Влияние рН среды на связывание ионов тяжелых металлов гуминовыми веществами и гиматомелановыми кислотами торфов

Е.Д. Дмитриева, К.В. Сюндюкова, М.М. Леонтьева, Н.Н. Глебов

Тульский государственный университет, г. Тула, 300012, Россия

Полный текст PDF

Аннотация

Методом потенциометрического титрования определены значения констант диссоциации кислых групп (–COOH и –OH) гуминовых веществ и гиматомелановых кислот. Показано, что гиматомелановые кислоты обогащены фенольными группами по сравнению с исходными гуминовыми веществами. Растворимость гуминовых веществ и гиматомелановых кислот при различных значениях pH не зависит от их происхождения. В отсутствие ионов металлов максимальное содержание гуминовых веществ в растворе при рН 4-5. Понижение рН резко снижает растворимость гуминовых веществ, полное осаждение макромолекул гуминовых веществ, происходит при рН 3 ± 1. В присутствии ионов металлов содержание гуминовых веществ и гиматомелановых кислот в растворе уменьшается за счет образования комплексов гуминовое вещество – ионы металла. Максимальное связывание катионов металлов с гуминовыми веществами черноольхового низинного торфа наблюдается при рН 4–7, сфагнового переходного торфа  – 3.5–4. Связывание гуминовых веществ с ионами свинца происходит в фазе осадка из-за выпадения в осадок нерастворимых гуматов свинца, а с ионами цинка преимущественно в фазе раствора с образованием растворимых гуматов. Дополнительное депротонирование фенольных групп, входящих в состав гиматомелановых кислот, с ростом рН увеличивает их связывающую способность в фазе раствора по отношению к ионам цинка.

Ключевые слова: гуминовые вещества, гиматомелановые кислоты, тяжелые металлы, сорбция, связывающая способность, влияние рН

Литература

1. Орлов Д.С. Гуминовые вещества в биосфере // Сорос. образ. журн. –1997. – № 2. – С. 56–63.
2. Заварзина А.Г. Взаимодействие гуминовых кислот различного происхождения с ионами металлов и минеральными компонентами почв: Автореф. … канд. хим. наук. – М., 2000. – 23 с.
3. Попов А.И. Гуминовые вещества: свойства, строение, образование. – СПб.: Изд-во С.- Петерб. ун-та, 2004. – 248 с.
4. Патент № 2122414 РФ. Способ получения препарата на основе гиматомелановых кислот низкоминерализованных иловых сульфидных грязей для физиотерапии / Ф.Н. Гильмиярова, А.И. Агапов, Н.П. Авакумова. – № 97106909, заявл. 18.04.1997, опубл. 27.11.1998, Бюл. № 33.
5. Siundiukova K.V., Dmitrieva E.D., Goryacheva A.A., Muzafarov E.N.  Sorption ability of humic substances from different origin peats of the Tula region in relation to Pb(II) // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2016. – Т. 16, № 6. – C. 788–796
6. ГОСТ 27593-88. Почвы. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 11 с.
7. Заварзина А.Н. Взаимодействие гуминовых кислот различного происхождения с ионами металлов и минеральными компонентами почв: Дис. … канд. хим. наук. – М., 2000. – 133 с.
8. Перминова И.В. Анализ, классификация и прогноз свойств гуминовых кислот: Дис. … д-ра хим. наук. – М., 2000. – 359 с.
9. De Paolis F., Kukkonen J. Binding of organic pollutants to humic and fulvic acids: influence of pH and the structure of humic material // Chemosphere. – 1997. – V 34, No 8. – P. 1693–1704.
10. Dmitrieva E., Efimova E., Siundiukova K.,  Perelomov L. Surface properties of humic acids from peat and sapropel of increasing transformation // Environ. Chem. Lett. – 2015. – V. 13, No 2. – P. 197–202. – doi: 10.1007/s10311-015-0497-3.
11. Бойкова О.И., Волкова Е.М. Химические и биологические свойства торфов Тульской области // Изв. Тул. гос. ун-та. Естеств. науки. – 2013. – № 3. – C. 253–264.
12. Платонов В.В., Дмитриева Е.Д., Проскуряков В.А., Сыпченко А.Я., Хадарцев А.А. Биологическая активность сапропеля и препаратов на его основе. – ТГПУ-СПб., 2003. – 20 с. Деп. В ВИНИТИ 03.07.2003. № 1262 В.
13. Заварзина А. Г., Демин В. В. Кислотно-основные свойства гуминовых кислот различного происхождения по данным потенциометрического титрования // Почвоведение. – 1999. – № 10. – С. 1246–1254
14. Ненахов Д.В., Котов В.В., Стекольников К.Е., Селеменев В.Ф., Карпов С.И., Лукин А.Н. Определение состава препаратов гуминовых кислот различной чистоты методами спектроскопии // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2009. – Т. 9, Вып. 5. – С. 665–670.
15. Соколова С.А., Цыплаков С.Е., Котов В.В., Дьяконова О.В., Зяблов А.Н. Определение концентрационных констант устойчивости комплексов ионов тяжелых металлов с гумусовыми кислотами // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2013. – Т. 13, № 2. – C. 162–172.
16. Ненахов Д. В., Котов В. В., Стекольников К. Е. Электромембранная очистка и кислотно-основные свойства гуминовых кислот чернозема выщелоченного // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2009. – Т. 9, № 2. – C. 301–307.
17. Золотов Ю.А. Основы аналитической химии. – М.: Высш. шк., 2002. – 351 с.
18. de Melo B.A.G., Motta F.L., Santana M.H.A. Humic acids: Structural properties and multiple functionalities for novel technological developments // Mater. Sci. Eng.: C. – 2016. – V. 62. – P. 967–974. – doi: 10.1016/j.msec.2015.12.001.
19. Wang S., Hu J., Li J., Dong Y. Influence of pH, soil humic/fulvic acid, ionic strength, foreign ions and addition sequences on adsorption of Pb (II) onto GMZ bentonite // J. Hazard. Mater. – 2009. – V. 167, No 1–3. – P. 44–56. – doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.12.079.
20. Oltra R., Maurice V., Akid R., Marcus P. Local probe techniques for corrosion research. – Woodhead Publ., 2014. – 208 p.
21. Каюгин А.А. Распределение кадмия в модельных системах, содержащих каолинит и гуминовые кислоты: Дис. … канд. хим. наук. – Тюмень, 2009. – 151 с.

Поступила в редакцию

07.02.17

Дмитриева Елена Дмитриевна, кандидат химических наук, доцент кафедры химии

Тульский государственный университет

пр. Ленина 92, г. Тула, 300012, Россия

E-mail: dmitrieva_ed@rambler.ru

Сюндюкова Кристина Викторовна, ассистент кафедры химии

Тульский государственный университет

пр. Ленина 92, г. Тула, 300012, Россия

E-mail: kristina-syundyukova@yandex.ru

Леонтьева Мария Михайловна, магистрант кафедры химии

Тульский государственный университет

пр. Ленина 92, г. Тула, 300012, Россия

E-mail: mani.leontyeva@gmail.com

Глебов Николай Николаевич, магистрант кафедры химии

Тульский государственный университет

пр. Ленина 92, г. Тула, 300012, Россия

E-mail: nikolay.glebov.94@mail.ru

Для цитирования: Дмитриева Е.Д., Сюндюкова К.В., Леонтьева М.М., Глебов Н.Н.  Влияние рН среды на связывание ионов тяжелых металлов гуминовыми веществами и гиматомелановыми кислотами торфов // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2017. – Т. 159, кн. 4. – С. 575–588.

For citation: Dmitrieva E.D., Siundiukova K.V., Leontieva M.M., Glebov N.N. The effect of pH on the binding of heavy metal ions with humic substances and hymatomelanic acids of peats. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2017, vol. 159, no. 4, pp. 575–588. (In Russian)

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.