Спосіб одержання полімерної мембрани для адсорбування сполук фенолів у водних розчинах

Реферат: Спосіб одержання полімерної мембрани для адсорбування сполук фенолів у водних розчинах включає приготування суміші зшивача три(етиленгліколь)-диметакрилату, пластифікатора олігоуретанакрилату, матриці, функціонального мономера, додавання до неї пороутворювача поліетиленгліколю ММ20000, ініціатора полімеризації, розчинника диметилформаміду і подальшу полімеризацію одержаної суміші. При цьому беруть як матрицю о-гідроксифенол або його похідні, як функціональний мономер - етиловий ефір уроканової кислоти, як ініціатор полімеризації - азобісізобутиронітрил, додають каталізатор - сіль СuСl2•2Н2О і проводять полімеризацію реакційної суміші за температури 80 °C впродовж 12 годин. UA 112239 U (12) UA 112239 U UA 112239 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів одержання полімерних мембран на основі ненасичених кислот та їх похідних і призначених для селективної адсорбції речовин і застосування в аналітичній хімії і біохімії, в установах по екологічному моніторингу, в медицині та ін. Відомі способи одержання за принципом молекулярного імпринтингу полімерних мембран, селективних до різних токсинів. Для цього готують мономерну суміш, основними компонентами якої є акрилатні сполуки і функціональний мономер - метакрилова кислота [1] або діетиламіноетилметакрилат [2]. До суміші додають також матрицю (сполуку, яку адсорбують із розчину) токсини атразин [1] або афлатоксин [2]. Потім суміш полімеризують. Одержані полімерні мембрани селективно адсорбують із розчинів тільки вищевказані токсини. Але вони не адсорбують сполуки орто-гідроксифенолу (о-ГФ) із їх водних розчинів та не можуть бути застосовані для їх визначення. Найбільш близьким до заявленої корисної моделі є спосіб одержання полімерної мембрани для адсорбування і визначення фенолу, який здійснюють за принципом молекулярного імпринтингу, згідно з яким готують суміш пластифікатора олігоуретанакрилату (ОУА) і зшивача три(етиленгліколь) диметакрилату (ТЭДМ), до неї додають пороутворювач поліетиленгліколь ММ20000 (ПЕГ), ініціатор полімеризації кеталь, розчинник диметилформамід (ДМФ), матрицюфенол і функціональний мономер (ФМ) - речовину, вибрану із групи: ітаконова кислота, 2акриламідо-2-метил-1-пропансульфонова кислота, метакрилова кислота, акриламід. Після розчинення всіх компонентів суміші її полімеризують, формуючи мембрану у вигляді плівки [3]. Полімерна мембрана за цим способом переважно адсорбує сполуки фенолу, що містять один гідроксил в бензольному кільці. Але вона практично не адсорбує сполуки фенолу, які містять ОН-групи в орто-положенні до фенольного гідроксилу, а саме, о-гідроксифенол (катехол) та його похідні, наприклад, 2,3-дигідроксифенол (пірогалол) та ін. Задачею корисної моделі є розробка способу одержання полімерної мембрани за принципом молекулярного імпринтингу, який дозволяє адсорбувати о-гідроксифеноли із водних розчинів та визначати їх вміст. Поставлена задача вирішується тим, що за способом одержання полімерної мембрани, що включає приготування суміші зшивача три(етиленгліколь)-диметакрилату, пластифікатора олігоуретанакрилату, матриці, функціонального мономера, додавання до неї пороутворювача поліетиленгліколю ММ20000, ініціатора полімеризації, розчинника диметилформаміду і подальшу полімеризацію одержаної суміші, згідно з корисною моделлю, беруть як матрицю огідроксифенол або його похідні, як функціональний мономер - етиловий ефір уроканової кислоти (ЕУК), як ініціатор полімеризації - азобісізобутиронітрил (АБН), додають каталізатор сіль СuСl2•2Н2О і проводять полімеризацію реакційної суміші за температури 80 °C впродовж 12 годин. Спосіб здійснюють за принципом молекулярного імпринтингу. Суть корисної моделі підтверджується прикладами способу одержання і застосування створеної полімерної мембрани і наведеними в таблиці даними по визначенню концентрацій огідроксифенолів у водних розчинах. Приклад 1 способу одержання полімерної мембрани для адсорбування о-гідроксифенолу Готували суміш вагою 1,2012 г ТЕДМ і ОУА із співвідношенням (85:15) % ваг. відповідно. До неї додавали 0,0069 г о-ГФ, 0,0619 г ЕУК, 0,1895 г ПЕГ і 1,25 г ДМФ і всю суміш ретельно перемішували. Потім до суміші додавали 0,1068 г АБН і 0,134 г СuСl2•2Н2О і всю масу витримували за температури 60 °C до повного розплавлення ПЕГ. Полімеризацію проводили за температури 80 °C впродовж 12 годин у герметичних скляних формах, попередньо оброблених стандартним антиадгезивом. Одержану полімерну плівку піддавали екстракції в апараті Сокслета в етанолі протягом 8 год. для видалення з неї матриці (о-ГФ), СuСl2 і залишків незаполімеризованих компонентів. Далі плівку відмивали в ДМФ та водою. Перед оцінкою каталітичних властивостей плівок їх висушували за температури (45-50)°С до сталої ваги. Приклади 2-5 реалізації способу наведені в таблиці. Визначення о-гідроксифенолів у водних розчинах за допомогою полімерної мембрани згідно з запропонованим способом. Полімерна мембрана є основою селективного елемента портативного сенсорного пристрою для експрес-визначення о-гідроксифенолів у водних розчинах. Принцип кількісного визначення о-ГФ в даному приладі оснований на здатності полімерної мембрани до каталітичного окислення адсорбованого о-ГФ з виділенням кисню, зміна концентрації якого реєструється приладом. Концентрацію кисню вимірювали за допомогою універсального киснеміру та кисневого електрода MERA-ELWRO 5221 та 5972, відповідно, який працює за принципом гальванічного 1 UA 112239 U 5 10 15 елемента із срібним катодом і цинковим анодом. Розчинений в зразку кисень відновлюється на катоді, а на аноді одночасно окислюється цинк. Інтенсивність струму, що виникає в гальванічному елементі, прямо пропорційна парціальному тиску кисню, розчиненому в досліджуваному зразку. В приладі фіксується цей сигнал напруги (сенсорний відгук), величина якого має прямий графічний зв'язок з концентрацією о-ГФ в розчині. Як видно із таблиці, спосіб, що заявляється, дозволяє адсорбувати і визначати сполуки огідроксифенолу із водних розчинів (приклад 1, 2, 4). Але повнота визначення концентрації о-ГФ суттєво зменшується при зменшенні вмісту ФМ в складі мембрани (приклад 2к). При збільшенні вмісту ФМ порівняно з прикладами 1 і 4 спостерігається втрата механічної міцності мембрани в результаті утворення жорсткої сітки при полімеризації і підвищення її крихкості. Використання в портативній сенсорній системі полімерної мембрани за найближчим аналогом демонструє відсутність сенсорного відгуку на присутність о-ГФ, який було попередньо введено у водний розчин. Це свідчить про відсутність адсорбції о-ГФ і його похідних мембраною за найближчим аналогом, а також неможливість визначати ці сполуки в умовах способу, що заявляється. Таблиця Визначення концентрації о-гідроксифенолів за допомогою полімерної мембрани, одержаної запропонованим способом з використанням портативного сенсорного пристрою Склад полімерної мембрани згідно з корисною моделлю №№ прикладів ТЕДМ + ОУА, г 1 2к 3к 1,2012 1,2012 1,2012 4 1,2012 5 0,3447 Концентрація* огідроксифенолів в розчині, мМ СпіввідношенКаталіза- ня Матриця: Ініціатор ФМ, вагов. тор МаксиМініМатриця г ФМ ЕУК, г ПЕГ + ДМФ, г полімериСuСl2•2Н2О, мальна мальна зації АБН, г г О-ГФ, 0,0069 0,0619 0,1895+1,2500 0,1068 0,134 1,00:8,97 5,00±0,08 0,063 0,0069 0,0486 0,1895+1,2500 0,1068 0,134 1,00:7,05 2,34±0,06 0,098 0,0069 0,0750 0,1895+1,2500 0,1068 0,134 1,00:10,83 Плівка кришиться 2,3дігідрокси0,0619 0,1895+1,2500 0,1068 0,134 1,00:8,97 5,07±0,05 0,072 фенол, 0,0069 За найближчим аналогом Ітаконова Прилад не фіксує кислота Кеталь, наявність оФенол, 0,020 0,460 1:2 (молі) або інші 0,002 гідроксифенолів в 0,0553 розчині * В розчин введено 5,00 мМ визначуваної сполуки о-гідроксифенолів 20 25 Джерела інформації: 1. Т.А. Sergeyeva, S.A. Piletsky, E.V. Piletska at al. - In situ formation of porous molecularly imprinted polymer membranes // Macromolecules. - 2003. V. 36. P. 7352-7357. 2. Т.А. Сергеева, О.В. Пілецька, О.О. Бровко та ін. - Афлатоксин-селективні молекулярноімпринтовані полімерні мембрани на основі акрилатполіуретанових напів-ВПС // Укр.біохім.ж. 2007. Т. 79. № 5. С. 109-115. 3. Л.А. Горбач, О.А. Слінченко, О.О. Бровко та ін. - Спосіб одержання полімерної мембрани для визначення токсинів у водних розчинах // Пат. Укр. на кор. мод. № 46912, 11.01.2010. найближчий аналог. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Спосіб одержання полімерної мембрани для адсорбування сполук фенолів у водних розчинах, що включає приготування суміші зшивача три(етиленгліколь)-диметакрилату, пластифікатора олігоуретанакрилату, матриці, функціонального мономера, додавання до неї пороутворювача поліетиленгліколю ММ20000, ініціатора полімеризації, розчинника диметилформаміду і подальшу полімеризацію одержаної суміші, який відрізняється тим, що беруть як матрицю огідроксифенол або його похідні, як функціональний мономер - етиловий ефір уроканової кислоти, як ініціатор полімеризації - азобісізобутиронітрил, додають каталізатор - сіль СuСl2•2Н2О і проводять полімеризацію реакційної суміші за температури 80 °C впродовж 12 годин. 2 UA 112239 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3