Исследование кинетики сорбции витамина В12 лантан-модифицированным бентонитом

Сабухи Ильич  Нифталиев; Надежда Яковлевна  Мокшина; Максим Сергеевич  Игумнов; Светлана Егоровна  Плотникова; Петр Евгеньевич  Белоусов; Ксения Борисовна  Ким

doi:10.17308/sorpchrom.2025.25/12800

Сабухи Ильич Нифталиев Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж
Надежда Яковлевна Мокшина Елецкий государственный университет имени И. А. Бунина, Елец, ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», Воронеж
Максим Сергеевич Игумнов Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Елецкий государственный университет имени И. А. Бунина, Елец
Светлана Егоровна Плотникова Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж
Петр Евгеньевич Белоусов Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской ака-демии наук, Москва
Ксения Борисовна Ким Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж

DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2025.25/12800

Ключевые слова: сорбция, бентонит, витамин B12, кинетика, лантан.

Аннотация

Модификация бентонита осуществлялась насыщением раствором нитрата лантана (0.7 мг/см³), с последующим промыванием и сушкой. Для анализа сорбционных свойств использовались УФ-спектрофотометрия (λ=361 нм) и расчет статической сорбционной емкости. Кинетика адсорбции моделировалась уравнениями псевдо-первого и псевдо-второго порядка.

Модификация бентонита лантаном значительно улучшила сорбционную способность (до 0.3579 мкмоль/г) и скорость адсорбции. Кинетический анализ показал, что модель псевдо-второго порядка лучше описывает процесс адсорбции как для исходного, так и для модифицированного образцов. Хемосорбционный механизм подтверждается высокой степенью адекватности модели (R²> 0.9999). Природный бентонит продемонстрировал более низкую сорбционную емкость (0.1159 мкмоль/г) и скорость сорбции.

Цель работы: исследование кинетики сорбции витамина B₁₂ на природном и модифицированном лантаном бентоните, а также анализ механизма адсорбции. Модификация бентонита ионами лантана значительно повышает эффективность сорбции витамина B₁₂. Усовершенствованный сорбент перспективен для применения в биомедицинских и экологических процессах благодаря высокой селективности и сорбционной емкости.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Сабухи Ильич Нифталиев, Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж

заведующий кафедрой неорганической химии и химической технологии, д.х.н., профессор, Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия

Надежда Яковлевна Мокшина, Елецкий государственный университет имени И. А. Бунина, Елец, ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», Воронеж

профессор кафедры химико-биологических дисциплин и фармакологии, д.х.н., Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина, Елец; профессор кафедры физики и химии ВУНЦ «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», Воронеж, Россия

Максим Сергеевич Игумнов, Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Елецкий государственный университет имени И. А. Бунина, Елец

аспирант кафедры химико-биологических дисциплин и фармокологии, Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина, Елец, ассистент кафедры неорганической химии и химической технологии, Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия

Светлана Егоровна Плотникова, Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж

доцент кафедры неорганической химии и химической технологии, к.х.н., Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия

Петр Евгеньевич Белоусов, Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской ака-демии наук, Москва

к.г.-м.н., с.н.с., Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва, Россия

Ксения Борисовна Ким, Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж

доцент кафедры неорганической химии и химической технологии, к.х.н., Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия

Литература

Lupaşcu T., Petuhov O., Ţîmbaliuc N., Cibotaru S., Rotaru A. Adsorption Capacity of Vitamin B12 and Creatinine on Highly-Mesoporous Activated Carbons Obtained from Lignocellulosic Raw Materials. Molecules. 2020; 25: 3095. https://doi.org/10.3390/molecules25133095

Keith ó Proinsias, Giedyk M., Gryko D. Vitamin B12: Chemical Modifications. Chem. Soc. Rev. 2013; 42: 6605-6619. https://doi.org/10.1039/C3CS60062A

Pardo-Cabello A., Manzano-Gamero V., Puche-Cañas E. Vitamin B12: For More Than Just the Treatment of Megaloblastic Anemia? Revista Clínica Española. 2023; 223(2): 114-119. https://doi.org/10.1016/j.rceng.2022.11.004

Fedosov S.N., Nexo E., Heegaard C.W. Kinetics of Cellular Cobalamin Uptake and Conversion: Comparison of Aquo/Hydroxocobalamin to Cyanocobalamin. Nutrients. 2024; 16(3): 378. https://doi.org/10.3390/nu16030378

Fidaleo M., Tacconi S., Sbarigia C., Passeri D., Rossi M., Tata A.M., Dini L. Cur-rent Nanocarrier Strategies Improve Vitamin B12 Pharmacokinetics, Ameliorate Patients’ Lives, and Reduce Costs. Nanomaterials. 2021; 11(3): 743. https://doi.org/10.3390/nano11030743

Ni X., Li Z., Wang Y. Adsorption Characteristics of Anionic Surfactant Sodium Dodecylbenzene Sulfonate on the Surface of Montmorillonite Minerals. Frontiers in Chem-istry. 2018; 6: Article 390. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00390

Yamini Y., Tahmasebi E., Ranjbar L. Magnetic Nanoparticle-Based Solid-Phase Ex-traction of Vitamin B12 from Pharmaceutical Formulations. Biological Trace Element Re-search. 2011; 147(1-3): 378-385. https://doi.org/10.1007/s12011-011-9299-z

Zykov A.V., Korenman Y.I., Mokshina N.Y. Extraction Separation of B-Group Vita-mins Using Synthetic Water-Soluble Polymers. Analytics and Control. 2011; 15(1): 96-101 (In Russ.).

Separation and Purification of Vitamin B12. Available at: https://www.seplite.com/separation-and-purification-of-vitamin-b12/ (accessed 20 No-vember 2024).

Flieger J., Żuk N., Pasieczna-Patkowska S., Flieger M., Panek R., Klepka T., Franus W. Optimization of Cyanocobala-min (Vitamin B12) Sorption onto Mesoporous Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles. Molecules. 2024; 29(9): 2094. https://doi.org/10.3390/molecules29092094

Belousov P., Rumyantseva A., Kim K., Pokidko B., Milyutin V., Izosimova Y., Tyupina E. The Use of Natural Filtration Sorbents to Solve the Safety Problems of In-dustrial Pollution Facilities. Reliability: Theory & Applications. 2023; 18(SI5(75): 582-587. https://doi.org/10.24412/1932-2321-2023-575-582-587

Niftaliev S., Peregudov Y., Mokshina N., Mejri R., Saranov I. Effect of Thermal Ac-tivation of Glauconite on Its Moisture and Oil Absorption Capacity. Ecology and Industry of Russia. 2019; 23(7): 42-47 (In Russ.). https://doi.org/10.18412/1816-0395-2019-7-42-47

Peregudov Y.S., Mejri R., Gorbunova E.M., Niftaliev S.I. Glauconite-Based Sorbents for Skimming Oil and Oil Products. Kondensi-rovannye Sredy i Mezhfaznye Granitsy = Con-densed Matter and Interphases. 2020; 22(2): 257-265. https://doi.org/10.17308/kcmf.2020.22/2852

Yaghoobi-Rahni S., Rezaei B., Mirghaffari N. Bentonite Surface Modification and Characterization for High Selective Phos-phate Adsorption from Aqueous Media and Its Application for Wastewater Treatments. Jour-nal of Water Reuse and Desalination. 2017; 7(2): 175-186. https://doi.org/10.2166/wrd.2016.212

Javed I., Al-Sabahi J.N., Nadeem F., Jilani M.I. Adsorption of Dyes Through Ben-tonite and Zeolite-Based Composite Materials – A Comprehensive Review. IJCBS. 2018; 13: 58-69.

Krupskaya V., Zakusin S., Tyupina E., Dorzhieva O., Zhukhlistov A., Belousov P., Timofeeva M. Experimental study of montmo-rillonite structure and transformation of its properties under treatment with inorganic acid solutions. Mineral. 2017; 7: 49. https://doi.org/10.3390/min7040049

Krupskaya V., Novikova L., Tyupina E., Belousov P., Dorzhieva O., Zakusin S., Kim K., Roessner F., Badetti E., Brunelli A., Belchinskaya L. The influence of acid modifi-cation on the structure of montmorillonites and surface properties of bentonites. Appl. ClaySci. 2019; 172: 1-10. https://doi.org/10.1016/j.clay.2019.02.001

Krupskaya V.V., Zakusin S.V., Tyupi-na E.A., Dorzhieva O.V., Chernov M.S., By-chkova Y.V. Transformation of the montmoril-lonite structure and its adsorption properties due to the thermochemical treatment. Geohim-ia. 2019; 64(3): 300-319. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0016-7525643300-319

Ren W.-X., Chen H.-B. Finite Ele-ment Model Updating in Structural Dynamics Using Response Surface Method. Engineering Structures. 2010; 32(8): 2455-2465. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2010.04.019

Kuroki V., Bosco G.E., Fadini P.S., Mozeto A.A., Cestari A.R., Carvalho W.A. Use of La(III)-Modified Bentonite for Effective Phosphate Removal from Aqueous Media. Journal of Hazardous Materials. 2014; 274: 124-131. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.03.023

Fu C., Zuo Y., Li Y., Li B., Liu C., Liu D., Fu Y., Yin Y. Fabrication of Lantha-num/Chitosan Co-Modified Bentonite and Phosphorus Removal Mechanism from Low-Concentration Landscape Water. Water Sci-ence and Technology. 2022; 86(5): 1017-1033. https://doi.org/10.2166/wst.2022.251

Rucker R.B., Suttie J.W., McCormick D.B., Machlin L.J. Handbook of Vitamins. 3rd ed., New York, 2001, 616 p.

Raux E., Schubert H.L., Warren M.J. Biosynthesis of Cobalamin (Vitamin B12): A Bacterial Conundrum. Cellular and Molecular Life Sciences. 2000; 57(13-14): 1880-1893. https://doi.org/10.1007/PL00000670

GOST 21216-2014. Sy`r`e glinistoe. Metody` ispy`tanij : mezhgosudarstvenny`j standart : data vvedeniya 2015-07-01 / Mezh-gosudarstvenny`j sovet po standartizacii, metrologii i sertifikacii. – Izd. oficial`noe. – Moskva : Standartinform, 2015. – 43 p. (In Russ.)

Tessier A., Campbell P.G.C., Bisson M. Sequential Extraction Procedure for the Speciation of Particulate Trace Metals. Analyti-cal Chemistry. 1979; 51(7): 844-851. https://doi.org/10.1021/ac50043a017

Andryushchenko N.D., Safonov A.V., Babich T.L., et al. Sorption Characteristics of Filter Barrier Materials in Upper Aquifers Con-taminated with Radionuclides. Radiochemistry. 2017; 59(4): 361-370 (In Russ.)

Kailachakov P.E., Doynikova O.A., Belousov P.E., Vikentyev I.V. A Unique Rhe-nium Deposit in Carboniferous Coal-Bearing Sands of the Russian Platform. Report 2. Min-eralogy of Ores. Lithology and Mineral Re-sources. 2020; 4: 337-370 (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0024497X20040023

Tian S., Jiang P., Ning P., Su Y. En-hanced Adsorption Removal of Phosphate from Water by Mixed Lanthanum/Aluminum Pil-lared Montmorillonite. Chemical Engineering Journal. 2009; 151(1-3): 141-148. https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.02.006

Zhang Y., Zhou F., Wang W., Guo H., Liu M., Zhu H., Sun H. Recyclable Adsorbents Based on Fe₃O₄ Nanoparticles on Lanthanum-Modified Montmorillonite for the Efficient Phosphate Removal. IET Nanobiotechnology. 2020; 14(6): 527-536. https://doi.org/10.1049/iet-nbt.2020.0012

Wu M., Zhao M., Li X., Liang J., Xue Y. Montmorillonite-Modified Stabilizing SA/CMC Gel Spheres Cross-Linked by Lan-thanum for Tetracycline Hydrochloride Re-moval. Journal of Water Process Engineering. 2023; 56: 104563. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2023.104563

Akbari Alavijeh M., Nasiri Sarvi M., Ramazani Afarani Z. Properties of Adsorption of Vitamin B12 on Nanoclay as a Versatile Carrier. Food Chemistry. 2017; 219: 207-214. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.09.140

Ramazani Afarani Z., Nasiri Sarvi M., Akbari Alavijeh M. Modification of Montmo-rillonite Nanolayers as a pH-Responsive Carri-er of Biomolecules: Delivery of Vitamin B12. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2018; 1-9. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2018.01.002