Мембранно-сорбционное выделение и применение гумусовых кислот в качестве рецепторных покрытий пьезокварцевых сенсоров

• Автор: Ненахов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ4

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Гумусовые вещества. Гуминовые кислоты И фу. 1Ь воки слоты

1.1. Образование гуминовых и фульвокислот9

1.2. Выделение и исследование гумусовых веществ

1.3. Модели строения гуминовых и фульвокислот.

1.4. Методы выделения препаратов гумусовых кислот из почв

1.5. Методы исследования свойств гумусовых кислот

1.5.1. Оптические методы

1.5.2. Потенциометрический метод

1.5.3. Другие методы

1.6. Мембранные методы разделения смесей.
1.6.1. Диализ.
1.6.2. Электродиализ
1.6.3. Разделение смесей органических и неорганических электролитов.
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объект исследования
2.2. Выделение ГК и ФК из почвы
2.3. Методика деминерализации почвенных экстрактов диализом
2.4. Методика деминерализации почвенных экстрактов электродиализом.
2.5. Порометрическое исследование структуры мембран.
2.6. Методика измерения электропроводности мембран.
2.7. Методика измерения мембранных потенциалов.
2.8. Методика выделения фракций фульвокислот на активированном угле.
2.9. Методика определения остатка при прокаливании препаратов
I
2 Методика потенциометрического титрования гумусовых кислот.
2 Методика УФспектроскопического исследования гумусовых кислот.
2 Методика ИКспектроскопического исследования гумусовых кислот.
Глава 3. ПОЛУЧЕНИЕ ПРЕПАРАТОВ ГК ПОВЫШЕННОЙ ЧИСТОТЫ
3.1. Диализ щелочных почвенных экстрактов с использованием целлофановых мембран
3.2. Перенос ионов пирофосфорной кислоты через анионообменные мембраны различной химической природы при электродиализе
3.3. Деминерализация щелочных почвенных экстрактов электродиализом с инертными и ионообменными мембранами.
3.4. Моделирование взаимодействия молекул гумусовых кислот с мембранами МА и МА
3.5. Влияния гумусовых кислот на структуру и электрохимические свойства ионообменной мембраны МЛ.
Глава 4. АНАЛИЗ ГК РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНИ ЧИСТОТЫ И ИХ СЕНСОРНЫЕ СВОЙСТВА
4.1. Оптические свойства препаратов ГК
4.2. Состав и кислотноосновные свойства ГК.
4.3. Использование ГК в качестве селективных покрытий кварцевых
иьсзорезонансных сенсоров.
Глава 5. СОДЕРЖАНИЕ ФК В ПОЧВАХ И СВОЙСТВА ИХ ФРАКЦИЙ
5.1. Влияние техногенного воздействия на содержание ФК в поч
вах.6
5.2. Оптические свойства препаратов фракций ФК9
5.3. Состав и кислотноосновные свойства фракций ФК4
ВЫВОДЫ2
Список литературы


Для гумусоаккумулятивного процесса в этих почвах складываются наиболее оптимальные условия большое количество ежегодного опада, существенная часть которого поступает в почву в виде корневой системы растений близкая к нейтральной реакция среды высокая насыщенность минеральной части почвы кальцием и магнием при периодически промывном водном режиме четко выраженная контрастность режима влажности умеренная биологическая активность 3. В настоящее время ученые признают важную роль органического вещества в почвообразовании. Гумусовые вещества образуются в процессе трансоформации компонентов опада, когда фенольные или хиноидные их составляющие формируют центральное ядро, а алифатические боковые цепи 4. Опад растительности черноземной зоны богат кальцием, что приводит к образованию в почвах биогенного кальция и к его миграции в форме гидрокарбоната, в результате процесс гумификации протекает при избыточном количестве солей кальция и сопровождается повышенным поглощением ионов кальция образующимися гумусовыми веществами, что фактически исключает формирование и вынос свободных водорастворимых продуктов 5. Оптимальные условия для гумификации в черноземной зоне создаются весной и ранним летом, когда в почве возникают благ оприятные условия водного и температурного режимов, для микробиологических процессов. При недостатке увлажнения летом эти процессы существенно замедляются, что позволяет предохранить образовавшиеся гумусовые вещества от быстрой минерализации. Укрупнение молекул гумусовых веществ за счет, присоединения боковьгх цепей, увеличения ядерной части, в результате реакций поликондеисации и окисления, наиболее активно протекает также в этот период при повышении температуры и некотором иссушении почвы. В зимний период, при промерзании почвы, происходят процессы денатурации гумусовых веществ. Вместе с тем это процесс весьма длительный, вещества гумусовой природы демонстрируют высокую устойчивость к биохимической и термической деструкции. Гумусовые вещества в растворах не претерпевают заметных изменений в течение нескольких лет, а микроорганизмам требуется больше месяца, чтобы уменьшить вдвое их концентрацию 6. Даже в жестких гидротермальных условиях при нагревании до 0 С, за дней разложению подвергается максимум исходного количества гумусовых веществ 7. Поэтому они способны довольно долго сохраняться и накапливаться в естественных условиях. Для черноземов выщелоченных характерено отношение количества гуминовых кислот к фульвокислотам в интервале 1,7 2,5, высокая степень окисленности и ароматичности гуминовых кислот и преимущественное их закрепление в форме гумагов кальция, более сложное, по сравнению с подзолистыми почвами, строение фульвокислот 9. Следует отметить, что в работах по влиянию сельскохозяйственного освоения почв на гуминовыс кислоты методами ИКспектроскопии и дифференциального термического анализа установлено, что молекулы гуминовых кислот освоенных участков обладают менее выраженной периферической частью, чем гуминовых кислот целинных земель. При исследовании гумуса дерновоподзолистых почв в условиях интенсивного земледелия с помощью современных физикохимических методов А. М. Лыков делает вывод, что качественный состав и природа гумусовых веществ почвы значительно влияют на стабильность гумуса и его устойчивость к минерализации. Более сложные, высококонденсированные гуминовыс соединения минерализуются медленнее, чем малоконденсированные формы гуминовых кислот и фульвокислоты. Аналогичные данные получены и для луговочерноземных почв , г де отмечается, что сельскохозяйственная деятельность способствует увеличению степени гумификации гумусовых соединений. Объектами исследований в настоящей работе являются гумусовые кислоты, выделенные из образцов целинного чернозема выщелоченного, которые наиболее полно отражают характеристические фрагменты структур макромолекул гумусовых кислот. Существует несколько гипотез гумификации 2. Согласно полимеризационной гипотезе В. В. Кононовой, растительные остатки и продукты метаболизма микроорганизмов распадаются до мономеров, из которых путем поликонденсации и полимеризации образуются гумусовые вещества. По данным Л.