Взаимодействие глицина с гидрогелем на основе сополимера акриламида и акрилата калия - Елизавета Романовна Каширцева; Анастасия Владимировна Сафронова; Владимир Юрьевич Хохлов; Оксана Николаевна Хохлова (Сорбционные и хроматографические процессы, 2022)
С целью получения ряда данных о возможности поглощения аминокислот суперабсорбентами и влиянии температуры при проведении сорбционного процесса на величину поглощения исследовано взаимодействие глицина гидрогелем на основе сополимера акриламида и акрилата калия при 296 и 280 К в водных растворах в диапазоне концентраций 0.005-0.1 моль/дм3.Установлено, что при температуре 280 К количество поглощенного глицина меньше по сравнению с сорбцией при 296 К. Показано, что зависимость коэффициента распределения от равновесных концентраций глицина проходят через максимумы. Рост коэффициента распределения связан с накоплением аминокислоты в фазе сорбента при низких концентрациях раствора, в дальнейшем происходит заполнение сорбционных центров и структурирование внутреннего раствора, что приводит к уменьшению коэффициента распределения. Аминокислота в водном растворе находится в виде биполярного иона, исключается перезарядка системы «функциональная группа-противоион» в данных условиях, таким образом предполагается поглощение по механизму необменной сорбции. Основываясь на предположении о том, что сорбционным центром в данной сорбционной системе будет СООК-группа, не способная к обмену в данных условиях, термодинамическое описание провели согласно представлениям о стехиометричности процесса.Рассчитаны коэффициенты активности, термодинамические константы и дифференциальные энергии Гиббса, которые имеют отрицательные значения, что свидетельствует о самопроизвольности и энергетической выгодности процессов. Необходимо отметить, что изменение данной величины во всех системах при сорбции исследуемой аминокислоты происходит в диапазоне значений от -13 до -5 кДж/моль, что свидетельствует о слабом взаимодействии поглощаемой аминокислоты с фазой гидрогеля.С использованием программы Gaussian 09W методом гибридного функционала плотности B3LYP в базисе 6-31G++(d,p) было проведено моделирование набухания гидрогеля, с варьированием количества молекул воды от 9 до 15, приходящихся на функциональную группу. Проведенное квантово-химическое моделирование показывает, что поглощение глицина гидрогелем сопровождается перераспределением молекул воды между аминокислотой и функциональными группами гидрогеля.