» в концентрации 0,05 % от общего объема. Сами по себе «Твин-80» и глицерин не оказывают ингибирующего действия на рост микроорганизмов. Напротив,

влитературе имеются данные об их добавлении в питательные среды как субстратов (источников углерода) для микробного синтеза.

По результатам эксперимента установлено, что добавление глицерина незначительно повышает растворимость веществ, но не помогает достичь равномерного распределения исследуемых веществ в буферном растворе, в то время как «Твин-80» помогает растворить вещества. Таким образом, «Твин-80» был выбран

вкачестве солюбилизатора для оптимизации проведения опы-

в отношении бактерий проводили в двух экспериментах. В первом случае использовали культуры, выращенные в колбах на жидкой питательной среде, а во втором эксперименте – культуры, выращенные в колбах на этой же жидкой питательной среде с добавлением 0,05 % «Твин-80» в качестве солюбилизатора. В эксперименте с добавлением «Твин-80» интенсивный рост культур наблюдался не в каждой лунке, была определена мини-

97

мальная ингибирующая концентрация ряда веществ в отношении штаммов Gordona sp. и R. еrythropolis. В отсутствие «Твин80» подавления роста не наблюдалось.

Таким образом, присутствие солюбилизатора «Твин-80» потенцирует подавляющее действие исследуемых веществ, повидимому, за счёт повышения их растворимости в питательной среде, причем сам «Твин-80» не ингибирует рост бактерий.

УДК 615.37

Л.В. Волкова, Е.В. Шульц

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ИММУНОГЛОБУЛИНОВ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Крупномасштабный процесс фракционирования человеческой плазмы крови, используя этиловый спирт и низкие температуры, впервые разработал Эдвин Кон с его коллегами из Гарварда, получив при этом альбумин, широко использующийся для лечения шока во Второй мировой войне. Процедура для дальнейшего очищения гаммаглобулинов и других белков была доработана Онкли и др.

С начала 40-х годов и до сегодняшних дней процесс производства иммуноглобулинов претерпел ряд важнейших изменений. Введение такого понятия, как антикомплиментарная активность, значительно повлияло на развитие внутривенных иммуноглобулинов. Комбинирование процесса осаждения плазмы крови с помощью этанола с хроматографическими стадиями в производстве иммуноглобулина увеличило чистоту препарата.

98

Развитие вирусоэлиминирующих процедур, таких как сольвентдетергентная обработка, нанофильтрация, привело к получению безопасного продукта.

Цель нашего исследования – повысить выход иммуноглобулина за счет модификации существующего процесса получения.

В настоящее время ведется разработка способа прогнозирования титра специфических антител препарата противоклещевого иммуноглобулина.

Будет изучено влияние временных параметров фракционирования плазмы на выход препаратов крови, а также будет представлена модифицированная схема получения специфического иммуноглобулина.

Все это позволит оптимизировать процесс производства иммуноглобулиновых препаратов и, следовательно, получить больший выход лекарственного средства с 1 л плазмы.

Данное исследование может использоваться не только при производстве препаратов крови человека, но и в процессе получения вакцино-сывороточных лекарственных средств.

УДК 615.454.2:66.081.63:579.873.13

О.А. Варанкина1, В.А. Несчисляев2, Т.В. Федорова2

К ВОПРОСУ СОЗДАНИЯ СУППОЗИТОРНОЙ ФОРМЫ МЕТАБОЛИТНОГО ПРОБИОТИКА

1Пермский национальный исследовательский политехнический университет

2Филиал «НПО «Микроген» Минздрава России «НПО "Биомед"», г. Пермь

Разработка лекарственных препаратов на основе метаболитов пробиотических микроорганизмов является перспективным направлением в практической микробиотологии. Препараты

99

данного типа способны осуществлять поддержку количественного и функционального статуса кишечной и вагинальной нормофлоры в условиях патологического процесса – при дисбактериозах различной этиологии.

Применение препарата в форме суппозиториев, в том числе на основе метаболитов бифидобактерий, позволяет осуществлять непосредственную доставку биологически активного комплекса во влагалище, органам малого таза и в прямую кишку.

Цель исследования – разработать состав и технологию получения метабиотика на основе бесклеточной культуральной жидкости бифидобактерий в виде суппозиториев.

На первом этапе исследования проводилось накопление биомассы штамма Bifidobaсterium bifidum 1 периодическим способом. В ходе процесса изучалась динамика роста культуры бифидобактерий в питательной среде. Полученные данные позволили показать, что взвесь бифидобактерий, содержащая в конце культивирования 107–108 КОЕ/мл, продуцирует достаточное количество биологически активных компонентов.

Для выделения метаболитных комплексов из взвеси бифидобактерий был применён метод ультрафильтрации с использованием половолоконных разделительных аппаратов.

Следующим этапом было исследование антибактериальной активности ультрафильтрата культуральной жидкости (УФ КЖ)B. bifidum 1. Его проводили оригинальным экспресс-методом ингибирования реакции микробиолюминесценции с тест-штаммом «Эко- люм-8». Данный метод позволяет в течение 2 ч оценить выраженность антимикробной активности. Показано, что УФ КЖ бифидобактерий обладает выраженной противомикробной активностью вотношенииусловно-патогенныхмикроорганизмов.

Для создания суппозиторной формы препарата был проведён выбор оптимальной основы для метаболитного комплекса. Определена оптимальная композиция, включающая витепсол марки W35 и эмульгатор «ТВИН-80». Для повышения содержания и активности УФ КЖ в лекарственной форме проводили его концентрирование с применением вакуумного роторного аппарата.

100