Влияние гумусовых кислот торфа на кинетику восстановления антрахиноновых красителей

• Автор: Власова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.19.02, 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Серосодержащие восстановители как реагенты

для восстановления кубовых красителей

1.1.1. Особенности молекулярного строения гидроксиметансульфината натрия

и диоксида тиомочевины, определяющие их реакционную способность

1.1.2. Механизмы разложения гидроксиметансульфината натрия

и диоксида тиомочевины в водных растворах

1.1.3. Свойства активных форм кислорода

1.1.4. Восстановление кубовых красителей серосодержащими восстановителями

1.2. Природные гумусовые кислоты как альтернатива синтетическим катализаторам восстановления кубовых красителей
1.2.1. Происхождение и роль гуминовых соединений в биосфере
1.2 2. Современные представления о молекулярном строении
гумусовых кислот
1.2.3. Участие гумусовых кислот в окислительновосстановительных процессах
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Характеристика объектов исследования
2.2. Методы и методики исследования
2.2.1. Элементный анализ торфяных гумусовых кислот
2 2.2. Исследование кинетики восстановления
торфяных умусовьх кислот
2 2 3. Исследование кинетики накопления дитионитиона при разложении
диоксида тиомочевины в вводнощелочных растворах
2.2.4. Редокститрование гумусовых кислот
2.2.5. Определение содержания карбонильных групп в гумусовых кислотах
2.2.6. Определение хинонных группировок в гумусовых кислотах
2.2.7. Определение содержания ионов металлов в гумусовых кислотах
2.2.8. Спектрофотометрическое исследование кинетики восстановления антрахиноновых красителей серосодержащими восстановителями
2.2.9. Исследование кинетики восстановления натриевой соли рантрахинонмоносульфокислоты гидроксиметансульфинатом натрия
2.2 Расчет энергии кулоновского взаимодействия
2.3. Оценка погрешностей результатов исследований
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Взаимодействие гумусовых кислот торфа с серосодержащими восстановителями
3.2. Влияние гумусовых кислот на кинетику восстановления красителей серосодержащими восстановителями
3.2.1. Особенности кинетики восстановления красителей производных 1,4диаминоантрахинона
3.2 2. Гумусовые кислоты торфа как редокс катализаторы
восстановления хинонных группировок в молекулах красителей
3.3. Сравнение эффективности каталитического действия торфяных гумусовых кислот и синтетических катализаторов, традиционно используемых в технологиях крашения текстильных материалов ку бовыми красителями
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
АННОТАЦИЯ
В настоящей диссертационной работе впервые изучено влияние торфяных гумусовых кислот на кинетику аэробного и анаэробного восстановления производных 1,4диаминоантрахинона, использованных в качестве водорастворимых моделей кубовых красителей, серосодержащими восстановителями. Доказано, что гумусовые кислоты торфа являются эффективными редокс катализаторами восстановления красителей при этом каталитически активными центрами являются карбонильные и хинонные группировки, а также ионы переходных металлов, связанные в прочные комплексы с лигандами в структуре гумусовых кислот.
Впервые выявлена способность торфяных гумусовых кислот препятствовать окислению серосодержащих восстановителей, эффективно диспропорционируя восстановленные формы кислорода супероксид и пероксид. Это открывает перспективу существенного сокращения расхода восстановителей в процессах колорирования текстильных материалов кубовыми красителями и, как результат, снижения экологической нагрузки на гидросферу под действием стоков отделочного производства текстильной промышленности.
Диссертационная работа содержит введение, литературный обзор, методическую часть, экспериментальную часть с обсуждением результатов, выводы, список цитируемой литературы 3 источника. Основная часть диссертационной работы изложена на 5 страницах машинописного текста, содержит рисунков и таблиц.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Международной научнотехнической конференции Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности Прогресс, , г. Иваново, г. IX Международной научнотехнической конференции Проблемы сольватации и комплексообразовапия в растворах, г. Плес, г. III Всероссийской конференции Гуминовые вещества в биосфере, г СанктПетербург, г. Всероссийской конференции Новые лекарственные средства успехи и перспективы, г. Уфа, г. I Всероссийской школыконференции Молодые ученые новой России Фундаментальные исследования в области химии и инновационная деятельность, г. Иваново, г. Всероссийской конференции и II школы Окисление, окислительный стресс и антиоксиданты, г. Москва, г. IV Всероссийской научной конференции Химия и технолоия растительных веществ, г. Сыктывкар, г. Реакции восстановления являются основополагающим звеном в процессах колорирования текстильных материалов кубовыми красителями. Это обусловлено необходимостью временно придать не растворимым в воде кубовым красителям растворимость и сродство к целлюлозным волокнам, что достигается посредством восстановления хинонных групп в молекулах красителей в гидрохиноновые 1,2. В качестве восстановителей кубовых красителей в настоящее время применяется большой ассортимент соединений , из которых наиболее важными являются серосодержащие восстановители. К важнейшим представителям этой группы восстановителей относятся гидрокснмстансульфииат натрия ронгалит, ГМС, дитионит натрия гидросульфит и диоксид тиомочевины ДОГМ. Использование их в процессах колорирования текстильных материалов кубовыми красителями определяется тем, при каких температурах они проявляют восстановительную активность. Так, ГМС, активный при температурах, близких к 0С, применяется в основном в одностадийном способе печатания тканей, в котором восстановление красителя и диффузия его в волокно проходят на стадии кратковременной обработки ткани в атмосфере насыщенного водяного пара. Дитионит натрия и ДОТМ, активные уже при комнатной температуре, лучше подходят для технологий крашения, в которых предусматривается диффузия восстановленного красителя вглубь текстильного материала непосредственно на стадии его пропитки в красильной ванне. Направленность настоящей работы на изучение механизмов катализа торфяными гумусовыми кислотами восстановления хинонных группировок в молекулах красителей серосодержащими восстановителями необходимо предполагает освещение вопроса воздействия указанных соединений на реакционную способность самих восстановителей. Безусловно, в первую очередь, это касается ГМС, если иметь в виду только практический аспект. Однако ориентация на детальное изучение выявленного каталитического эффекта не позволяет ограничиться только гидроксимстансульфинатом натрия, для которого не существует простых и надежных методов идентификации продуктов, выделяющихся при его разложении. Требуется дополнительное вовлечение в исследование другого серосодержащего восстановителя хорошо изученного и доступного для анализа какимлибо из высокоинформативных современных методов. ДОТМ, процессы разложения которого легко контролировать спектрофотометрическим методом 7. Первые исследования строения молекул ронгалита и диоксида тиомочевины были проведены вскоре после их синтеза 8. Так, гидроксиметансульфинату натрия, синтезированному в г. НОСНгОЗСЖа. Позднее авторы 9 анализом реакционной способности формальдегидбисульфита доказали, что он имеет строение натриевой соли оксиметилсульфоновой кислоты НОСНгОгЭОЫа. С появлением методов рентгеноструктурного анализа, ИК и КРснектроскопии возникла возможность более точного и подробного исследования строения восстановителей. Впервые эту возможность реализовала Трутер в гг. ГМС является натриевой солью гидроксиметансульфиновой кислоты, в которой сера находится в четырехвалентном состоянии. Достоверность указанных длин связей подтверждается также вычислениями соответствующих величин по атомным радиусам. Рентгеноструктурный анализ диоксида тиомочевины впервые осуществлен авторами работы . Результатом анализа явилось заключение, что по структуре молекула ДОТМ весьма близка молекуле ГМС.