Хабаршы вестник «Жаратылыстану-география ғылымдары»

Абай атындағы ҚазҰПУ-нің Хабаршысы, «Жаратылыстану-география ғылымдары» сериясы, №4(42), 2014 ж. 
25 
It is known that porphyrines are natural metallic pigments which as a part of a complex with biopolymers carry out the 
vital functions in processes  of an organism, such as oxygen transfer. One of the most important problems  of  chemistry  of 
natural  porphyrines  is  synthesis  and  research  of  physical  and  chemical  properties  and  biological  activity  new  porphyrine 
containing objects formed by physiologically active agents.  
Literature  data  in  recent  years  show  that  porphyrines  are  one  of  the  most  intensively  studied  classes  of  chemical 
compounds. The analysis of the carried-out literature search showed that many  works are devoted to studying of receiving 
synthetic  porphyrines  and  their  metalcomplexes,  a  problem  of  giving  to  synthetic  and  natural  porphyrines  and  their 
metalcomplex  componnds  water  solubility,  studying  of  catalytic  properties  of  metalporphyrines,  their  interactions  with 
polymers of various structure.  
Keywords: porfine, porphyrines, chlorine, pheophetine, chlorophyll, hematoporphyrines, metalporphyrines, tetrapirpirrol 
macrocycles. 
 
УДК 54.052 
 
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОРБЦИИ МЕДИ В МОДЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ 
«Н
2
SO
4
 – цеолит – Сu» 
 
Е.А. Тусупкалиев –  
к.т.н., старший научный сотрудник АО «Институт химических наук им. А.Бектурова», 
М.Ж. Жаксибаев – д.х.н., доцент КазНПУ им. Абая, 
Х.А. Назарымбетова – д.х.н., доцент КазНПУ им. Абая,  
М.Б. Журсумбаева – к.х.н., старший преподаватель КазНТУ им. К.И. Сатпаева,  
М.Б. Татыкаева – магистрант КазНТУим. К.И. Сатпаева 
 
В  данной  работе  представлены  влияние  ряда  факторов  (соотношения  «цеолит  (Т):Н
2
SO
4
  (Ж)»;  концентрации 
катионов Сu
2+
, продолжительности и температуры процесса) на сорбционную способность цеолита по отношению к 
меди. Полученные результаты показывают, что сорбционная способность природного цеолита в концентрированной 
серной  кислоте  для  всех  исследуемых  соотношений  Т:Ж  с  увеличением  продолжительности  контакта  сорбента  с 
кислотой до 20-30 минут возрастает, а свыше 30 минут – несколько снижается. 
Ключевые слова: цеолит, в концентрированной серной кислоте, концентрации меди, температура, сорбционная 
способность, природных сорбентов, продолжительности контакта сорбента с кислотой. 
 
Интенсивное применение цеолитов в разных областях науки и практики основано в большей степени 
на их ионообменных свойствах, которые являются одним из основных параметров, характеризующих их 
сорбционные  и  технологические  свойства.  Использование  цеолитов  в  качестве  селективных  сорбентов 
позволяет решать целый ряд важных вопросов технологии и охраны окружающей среды.  
Цеолиты  Шанканайского  месторождения –  одно  из  наиболее  крупных  месторождений  в  Республике 
Казахстан,  расположенное  в  Талдыкорганском  районе  Алматинской  области.  Они  обладают  высокими 
сорбционными  характеристиками,  кислотоустойчивы  и  в  последние  годы  являются  объектом  широкого 
изучения.  Это  обуславливает  разработку  сорбционных  методов  очистки  фосфорных  кислот,  кислых 
стоков  и  сточных  вод.  Сорбционный  метод  является  простым  и  хорошо  управляемым  процессом.  Он 
позволяет  удалять  катионы  тяжелых  металлов  до  любой  остаточной  концентрации.  При  этом  можно 
добиться исключения повторного загрязнения очищаемых объектов.  
Как  отмечалось,  содержание  меди  в  серной  кислоте  также  строго  регламентируется.  Поскольку 
природный  цеолит  впервые  применяется  для  очистки  сернокислых  агрессивных  сред,  то  в  данном 
подразделе  изучали  влияние  ряда  факторов  (соотношения  «цеолит  (Т):Н
2
SO
4
  (Ж)»;  концентрации 
катионов  Сu
2+
,  продолжительности  и  температуры  процесса)  на  сорбционную  способность  цеолита  по 
отношению  к  меди.  Концентрацию  катионов  меди  в  серной  кислоте  варьировали  от  0,005%  до  0,1% 
путем введения в нее расчетного количества сульфата меди СuSO
4
·5Н
2
О. Выбор исследуемых концентра-
ций  меди  лежит  в  пределах  загрязнения  данным  катионами  серной  кислоты  при  ее  получении  [1]. 
Исследование влияния концентрации катионов меди и продолжительности процесса на их сорбируемость 
цеолитом  проводили  в  оптимальных  условиях,  то  есть  при  25
0
С  и  соотношении  Т:Ж=10:100,  время 
контакта цеолита с кислотой составляло 5-50 минут.  
Как видно из таблицы 1, снижение концентрации меди в кислоте повышает сорбционную способность 
цеолита во всем исследуемом интервале времени. Например, за 10 минут процесса из серной кислоты  с 
содержанием 0,04% катионов Сu
2+
 сорбируется 5,1% меди, с 0,03%-ной концентрацией ионовСu
2+
 - 11,7% 
меди, а с 0,005%-ной концентрацией Сu
2+
 - 52,3% меди. При высокой концентрации ионов Сu
2+
 (свыше 
0,05%) в серной кислоте цеолит не сорбирует медь. 

Вестник КазНПУ имени Абая, серия «Естественно-географические науки», №4(42), 2014 г. 
26 
На рисунке 1 представлена зависимость изменения степени очистки серной кислоты от концентрации 
меди для 30 минут процесса, то есть для наиболее оптимального времени процесса (таблица 1). Как видно 
из рисункас увеличением концентрации меди в кислоте сорбционная способность цеолита снижается. То 
есть, сорбция меди цеолитом интенсивно возрастает, начиная с 0,05%-ной концентрации катионов Сu
2+
. 
Наибольшая степень сорбции (65,7%) достигается в 0,005%-ной по содержанию меди серной кислоте. 
 
Таблица 1 - Сорбция меди цеолитом в модельной системе«Н
2
SO
4 x.ч
- цеолит -Cu» 
 
 
 
Время, 
мин 
Исходная концентрация катионов Cu
2+
 в кислоте 
 
0,005% 
 
0,015% 
0,03% 
0,04% 
0,05% 
0,1% 
0,0917 г/л 
 
0,2745г/л 
0,5500 г/л 
0,73349 г/л 
0,91710 г/л 
1,833340 г/л 
 
Остаточное содержание Cu в кислоте (А, г/л) и степень сорбции меди из серной кислоты (Кс, отн.%) 
 
А 
Кс 
 
А 
Кс 
А 
Кс 
А 
Кс 
А 
Кс 
А 
Кс 
5 
0,08420 
8,2 
 
0,2530 
7,8 
0,51101 
7,0 
0,69095 
5,8 
0,90061 
1,8 
1,83391 
отс. 
10 
0,04371 
52,3 
 
0,1707 
37,8 
0,48560 
11,7 
0,69600 
5,1 
0,86940 
5,2 
1,83345 
-//- 
20 
0,03142 
65,7 
 
0,1627 
40,7 
0,44602 
18,9 
0,67920 
7,4 
0,86752 
5,4 
1,83342 
-//- 
30 
0,03367 
63,3 
 
0,1410 
48,6 
0,43885 
20,2 
0,62710 
14,5 
0,90793 
1,0 
1,83338 
-//- 
40 
0,03592 
60,8 
 
0,1420 
37,6 
0,44331 
19,4 
0,65576 
10,6 
0,91711 
отс. 
1,83340 
-//- 
50 
0,03814 
58,4 
 
0,1773 
35,4 
0,44276 
19,5 
0,73347 
отс. 
0,91713 
отс. 
1,83342 
-//- 

Абай атындағы ҚазҰПУ-нің Хабаршысы, «Жаратылыстану-география ғылымдары» сериясы, №4(42), 2014 ж. 
27 
 
Время -30 минут. Т:Ж=10:100 
Рисунок 1 – Сорбция меди цеолитом изсерной кислоты в зависимости от ее концентрации 
 
Из  полученных  результатов  следует,  что  сорбционная  способность  цеолита  по  отношению  к  меди  в 
значительной  мере  определяется  продолжительностью  процесса.  Сорбционные  кривые  для  меди 
независимо от ее концентрации в кислоте носят аналогичный друг другу характер (рисунок 1). До 20-30 
минут  процесса  степень  сорбции  меди  цеолитом  возрастает,  а  свыше  30  минут  –  уменьшается,  что 
связано, по-видимому, с десорбцией меди из цеолита в раствор. Причем, начиная с 30 минутдля низких 
концентрацией  меди  (0,05  -  0,03%)  имеет  место  лишь  тенденция  к  снижению  сорбции  меди  цеолитом 
(рисунок  2,кривая  1)  а  при  более  высокихзначениях  концентрации  Cu
2+
  (от  0,04%  до  0,1%)  степень 
извлечения меди цеолитом резко падает (рисунок 2, кривая 2). Например, из серной кислоты с концентра-
цией  меди  0,03%  за  30  минут  сорбируется  20,2% Cu
2+
,  за  40  минут  –  19,4%  Cu
2+
и  за  50  минут  –  19,5% 
Cu
2+
,  а  из  кислоты  с  концентрацией  меди  равной  0,04%  сорбируется  соответственно14,5%Cu
2+
,  затем 
10,6%  Cu
2+
  и  далее  медь  не  сорбируетсяцеолитом.  По-видимому,  в  этих  условиях  процесс  десорбции 
подавляет процесс сорбции. 

Вестник КазНПУ имени Абая, серия «Естественно-географические науки», №4(42), 2014 г. 
28 
 
1- 
С
Cu2+
=0,04%,2- С
Cu2+
=0,005% 
 
Рисунок 2 - Сорбция катионов меди из серной кислоты в зависимости от времени 
 
Следует  отметить, что даже при низком  содержании меди (0,005%)  степень  очистки кислоты при 30 
минутах процесса не превышает 65%. При этом содержание катионов меди в растворе кислоты остается 
достаточно  высоким  и  составляет  0,0017%,  заметно  превышаятребования,  предъявляемые  к  аккумуля-
торной серной кислоте ГОСТом 667-73 (0,0005%). 
Важным  фактором,  влияющим  на  сорбционную  способность  природных  сорбентов,  является  темпе-
ратура процесса [2]. Оказалось, что повышение температуры вплоть до 65
0
С практически не увеличивает 
сорбционную способность цеолита по отношению к меди как при низком, так и при высоком ее содержа-
нии  в  серной  кислоте  (таблица  2).  При  65
0
С  даже  отмечается,  небольшое  уменьшение  сорбционной 
способности цеолита. Так, за 50 минут контакта цеолита с серной кислоты с концентрацией 0,001% Cu
2+ 
при 25
0
С сорбируется60,1% Cu
2+
, а при 65
0
С – 59,7% Cu
2+
. 
 
Таблица 2 – Влияние температуры на сорбцию меди системе «Н
2
SO
4 
– цеолит - Cu». Т:Ж=10:100 
 
Время, 
мин. 
Температура, 
0
С 
25 
65 
Исходная концентрация катионов Cu
2+
в кислоте 
0,001% 
0,1% 
0,001% 
0,1% 
 
18,335мг/л 
 
1833,420мг/л 
18,335мг/л 
1833,42мг/л 
Остаточные содержание меди в кислоте(А, мг /л)и степень ее сорбции (Кс, отн.%) 
А 
Кс 
А 
Кс 
А 
Кс 
А 
Кс 
5 
16,446 
10,3 
1833,615 
Отс. 
17,280 
10,2 
17833,615 
Отс. 

Абай атындағы ҚазҰПУ-нің Хабаршысы, «Жаратылыстану-география ғылымдары» сериясы, №4(42), 2014 ж. 
29 
10 
6,766 
63,1 
1832,995 
 
-//- 
6,802 
62,9 
1832,995 
-//- 
20 
5,867 
68,0 
1833,220 
 
-//- 
5,849 
68,1 
1833,220 
-//- 
30 
6,491 
64,6 
1833,817 
 
-//- 
6,546 
64,3 
1833,817 
-//- 
40 
6,747 
63,2 
1833,122 
 
-//- 
6,784 
63,0 
1833,122 
-//- 
50 
7,316 
60,1 
1833,425 
 
-//- 
7,389 
59,7 
1833,425 
-//- 
 
Другим  фактором,  повышающим  степень  очистки  серной  кислоты  от  меди,  может  бытьувеличение 
расхода цеолита на единицу кислоты [1]. Поэтому изучено влияние соотношения «цеолит: Н
2
SO
4
» (Т:Ж) 
на сорбцию меди из концентрированной серной кислоты. Опыты проводили при 25
0
С и расходе цеолита 
5, 10 и20г на 100г серной кислоты с постоянной (0,01%-ной) концентрацией ионов Cu
2+
 в растворе. Выбор 
концентрации  меди  в  кислоте  обусловлен  достаточно  высокой  сорбционной  способностью  цеолита  по 
отношению  к  ней  при  указанной  концентрации.  Полученные  результаты  представлены  в  таблице  3,  из 
которой  видно,  что  сорбционная  способность  природного  цеолита  в  концентрированнойсерной  кислоте 
для  всех  исследуемых  соотношений  Т:Ж  с  увеличением  продолжительности  контакта  сорбента  с 
кислотой  до  20-30  минут  возрастает,  а  свыше  30  минут  –  несколько  снижается.  Например,  степень 
очистки  серной  кислоты  от  меди  при  Т:Ж  равном  5:100  за  10  минут  составляет  29,0%,  за  20  минут  – 
34,2%, за 50 минут – 25,4%. Следует отметить, что при низком соотношении Т:Ж равном 5:100 даже за 30 
минут контакта цеолита с серной кислотой степень ее очистки заметно меньше по сравнению с опытами 
при Т:Ж=10:100. Если при нагрузке цеолита 5г на 100г серной кислоты за 10 минут сорбируется 29%Cu
2+
, 
а за 30 минут поглощается 33% Cu
2+
, то при расходе цеолита 10г на 100г серной кислоты соответственно 
сорбируется 38,4% и 50,1% катионов меди. 
 
Таблица 3 – Влияние соотношения Т:Ж на сорбцию меди в системе «Н
2
SO
4 
– цеолит - Cu». С
Cu
=0,01% 
(183,279мг/л). Т=25
0
С 
 
Время, мин. 
Соотношение Т:Ж 
5:100 
10:100 
20:100 
Остаточные содержание меди в кислоте(А,мг/л) и степень ее сорбции (Кс, 
отн.%) 
А 
Кс 
А 
 
Кс 
А 
Кс 
5 
169,166 
 
7,7 
168,525 
8,1 
169,350 
7,6 
10 
130,128 
 
29,0 
112,900 
38,4 
114,183 
37,7 
20 
120,579 
 
34,2 
108,3179 
42,9 
106,302 
42,0 
30 
122,796 
 
33,0 
91,456 
50,1 
92,373 
49,6 
40 
132,675 
 
27,6 
100,437 
45,2 
102,453 
44,1 
50 
136,634 
 
25,4 
116,565 
36,1 
118,215 
35,5 
 
Более  высокий  расход  сорбента  (20г  на  100г  кислоты)  не  оказывает  положительного  влияния  на 
сорбцию меди из серной кислоты. Если в течение 30 минут при Т:Ж=10:100 степень очистки кислоты от 
меди  составляет  50,1%,  то  при  Т:Ж=20:100  она  равна  19,6%.  Это  закономерность  сохраняется  во  всем 
исследуемом интервале времени (таблица 3). Причем, одновременные повышениерасхода сорбента до 20г 
на  100г  кислоты  и  времени  процесса,  например,  с  30  минут  до  50  минут,  увеличивает  остаточное 
содержаниекатионов  Cu
2+
  на  1,0%  по  сравнению  с  аналогичными  опытами  при  Т:Ж=10:100.  Из 

Вестник КазНПУ имени Абая, серия «Естественно-географические науки», №4(42), 2014 г. 
30 
полученных  результатов  следует,  что  процесс  сорбции  катионовCu
2+
  природным  цеолитом  наиболее 
эффективно протекает при нагрузке 10г цеолита на 100г серной кислоты при 25
0
С за 20-30 минут, но при 
этом полной очистки кислоты от меди все же не достигается. Причем, количество поглощенной цеолитом 
меди  из  раствора  кислоты  при  разных  ее  концентрациях  также  на  одинаково.  При  меньшей  степени 
сорбции  меди  из  более  концентрированного  раствора  цеолитом  сорбируется  катионовмеди  заметно 
больше, чем изкислоты с меньшей их концентрацией, но с большей степенью сорбции (таблица 4). 
 
Таблица 4 – Количество поглощенной цеолитом меди (мг) из серной кислоты  
с различной концентрацией катионов Cu
2+ 
 
Время, мин. 
Исходная концентрация Cu
2+
 в серной 
кислоте, % 
 
0,005 
0,015 
 
0,03 
Количество поглощенной меди из 100г кислоты (мг) на 
10г сорбента 
5 
 
7,529 
21,475 
38,531 
10 
48,022 
 
104,071 
64,395 
20 
60,323 
 
112,056 
104,016 
30 
58,122 
 
133,806 
111,140 
40 
55,827 
 
103,520 
106,768 
50 
53,197 
 
97,463 
107,318 
 
1  Щегров  Л.Н., Антрапцева  Н.М. Влияние скорости  нагрева кристаллогидратов  на  природу  их  твердофазных 
превращений//Укр.хим.журн. 1984. Т. 50, № 11, С. 1133. 
2 Щегров Л.Н. Фосфаты двухвалентных металлов как модельные объекты для изучения внутримолекулярного 
гидролиза солей//ЖНХ. 1986. Т. 31. № 11. - С. 2794-2801. 
3 Недома И. Расшифровка рентгенограмм порошков. – М.: Мир, Металлургия. 1975. – 423 с. 
4  ASTM.  Diffaction  data  carde  and  alphabetical  and  grouped  numerial  index  of x-ray  diffaction  data.  -  Philadelphia. 
1962. 
 
Резюме 
Бұл мақалада бірнеше факторлардың («цеолит (Қ):Н
2
SO
4
 (С)»; Сu
2+
 катионы концентрациясы, үрдістің ұзақтығы 
мен  температурасы)  цеолиттің  мысты  сорбциялау  мүмкіншілігі  берілген.  Алынған  нәтижелер  табиғи  цеолиттің 
сорбциялық қабілеттілігі барлық зерттелген Қ:С ара қатынастарында қышқыл мен сорбенттің жанасу уақыты 20-30 
минут болғанда ұлғаятынын көрсетті, 30 минуттан асқан соң ол қабілеттілік төмендейді. 
Түйін  сөздер:  цеолит,  концентрлі  күкірт  қышқылында,  мыстың  концентрациясы,  температура,  сорбциялау 
қабілеті, табиғи сорбенттер, сорбенттің қышқылмен жанасу ұзақтығы. 
 
Summary 
This paper presents the impact of a number of  factors (the ratio "zeolite (T):  H2SO4 (F)"; Cu2 + cation concentration, 
duration and temperature of the process) on the sorption capacity of the zeolite with respect to copper. The results show that 
the sorption capacity of natural zeolites in concentrated sulfuric acid for all investigated ratios of S: L increases with duration 
of contact with the sorbent acid increases up to 20-30 minutes and more than 30 minutes - is somewhat reduced. 
Keywords:zeolitein  concentratedsulfuricacid,  the  copper  concentration,  the  temperature,  the  sorption  capacityof 
naturalsorbentsSorbentduration of contactwith the acid. 
 
 
 
 
 
 

Абай атындағы ҚазҰПУ-нің Хабаршысы, «Жаратылыстану-география ғылымдары» сериясы, №4(42), 2014 ж. 
31 
УДК 541.64.+547.46 
 
СИНТЕЗ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ  
НА ОСНОВЕ ЖЕЛАТИНА 
 
Д.А. Касымбекова – старший преподаватель, к.х.н.,  
А.К. Рахметова – магистрант,  
С.Е. Момбеков – магистрант,  
Казахский национальный педагогический университет им. Абая 
 
Синтезированы новые пленкообразующие композиций для капсулирования на основе природного полисахарида 
желатина. Изучено физико-химические свойства полученных полимерных композитов. В настоящей работе исследо-
вали ИК-спектры КМЦ и желатина. Определены в ИК-спектрах желатина и КМЦ присутствуют  основные  полосы 
обоих  реагентов:  900-1000  см
-1
  проявляются  валентные  колебания  связей  С-С  и  С-Н,  2600-2850  см
-1
,  метилные 
группы СН
3
, поглощения 1730 см
-1
 к с=о альдегида; 2730 см
-1
 к с-н альдегидной группы и полосы 2960 и 2940 см-1 
к колебаниям с-н в метильной и метиленовой, 3100, 3600 см
-1
 (ОН-группы, последняя в виде широкой полосы, по-
видимому,  вовлеченная  в  водородную  связь.  В  продуктах  взаимодействия  по  сравнению  с  исходными  реагентами 
заметно  полоса  поглощения  с  =  1600-1840  см
-1
переходом  карбонильной  группы.  Присутствие  карбонильной 
группы подтверждается и наличием интенсивной полосы в ИК-спектре с 
с=о
 = 1720 см
-1
. Кроме того, в соединении 
присутствуют  только  алифатические  протоны  с
с-н
=3700,2940  и  1380  см
-1
.Том  же  числе  полосы  поглощения  при 
3480 и 3490 см
-1
, где обычно проявляются валентные колебания связей N–Н первичной аминогруппы NH
2
 и 1160-
1130  см
-1
,  где  обычно  проявляются  валентные  колебания  связей  SO
2
группы  сульфоны.  В  работе  исследованы 
особенности  растворов  полимеров,  которые  готовили  такой  концентрации,  при  которой  они  находятся  в  легко-
текучем состоянии золя, что является необходимым условием для формирования пленки оптимальной толщины на 
поверхности  семян.  Было  установлено,  что  для  КМЦ-М  (модифицированной)  оптимальные  концентрации  водных 
рабочих растворов равны 0,3-8%, а для желатина 0,07-8%. 

жүктеу/скачать 2,7 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: