Электрохимическое модифицирование промышленного активированного угля АГ-3 для получения гемосорбента и разработка методов оценки его эффективности

• Автор: Гольдин, Михаил Маркович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Медицинские и биологические приложения электрохимии.

1.1.1. Биоэлектрохимия.

1.1.2. Электрохимические сенсоры.

1.1.3. Медицинские электрохимические технологии

1.1.4. Электрохимические технологии очистки питьевой воды и сточных вод

1.2. Адсорбционные и физикохимические свойства углеродных материалов.

1.2.1. Физические свойства углеродных материалов.

1.2.2. Химические свойства углеродных материалов.
1.2.3. Электрохимические свойства углеродных материалов
1.2.4. Взаимодействие живых клеток с пористыми углеродными
материалами.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Электрохимические методы
2.1.1. Измерения потенциалов при разомкнутой цепи
2.1.2. Измерение редокс потенциала.
2.1.3. Вольтамперометрические методы.
2.1.4. Поляризационные измерения на углеродных материалах
2.1.5. Электрохимическая обработка углеродных электродов.
2.2. Использованные материалы
2.3. Аналитические методы определения адсорбатов.
2.4. Методы изучения структуры и свойств активированных углей
2.4.1. Метод атомносиловой зондовой микроскопии.
2.4.2. Метод сканирующей электронной микроскопии и элементного
энергодисперсионного анализа.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Потенциалы углеродных материалов при разомкнутой цепи.
3.1.1. Исходные ПРЦ активированных углей.
3.1.2. Сдвиги ПРЦ активированных углей в растворах электролитов
3.1.3. Взаимодействие неорганических веществ с углями
3.2. Кислотноосновные свойства активированных углей.
3.2.1. Дрейф при взаимодействии активированных углей с растворами
электролитов и дистиллированной водой
3.2.2. Сдвиги ПРЦ углей при взаимодействии с буферными растворами
3.3. Исследование механизмов адсорбции на углеродных материалах
3.3.1. Эффективные числа электронов для совершенно поляризуемого
электрода
3.3.2. Адсорбция третбуганола на активированном угле АГ3
3.3.3. Адсорбция ацетона и изопропанола на активированном угле АГ3.
3.3.4. Адсорбция ионов медиН на активированном угле АГ3
3.3.5. Эффективные числа электронов для исследованных объектов.
3.3.6. Вероятность протекания одноэлектронного восстановления меди
3.3.7. Определение вклада фарадеевскоголоцесса во взаимодействие ионов
меди с активированным углем АГ3.
3.3.8. Эквивалентная схема для описания механизма взаимодействия
угля АГ3 с катионом Си2
3.3.9. Расчет емкости электрода по данным изменения адсорбции меди
и ПРЦ углеродного материала
3.3 Вычисление емкости электрода из активированного угля с помощью измерения кривых заряжения.
3.4. Структура и состав поверхности активированных углей.
3.4. . Поверхность угля АГ3 атомносиловая .микроскопия.
3.4.2. Поверхность и состав угля АГ3 электронная микроскопия с
энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией
3.5. Измерение редокс потенциала на оксидных электродах.
3.5.1. Измерение ПРЦ оксидных электродов.
3.5.2. ПРЦ ТО электродов в растворах неорганических веществ.
3.5.3. Зависимость ПРЦ ТО электродов от среды
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Разработан метод расчета дифференциальной емкости совершенно поляризуемых электродов, использующий адсорбцию модельного • вещества с переносом заряда. Найдены условия получения гемосорбента из промышленного активированного угля АГ-3 путем его катодного модифицирования в нейтральных растворах хлорида на трия. Модифицированные образцы в течение 6 месяцев сохраняют величину ПРЦ в растворе 0, М NaCl в диапазоне - -г- -0 мВ, что соответствует их гемосовместимости. Катодное модифицирование образцы угля в кислых растворах при высоких плотностях тока позволили получить образцы углей с величиной ПРЦ до —0 мВ, сохраняющие на воздухе указанный потенциал в течение не менее 0 час. Такие угли могут быть использованы в качестве электродов для топливных элементов и суперконденсаторов. Разработанный метод оценки вклада фарадсевских процессов в адсорбционные взаимодействия гемосорбент/токсикант предназначен для использования в качестве критерия пригодности активированного угля в качестве гемосорбента. Моделирование активированного угля, погруженного в электролит в кислоты или основания Льюиса в зависимости от его ПРЦ указывает на сравнительную величину и направление сдвигов pH среды, что позволяет избежать закисления или защелачивания крови при проведении гемосорбции. Разработана электрохимическая методика предобработки ITO электродов для измерений величин ПРЦ в. Предложенная методика- предобработки ITO электродов позволила получить воспроизводимые данные для группы здоровых пациентов, сопоставимые с данными, полученными на платиновом электроде. Московского общества гемофереза «Трансфузионная и дезинтоксикационная терапия при неотложных состояниях» (Москва, ), Научно-практической конференции «Актуальные вопросы экстракорпоральной терапии» (Москва, ), 2th Meeting of The Electrochemical Society (Washington, District of Columbia, ), 9th Meeting of The Electrochemical Society (Montreal, Quebec, ), th Annual Meeting of the Virginia Academy of Science (Richmond, Virginia, ). По теме диссертационной работы опубликовано 7 статей, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, и 5 тезисов докладов общим объемом стр. ГЛАВА 1. В последние годы* все более важное место среди электрохимических приложений занимает развитие новых медицинских и биотехнологий, а также методов-охраны иконтроля окружающей среды. Широко известно,, что начало бурного прогресса электрохимии; тесно связано с биологическими:' исследованиями. Например, работы Гальвани стимулировали' интерес электрохимиков к правильному объяснению явления «гальванического; электричества», что. Важно, однако, что. Среди новых медицинских электрохимических технологий выделяются, исследования; электрохимического* механизма действия лекарств []; разработка водителей сердечного ритма []. А.Н. Фрумкиш еще' в -е гг. Среди медико-биологических и экологических приложений электрохимии, выделим:: . Подчеркнем, что такое подразделение электрохимических приложений весьма условно, т. Чтобы выделить общие подходы к разработке новых электрохимических медицинских и экологических методов, рассмотрим' конкретные примеры исследований-в указанных направлениях. Хорошо известно, что* многие жизненно важные процессы в организме являются электрохимическими. Наиболее известными примерами- таких процессов являются перенос: заряда в электронных транспортных цепочках фотосинтеза и дыхания, преобразование сигналов и передача- нервных импульсов; ионный обмен через клеточную мембрану [-]. Ю.А. В XX веке среди/работ по медицинским приложениям- электрохимии: следует выделить работьь Норденстрема (Ногс^пэНчЗт). Он сформулировал понятие о модели гомеостаза в виде биологически закрытых электрических цепей []. Главная идея этой- модели, состоит в представлении о крови, текущей по сосудам, как о проводнике электрических сигналов. Сосудистые, стенки, наряду с другими тканями организма, обладают определенными электрохимическими потенциалами; величина которых зависит от состояния ткани. В свою очередь, эти потенциалы зависят от состояния клеток, входящих в состав тканей.