Изучение органических кислот плодов боярышника и активных углей из растительного сырья методом термохимической активации

STUDY OF ORGANIC ACIDS OF HAWTHORN FRUIT AND ACTIVE COALS FROM PLANT RAW MATERIALS BY THERMOCHEMICAL ACTIVATION

Daria Plakhina

Graduate student, Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Russia, Arkhangelsk

Irina Morozkova

Graduate student, Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Russia, Arkhangelsk

Аннотация. Одними из важных направлений химической технологии является исследование биологически активных веществ, в частности органических кислот и получение активных углей из растительного сырья методом термохимической активации (пиролиз).

Abstract. One of the important areas of chemical technology is the study of biologically active substances, in particular organic acids and the production of active coals from plant raw materials by thermochemical activation (pyrolysis).

Ключевые слова: растительное сырье; флавоноиды; экстракция, органические кислоты; биологически активные вещества; активные угли; пиролиз.

Keyword: vegetable raw materials; flavonoids; extraction; organic acids; biologically active substances; active coals; pyrolysis.

Боярышник – это густой, колючий кустарник, который растет на высоте 5-13 футов (1,5-4 м). Он имеет белые цветы, которые выглядят как розы. Боярышник растет по всему миру везде, где есть влага. Боярышник имеет общее название Crataegus. Существует более 300 видов во всем мире. Цветки боярышника, листья и плоды (ягоды) используются как лекарственные средства, хотя цветки имеют неприятный запах и слегка горьковатый вкус. Плоды боярышника кислые [1].

Массовую долю свободных органических кислот, в пересчете на яблочную кислоту и а. с. с., %, вычисляют по формуле

,

где V – объём раствора гидроокиси натрия (0,1 моль/дм³), израсходованный на титрование, см³;

0,0067 – массовая доля яблочной кислоты, соответствующая 1 см³ раствора гидроокиси   натрия (моль/дм³), г; 

m – масса навески сырья, г;

W – потеря в массе при высушивании сырья, %.

Проведено исследование по выявлению содержания органических кислот в плодах четырёх видов боярышника за период 2015-2016 гг. Установлено, что в плодах сбора 2015 года обнаружено незначительное варьирование количества органических кислот. Наибольшее содержание органических кислот наблюдается в плодах боярышника мягковатого – 1,28 % (Рисунок 1). За 2016 год наибольшее содержание органических кислот выявлено в плодах боярышника кроваво-красного – 1,70 % (Рисунок 2).

Рисунок 1. Содержание органических кислот в плодах боярышника на а. с. сырьё, сбор 2015 г., в процентах

Рисунок 2. Содержание органических кислот в плодах боярышника на а. с. сырьё, сбор 2016 г., в процентах

Россия является самой богатой сырьевой базой для производства адсорбирующих материалов. Наличие большого количества растительных отходов, включая ежегодное использование возобновляемых источников энергии, является чрезвычайно инновационным ресурсом, который можно использовать для получения продуктов для здоровья из различных химических веществ большого объема. Переработка соломы в активированный уголь успешно применяется в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве, что является возможным использованием сельскохозяйственных отходов (АПК) для производства новых функциональных материалов со специальными свойствами. Солома относится к растительным материалам, из которых производят активированный уголь с необходимыми физическими и химическими свойствами, включая различные параметры пористой структуры, используемые в сельском хозяйстве, медицине, пищевой промышленности и других областях человеческой деятельности.

Активный уголь – единственный гидрофобный адсорбент, который поглощает различные органические и отравляющие вещества, в том числе канцерогенной природы, независимо от содержания влаги в воздухе и даже из водных сред [2].

Осветляющая способность по метиленовому голубому характеризует способность активированного угля адсорбировать высокомолекулярную органику из водных растворов. Обычно считается, что такие молекулы адсорбируются на поверхности пор (мезопор), а значит, что на основании результатов анализа мы можем получить информацию об их содержании в исследуемом угле.

Осветляющую способность угля по МГ (А, мг/г), определяют по формуле:

где с₁ – концентрация исходного раствора красителя, мг/л;

с₂ – концентрация раствора после обработки углем, мг/л;

к – коэффициент разбавления раствора, взятого для анализа после контактирования с углем;

m – масса навески угля, г;

0,025 – объем раствора МГ, взятого для анализа, л.

Экспериментальные изотермы адсорбции метиленового голубого на образцах адсорбентов представлены на рисунках 3а и 3б.

Рисунок 3а. Изотермы адсорбции МГ активными углями в зависимости от температуры пиролиза

Рисунок 3б. Изотермы адсорбции МГ активными углями в зависимости от дозировки гидроксида натрия

Полученные данные свидетельствуют о том, что активированный уголь, полученный из соломы рапса при дозе гидроксида натрия 116%, температуре активации 650 °С обладает высокими адсорбционными характеристиками.