Изучение процессов адсорбционно-десорбционных взаимодействий фосфатов кальция и

К.
2 курс, ХХМ-601-О
Научный руководитель:
Голованова О.А., проф., д.г.-м.н.
ОмГУ им. Ф.М. Достоевского

Кафедра неорганической химии

Омск 2018

при варьировании рН раствора.
Задачи:
Синтез брушита и гидроксилапатита, изучение их

свойств;
Изучение адсорбционного взаимодействия аминокислот на поверхности брушита и гидроксилапатита;
Установление десорбционного взаимодействия аминокислот с поверхностями брушита и гидроксилапатита;
Определение адсорбционно-десорбционного взаимодействия аминокислот с поверхностями смесей на основе брушита и гидроксилапатита.

→ Ca10(PO4)6(OH)2 + 20NH4NO3 + 6H2O
Условия эксперимента:
С[Са(NO3)2] = 83,5

ммоль/л;
C[Nа2НРО4] = 50 ммоль/л;
рН = 12.00 (± 0.05); время кристаллизации - 48 ч.

Схема синтеза брушита

Основная реакция:
CaX2 + M2HPO4 + 2Н2О → CaHPO4∙2Н2О ↓ + 2MX
Условия эксперимента:
С[Са(NO3)2] = 83,5 ммоль/л;
C[Nа2НРО4] = 50 ммоль/л;
рН = 5.50 (± 0.05); время кристаллизации - 48 ч.

20, 25, 30 ммоль/л;
рН = 5.00, 5.50, 6.00, 7.00, 7.50,

8.00 (± 0.05); время контакта- 48 ч.

Аминокислоты:

30-минутное встряхивание

Схема адсорбционного эксперимента

Условия эксперимента:
рН = 5.00÷8.00 (± 0.05); время контакта- 7 дн.

Схема десорбционного эксперимента

и оптической спектроскопии брушита
СaHPO4*2H2O

адсорбции, описываемые моделями Лэнгмюра и Фрейндлиха, для адсорбции глицина на

брушите при варьировании pН

Адсорбционный эксперимент глицина на брушите

желтый,
О – красный
N – синий, Н – белый
а, b

– водородная связь

гидроксилапатита

Фотография образца гидроксилапатита
Са10(РО4)6(ОН)2
Дифрактограмма синтезированного образца гидроксилапатита

адсорбции, описываемые моделями Лэнгмюра и Фрейндлиха, для адсорбции глицина на

гидроксилапатите при варьировании pН

Адсорбционный эксперимент глицина на гидроксилапатите

желтый,
О – красный
N – синий, Н – белый
а, b

– водородная связь

пролин

кислота<глицин.
Гидроксилапатит десорбция: глутаминовая кислота< аспарагиновая кислота<аланин<пролин<аргинин=глицин.

Определен знака заряда поверхности брушита методом электрофореза – положительный. Изучено

его динамическое растворение в трис-буфере.
Исследована адсорбция аминокислот на брушите и показано, что для глицина, аланина, аспарагиновой и глутаминовой кислот максимальная адсорбция происходит при рН = 7,50 ± 0,05, а для аргинина при рН= 8,00 ± 0,05, пролина при рН = 5,00 ± 0,05.
Установлено, что адсорбция глицина, аспарагиновой и глутаминовой кислот адсорбция описывается моделью Фрейндлиха; а аланина, пролина и аргинина адсорбция - моделью Лэнгмюра. Рассчитанные значения энергии Гиббса адсорбции согласуются со значениями максимальной адсорбции.
Проведена десорбция аминокислот с поверхности брушита, установлено, что десорбция достигает предела при рН близком к изоэлектрической точке аминокислоты.
Осуществлен синтез гидроксилапатита, строение которого подтверждено методами РФА и ИК-спектроскопии. Определены их параметры кристаллических решеток: a = 9.426±0.002 Å, с = 6.892±0.002 Å и рассчитаны размеры кристаллитов D = 15,3 нм. Определен знака заряда поверхности гидроксилапатита методом электрофореза – положительный. Изучено его динамическое растворение в трис-буфере.

для глицина происходит при рН = 7,50 ± 0,05; аланина

и пролина при рН = 6,00 ± 0,05; аргинина при рН = 5,00-6,00 ± 0,05; аспарагиновой кислоты при рН = 8,00 ± 0,05; глутаминовой кислоты при рН = 5,00 ± 0,05.
Установлено, что адсорбция аминокислот описывается моделью Лэнгмюра. Рассчитанные значения энергии Гиббса адсорбции согласуются со значениями максимальной адсорбции.
Проведена десорбция аминокислот с поверхности гидроксилапатита, установлено, что десорбция достигает предела при рН близком к изоэлектрической точке аминокислоты.
Проведен адсорбционный эксперимент аминокислот на поверхностях смесей на основе брушита и гидроксилапатита при рН = 7,40 ± 0,05 и установлено, что для глицина, пролина и глутаминовой кислоты максимальная адсорбция наступает при соотношении брушита : гидроксилапатита равном 75%:25%, а для аспарагиновой кислоты при соотношениях брушита и гидроксилапатита равных 25%:75% и 50%:50%.
Проведен адсорбционно-десорбционный эксперимент аминокислот на поверхностях смесей на основе брушита и гидроксилапатита при рН = 7,40 ± 0,05 и установлено, что десорбция пролина и аспарагиновой кислоты, а также глицина при соотношении смеси 50:50 достигают предельного значения.
Получено, что скорость растворения смесей брушит : гидроксилапатит в трис-буфере увеличивается, при увеличении содержания брушита в смеси.

в) глицин, г) аланин

Аминокислоты:

синий, Н – белый
а, b – водородная связь