Влияние температуры на необменную сорбцию ароматических аминокислот анионообменником АВ-17-8

Аннотация

Аннотация. Исследовалось равновесие в системах ароматическая аминокислота (триптофан, фенилаланин, тирозин и гистидин) – анионообменник АВ-17-8 (Cl^-) при различных температурах. Температурный интервал составлял 277-343 К для выявления влияния как повышенной, так и пониженной температуры на сорбционное равновесие. Изотермы сорбции получены при 277, 293 и 343 К. Термодинамическое описание сорбционных систем проводилось с использованием подхода, основанного на представлении о стехиометричности процесса сорбции. Рассчитаны интегральные и дифференциальные энергетические характеристики, компенсационный эффект между энтальпийной и энтропийной составляющими для рассматриваемых сорбционных систем. Изменение температуры приводит к изменению физико-химических свойств исследуемых сорбатов и сорбента. В диапазоне температур 277-243 К содержание растворителя в фазе сорбента практически не изменяется. Экспериментально установлено низкое содержание растворителя при температуре 333 К и увеличение его количества при 343 К. Учитывалось, что при различных температурах происходит изменение констант ионизации функциональных групп и областей существования ионных форм аминокислот, но изменения механизма сорбции не происходит, поскольку не происходит перезарядки аминокислот.

Установлено, что для триптофана и фенилаланина процесс является экзотермическим. С повышением температуры происходит снижение количества сорбированного вещества. Энергия поглощения невелика за счет выраженного компенсационного эффекта энтальпийного и энтропийного факторов, дифференциальная энергия Гиббса практически не зависит от температуры за счет стабилизирующего действия гидрофобных сил в фазе сорбента. Для малорастворимой аминокислоты тирозина при повышении температуры от 277 до 293 К наблюдается незначительное увеличение сорбции, а при дальнейшем повышении – падение до следовых количеств. В интервале температур 277-293 К процесс сорбции характеризуется формированием пересыщенного раствора в фазе сорбента и является эндотермическим. Сорбции гидрофильного гистидина увеличивается при повышении температуры, что коррелирует с содержанием растворителя в фазе сорбента, в том числе с низким содержанием при 333 К. Процесс сорбции гистидина является эндотермическим, характеризуется сильной зависимостью дифференциальной энергии Гиббса от температуры и отсутствием компенсационного эффекта между энтальпийной и энтропийной составляющими.