Использование комплексов полиамфолита этиламнокротонатаакриловой кислоты с поверхностно-активными веществами для извлечения 90Sr

/>МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ИНАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
СЕМИПАЛАТИНСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ ШАКАРИМА
Факультетстроительства и защиты окружающей среды
Кафедра химии иэкспертизы
Допустить к защите в ГАК
Зав.кафедрой: к.х.н., доцент
___________ Яшкарова М.Г.
«____»____________2006 г.
МАГИСТЕРСКАЯДИССЕРТАЦИЯ
Использованиекомплексов полиамфолита этиламнокротоната акриловой кислоты споверхностно-активными веществами для извлечения 90Sr 6N0606, «Химия» специализация «Химиявысокомолекулярных соединений»
Магистрант ________ Кабдыракова А.М.
Научный руководитель: д.х.н., профессор ___________ БимендинаЛ.А..
Нормаконтролер: к.х.н., доцент ___________ КабдукаримоваК.К.
Республика Казахстан г.Семипалатинск, 2006 г.

РЕФЕРАТ
Диссертация изложена на 53 страницах машинописноготекста и включает введение, три раздела основной части (обзор литературы,экспериментальную часть, результаты и их обсуждение), заключение, 2 таблицы, 11рисунков, список использованных источников из 106 наименований, 2 приложений.

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕННЫХ СЛОВ
СИП – Семипалатинский испытательный полигон
ПА – полиамфолит
ПЭ – полиэлектролит
ПАВ – поверхностно-активные вещества
ЭАК/АК – этиламинокротонат/акриловая кислота
ЭАК – этиловый эфир аминокротоновой кислоты
АК – акриловая кислота
АУЭ – ацетоуксусный эфир
ЛСNa – лаурилсульфонат натрия
ЦПБ – цетилпиридиний бромид
ККМ – критическая концентрация мицеллообразования
ИПК – интерполимерный комплекс
ВРП – вводно-растворимые полимеры
ПЭК – полиэлектролитный комплекс
ППК – природные полимерные комплексы
ПЭГ – полиэтилен гликоль
ПДМДААХ – полидиметилдиаллиламмоний хлорид
90Sr — стронций-90
137Cs — цезий-137
239,240Pu — плутоний – 239,240

СОДЕРЖАНИЕ/>/>ВВЕДЕНИЕЛИТЕРАТУРНЫЙОБЗОР1.   Комплексыфункциональных полимеров с поверхностно-активными веществами2.   Применениеполимерных композитов в качестве антидефляционных реагентов3.   Различныеаспекты практического использования комплексов полимер ПАВЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯЧАСТЬ         1.   Характеристикаисходных веществ и растворителей2.   Синтезлинейного полиамфолита3.   МетодыисследованияРЕЗУЛЬТАТЫИ ИХ ОБСУЖДЕНИЕ1.   Физико-химическиеисследования сополимера ЭАК АК и его комплексов с поверхностно-активнымивеществами2.   Изучениевозможности фиксации радионуклидов в поверхностном слое почвы применениемкомплекса полимер — ПАВВЫВОДЫЗАКЛЮЧЕНИЕСПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫПриложение1Приложение2
ВВЕДЕНИЕ
Радиационная обстановка на территории бывшегоСемипалатинского испытательного полигона (СИП), в основном, обусловленапроведением ядерных испытаний (подземными, наземными, воздушными) в течениедлительного времени. Многочисленные испытания ядерных зарядов привели крадиоактивному загрязнению огромной территории, расширили сферу обитанияискусственных радионуклидов и включили их в различные природные циклы:биохимический, гидрохимический, геохимический, атмосферный и пр.Перераспределение активности по поверхности земли на территории полигона иприлегающих к нему районов происходит по сей день. Сильные ветры, пыльные бури,степные пожары, характерные для СИП, способствуют миграции и переносурадиоактивных веществ вместе с частицами почвы на большие расстояния. Врезультате данная территория подвергается вторичному радиоактивному загрязнениюпочвенного покрова. В настоящее время пылевой и водный перенос являютсяосновными путями миграции радионуклидов на СИП.
Наличие радиоактивного загрязнения влечет за собой проникновениярадионуклидов по пищевым цепочкам и ингаляционным путем в организм человека.Поэтому в таких условиях необходимость разработки методов пылеподавления,предотвращающих ветровой и водный перенос радионуклидов и изучение возможностиуправления миграцией радионуклидов в почве является весьма актуальной. Этосвязано в первую очередь с предотвращением внешнего и внутреннего облучениялюдей в местах проведения ядерных испытаний и прилегающих к ним территориях, атакже на территориях, загрязненных в результате аварий на предприятиях,производящих или использующих по роду своей деятельности радиоактивныематериалы.
Обработка почвы антидефляционными композициями с целью пылеподавлениязарекомендовала себя как полезное, более того необходимое звено в цепимероприятий, направленных на предотвращение распространения радиоактивныхзагрязнений и снижения уровня вредных воздействий на человека. Как и для любогомасштабного мероприятия, проводимого в окружающей среде, для пылеподавлениянаряду с оценкой эффективности необходимо изучение всей совокупности возможныхэкологических воздействий его применения. В частности, необходимо изучитьвлияние антидефляционной обработки почв на процессы фиксации и накопления в нихрадионуклидов.
Цели и задачи исследования. Целью работы является изучение возможностиуправления миграцией радионуклидов в почве с помощью применения комплексовполиамфолита этиламинокротоната/акриловой кислоты (ЭАК/АК) споверхностно-активными веществами (ПАВ).
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
—   Синтез полиамфолитаэтиламинокротоната акриловой кислоты.
—   Определениесостава полиамфолита.
—   Определениесостава комплексов полиамфолит-ПАВ.
—   Обработка почвырастворами комплексов и определение содержания радионуклидов по слоямобработанной почвы.
Новизна полученных результатов. Впервые изучено взаимодействие новогополиамфолита ЭАК/АК с ионогенными поверхностно-активными веществами(лаурилсульфонатом натрия (ЛСNa) – анионоактивный ицетилпиридиний бромидом (ЦПБ) – катионоактивный). Определены соотношенияЭАК/АК: ПАВ в момент комплексообразования.
Впервые для изучения направленной миграции (концентрированиерадионуклидов в поверхностном слое почвы) и фиксации радионуклидов в почве былииспользованы комплексы полиамфолита ЭАК/АК с поверхностно-активными веществами.
Научно-практическая значимость. С теоретической точки зрения комплексыполиамфолитов-ПАВ интересны как модельные системы, изучение свойств и структурыкоторых позволяет глубже понять механизмы формирования и функционированияприродных полимерных комплексов (ППК), образуемых биополимерами и биологическиактивными веществами дифильного строения, поскольку из всех известныхсинтетических веществ полиамфолиты ближе всего стоят к искусственным аналогамреальных биологических молекул.
С практической точки зрения исследования подобных систем представляютсамостоятельный интерес в связи с широким диапазоном их применения: в качествефлокулянтов, в гидрометаллургии для концентрирования и выделения различныхионов металлов, коагулянтов структурообразователей почв для предотвращенияпочвенной эрозии и пылеподавления. В свою очередь, пылеподавление нарадиоактивно загрязненных территориях, относится к мероприятиям, обеспечивающимпредотвращение распространения радионуклидов в составе аэрозолей на «чистые»площади, их вторичное и многократное загрязнение.
Исследования, проводимые в ряде стран по изучению возможностипредотвращения пылевого переноса радионуклидов, дают положительные результаты.Предварительные исследования показали, что существует также возможностьперемещения радионуклидов в загрязненной почве к поверхности из более глубокихуровней залегания и фиксация их в достигнутом положении. Это может оказатьсявесьма важным при разработке экономически выгодных технологий утилизациирадионуклидов, консервации, дезактивации и рекультивации почвы загрязненныхучастков территории СИП.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 4 работы, из них 3статьи, 1 тезис доклада на международных и республиканских конференциях.
/>/>ЛИТЕРАТУРНЫЙОБЗОР/>/>1.        Комплексы функциональных полимеров с поверхностно-активными веществами
1.1 Взаимодействие биополимеров споверхностно-активными веществами.
В живой материи белки играют особую роль, так какони представляют собой один из незаменимых ее компонентов.
Установлено, что как химические и физическиесвойства, так и биохимические функции белка в большей степени определяется егоконформацией [/>[1][2] [3]]. Нативные формы белков инуклеиновых кислот характеризуются чрезвычайно специфическими конформациями,которые сравнительно легко могут быть нарушены мягкими методами обработки. Врезультате происходят резкие изменения физических и химических свойств белка,протекающие однако, без изменения их ковалентных связей. Такие измененияобъединены под общим названием «денатурация», представляет большой интерес, таккак проявляют свет на силы, ответственные за сохранение макромолекул в ихнативных конформациях, имеющих столь огромное значение для их биологическихфункций.
Денатурация белка может происходить в значительноймере также при взаимодействии на него различных поверхностно-активных веществ(ПАВ). В связи с этим взаимодействие белков с ПАВ в водных растворах изучаетсядавно.
В настоящее время представления о механизмекомплексообразования в системе белок-ПАВ детализируется. Уже сравнительно давнобыло известно, что взаимодействия белков с ПАВ реализуется, в основном за счетгидрофобных и электростатических взаимодействий. Однакоэти работы имеют феноменологичный характер и посвящены главным образом,определению количества связанного ПАВ для конкретного белка или установлениюконформации белка в присутствии денатурирующего агента.
При значениях рН ниже изоэлектрической точки (ИЭТ)белка анионные детергенты электростатически связываются с катионными группами иприводят их к осаждению. При наличии избытка детергента количество его ионов,связанных с белком, возрастает и становится кратным числу, требующихся длянейтрализации катионных групп. Этот эффект объясняют связыванием с белкомполимолекулярных мицелл детергента, а также взаимодействием парафиновых цепейдетергента с неполярными группами белка. Так, реакция β-лактоглобулина соктилбензосульфонатом идет в три стадии. Сначала несколько молекул детергентасвязывается своим «хвостом», т.е. парафиновыми цепями, с гидрофобными группамибелка. При добавлении большого количества детергента его молекулы связываются«головной частью», т.е. анионом сульфоната. На третьей же стадии образуютсямицеллы. II и III стадиивзаимодействия детергента с белком приводят к улучшению его растворимости вводе.
Катионные ПАВ вызывают осаждение белка в щелочнойобласти рН, когда карбоксильные группы белка имеют максимальный отрицательныйзаряд.
Особенностью действия ПАВ на белки является то,что они оказывают денатурирующее действие при относительно низких концентрацияхпо сравнению с такими низкомолекулярными денатурирующими реагентами, какмочевина и солянокислый гуанидин.
В противоположность мочевине и сходными с нейвеществам ПАВ не конкурируют с пептидными группами за образование водородныхсвязей. Их влияние, следовательно должно ограничиться боковыми цепями, ифизические изменения, индуцируемые ими в белках, в основном, обусловленыизменениями третичной структуры последних.
В показано, что структура белков с высокимсодержанием спиралей обычно изменяется намного меньше под действием детергента,чем структура неспиральных белков. Установлено также, что связываниедодецилсульфоната натрия (ДДС) рибонуклеазой (белок с низким содержаниемспиралей) увеличивается после расщепления дисульфидной связи.
Для определения природы сил, обуславливающихобразование комплекса белок – ПАВ, авторы работ изучали влияние ионной силы ирН раствора на адсорбцию ПАВ белками. Ими показано, что белки, независимо от ихструктуры, связывают одинаковое количество анионного ПАВ – ДДС. Приконцентрации водного раствора ПАВ менее 8*10-4 моль/л около десятиисследованных белков связывают 0,4 г детергента на 1 грамм белка, а при концентрациях детергента более 8*10-4 моль/л количество связанногодетергента резко возрастает и составляет 1,44 г на 1 г белка
Также было замечено, что связывание ДДС не зависитот общей концентрации ПАВ в растворе, а обусловлено изменением концентрации егомономолекулярной фазы. Это позволило авторам этих работ сделать вывод о том,что белки способны связывать только мономерную форму детергента и не связыватьмицеллы.
Как уже подчеркнуто, взаимодействия белков споверхностно-активными веществами реализуются, в основном, за счет гидрофобныхи электростатических взаимодействии.Отмечено, чтохарактер взаимодействия и состав образующихся комплексов могут оказыватьспецифическое влияние различные факторы, в том числе соотношение концентрациибелка и ПАВ, а также фазовое соотношение ПАВ (молекулярное или мицеллярное) врастворе.
В работе для выяснения влияния фазового состоянияПАВ на комплексообразование с белком проведено исследование изотерм связыванияоктилбензолсульфоната натрия альфа-химотрипсином из молекулярных и мицеллярныхрастворов ПАВ. Авторы показали, что насыщение белковой глобулы молекулами ПАВ,т.е. предельное связывание при относительно низких соотношениях ПАВ-белок,достигается для мицеллярного состояния гораздо раньше, чем для молекулярнодисперсного раствора. Объясняют это непосредственным взаимодействием мицеллыПАВ с макромолекулами белка. Так как мицеллы ПАВ и глобулы белка представляютсобой примерно одинаковое по размеру гидратированные частицы лиофильныхдисперсных систем, то в этом случае авторы заключают, речь идет не обадсорбции, а об образовании смешанных ассоциатов, состоящих из мицелл и глобулыбелка.
Отмечено, что на начальных стадиях взаимодействияопределяющим является электростатическое взаимодействие. Локализация большогочисла молекул ПАВ в близи макромолекулы белка обеспечивают быстрое итермодинамически наиболее выгодное взаимодействие молекул детергента с белком.Кооперативное возникновение мест связывания вызывает конформационный переходполипептидной цепи и возникновение смешанных мицелл, в состав которых входитполипептидная цепь с более рыхлой клубкообразной пространственной укладкой имицеллы, связанные с боковыми группами полипептидной цепи за счет гидрофобныхвзаимодействий молекулы ПАВ. Более резкое увеличение степени связывания длямицеллярной системы свидетельствуют о небольшой кооперативностиконформационного перехода альфа-химотрипсина при взаимодействии с мицелламиПАВ, нежели с его молекулами.
Связывание малых количеств ПАВ белками,осуществляется, в основном, по гидрофобному механизму аналогично взаимодействиюуглеводородов с белками в водных растворах.
Действие же больших количеств ПАВ на белоканалогично денатурирующему действию рН. Сравнение дифференциальных спектровмодельных смесей аминокислот, характеризующих содержание тирозина и триптофанав альфа-химотрипсине в присутствии ПАВ, и соответствующих спектров белкаподтверждает вывод об образовании смешанных мицелл (белок-ПАВ) при большихстепенях связывания детергента, т.к. при этом состояние хромофорных группотвечает более неполярному окружению чем вода.
Конформационный аспект взаимодействия белков с ПАВисследован, главным образом, на примере ДДС, в работах [8, 9]. При введении враствор белка (гистоны, рибонуклеаза, трипсин и др.) наблюдается увеличениестепени спиральности макромолекулы при одновременном понижении содержания неупорядоченнойконформации. Так, Йиргенсонс [[4]],исследуя спиралеобразующую способность детергентов – децилсульфоната (ДС) идодецилсульфоната натрия (ДДС), показал, что добавление уже небольших количествПАВ к раствору белка вызывает осаждение последнего вследствиеэлектростатического взаимодействия между положительно заряженнымимакромолекулами белка и отрицательно заряженными мицеллами ПАВ. В избыткедетергента комплекс растворяется.
В некоторых белках связывание ионогенных ПАВиндуцирует не спирализацию, а наоборот, разрушение спиральной структуры [[5]].Своеобразная третичная структура белка способствует тому, что он взаимодействуюс различными нерастворимыми веществами углеводородной природы, солюбилизируетих. В особенности это относится к взаимодействию белков с ПАВ. При этомориентация их такова, что своей гидрофобной частью они проникают внутрьбелковой глобулы, гидрофильная же часть молекул находится на поверхностиглобулы, сольватируемой водой. Естественно, что поглощение ПАВ изменяеттретичную структуру белков и влияет на устойчивость их конформации.
Как видно из обзора литературы по взаимодействиюбелков с дифильными ионами ПАВ, экспериментальные данные по связываниюпоследних биополимерами и их интерпретация столь же противоречивы, как и данныепо белок – липидным взаимодействиям.
В связи с этим авторы пришли к выводу омоделировании взаимодействия белок-детергент, заменив белки на полипептиды,представляющие собой гомополимеры одной из альфа-кислот.
Показано, что при взаимодействии липосом сполипептидами происходит изменение конформации макромолекул и образованиекомплекса, как пологают авторы, обусловленное как электростатическими, так игидрофобными взаимодействиями. Так, например, образование комплекса полипептид– липид не наблюдается при тех значениях рН раствора, при которых исследуемыйраствор не заряжен или же заряжен одинаково с липидом. Исследуя взаимодействиялипосом с полилизином, полиорнитином сополимерами глутаминовой кислоты саланином обнаружили увеличение спиральности полипептидов. Однако, механизмобразования комплекса авторами не рассматривается.
1.2 Ассоциация синтетических полиэлектролитовс поверхностно активными веществами
Многие физиологически активные веществапредставляют собой дифильные ионы и их взаимодействие с белками, нуклеиновымикислотами, полисахаридами и другими биополимерами лежит в основе важныхжизненных процессов. Взаимодействие водорастворимых синтетическихполиэлектролитов (СПЭ) с ПАВ рассматривается как новый тип макромолекулярныхреакции. Продукты этих реакции обладая уникальными свойствами, существенноотличными от свойств исходных компонентов, находят широкое применение втехнике, медицине и других областях.
Механизм и природа взаимодействий междуфункциональными группами водорастворимого СПЭ и низкомолекулярного соединения(ПАВ, краситель, лекарственное вещество и т.д.) могут быть различными взависимости от природы взаимодействующих компонентов: ван-дер-ваальсовые,электростатические, ион-дипольные, гидрофобные взаимодействия, водородныесвязи. Так, при взаимодействии полимерных и кислот и оснований с катионными,анионными или неионными ПАВ образуются компактные структуры, стабилизированныеэлектростатическими и гидрофобными взаимодействии, водородными связями.
Взаимодействие между полиэлектролитамии противоположно заряженными ПАВ в основном электростатическое. Это сильноевзаимодействие вызывает ассоциацию при очень низких концентрациях ПАВ,известных как критическая концентрация агрегации (ККА), которая обычно нижекритической концентрации мицелообразования (ККМ) свободного ПАВ. Дальнейшеедобавление ПАВ приводит к фазовому разделению. Максимальный выход осадка имеетместо при отношении заряда ПЭ и ПАВ около 1:1. В зависимости от природыэлектролита дальнейшее добавление избытка ПАВ может вызвать растворение осадка.Следовательно, структура и условия существование комплексов полимер — ПАВ будутопределяться соотношением полимер – ПАВ, что связано с образованиемстехиометричесого или нестехиометрического комплекса. Структура полимерногокомплекса зависит от такой важной характеристики ПАВ как критическаяконцентрация мицелообразования (ККМ).
В разбавленных растворах при добавлениик полиэлектролиту противоположно заряженного ПАВ (до точки минимума вязкости)получается система, напоминающая полимерное мыло. Часть зарядов полиионанейтрализована заряженными группами ионов ПАВ, тогда как длинноцепныегидрофобные радикалы ПАВ, стремясь избежать контакта с водой, образуютнеполярные ядра. Эти ядра поддерживаются в воде свободными зарядамиполиэлектролита – образуется мономолекулярная мицелла. Добавление органическогорастворителя приводит к разрушению гидрофобного ядра мицеллы, чтосопровождается разворачиванием компактных клубков поликомплекса и увеличениемих размеров.
Гидрофобизация комплексовполиэлектролит–ПАВ обусловливает их компактизацию и выделение в отдельную фазу.Так, добавление ПАВ к полиэлектролиту приводит к сильному снижению приведеннойвязкости, что свидетельствует об уменьшении размера комплексных частиц. Однако,дальнейшее увеличение содержания ПАВ может привести к гомогенизации системы ивозрастанию вязкости. Это зависит от баланса между энергиямиэлектростатического и гидрофобного взаимодействий.
На глубину комплексообразования истабильность ассоциатов полимер-ПАВ влияют такие факторы как длина цепиполимера, гибкость, конформация, микроструктура полимерных молекул, свойствасреды (концентрации компонентов, степень их ионизации, температура, рН и ионнаясила среды, состав растворителя). Огромное количество работ посвященоисследованию комплексов полимер-ПАВ и выяснению влияния перечисленных вышефакторов на свойства образующихся ассоциатов [/>[6]].
Смешиваниеразбавленных водных растворов поликислот и полиоснований с противоположнозаряженным ПАВ приводит к заметному изменению рН раствора и появлениюопалесценции раствора вплоть до выпадения осадка. Такое поведение смесейполиэлектролитов с соответствующими детергентами авторы объясняют, по аналогиис образованием солевых комплексов между противоположно заряженнымимакромолекулами [[7],[8]],с образованием комплекса ПЭ-ПАВ, который сопровождается выделением ионовнизкомолекулярной кислоты и щелочи:
/>/>СООН + ~ →-СОО — ~ + Н+                                                             (1)
/>/>NH2 + ~ → ~ +NH2 + ОН —                                                                                                            (2)
Необходимо отметить, что реакция взаимодействияслабых поликислот и полиоснований с ПАВ [/>[9]]являются уникальными, так как при комплексообразовании с ПАВ слабая поликислотавытесняет сильную поликислоту, а слабое полиоснование – сильное полиоснование.Равновесие аналогичных реакций (1) и (2) для низкомолекулярных модельных системпрактически полностью сдвинуто влево. Отсюда можно заключить, что процессэлектростатического взаимодействия ПЭ с ПАВ не происходил бы в заметнойстепени, если бы он не стабилизировался дополнительно гидрофобными взаимодействияминеполярных участков вступающих в реакцию связывания.
Авторы полагают, что электростатическое связываниедифильных ионов детергента с полиэлектролитной цепью сопровождаетсясущественной гидрофобизацией макромолекул. Показано, что величина гидрофобности(m), рассчитанная с учетом электростатического связывания ПАВ полиэлектролитом,симбатно возрастает с увеличением степени электростатического воздействия(θ).
О конформационных превращениях макромолекулполиэлектролитов при их взаимодействии с ПАВ авторы работ судили по изменениюих приведенной вязкости и мутности. Показано, что введение в растворсинтетического полиэлектролита противоположно заряженных ПАВ приводит кзаметному понижению приведенной вязкости и возрастанию мутности.
А.В. Билалов с сотрудниками сообщили в работе оновом эффекте, заключающемся в скачкообразном увеличении активности ионов ПАВ иуменьшении активности противоионов полиэлектролита. При достиженииопределенного значения концентрации ПАВ в растворе в области насыщения объемамакроиона молекулами ПАВ происходит «выброс» значительной части ионов ПАВ изкомплекса и их обратное замещение неорганическими противоионами.
ПАВ и полимеры в их смешанных водных растворахмогут образовывать ассоциаты (комплексы), стабилизированные электростатическими,ион-дипольными, гидрофобными и водородными связями. Противоположно заряженныеПАВ и полиэлектролиты образуют слабодиссоцирующие соли – электростатическиестабилизированные комплексы уже при весьма низких по сравнению с ККМконцентрациях ПАВ.
В работах исследована реакция комплексообразованиясинтетических полимерных амфолитов на примере статического сополимера 1,2,5 –триметил-4винилэтинил пиперидола-4 и акриловой кислоты (ПА1) и регулярногосополимера стирола и N,N-диметиламинопропилмоноамида малеиновой кислоты (ПА2) с анионным ПАВ (ДДС) и катионным ПАВ (цетилтриметиламмонийбромид (ЦТАБ)) в воде и водно-спиртовых растворах. Аналогично взаимодействиюиндивидуальных поликислот и полиоснований с ПАВ катионный детергент реагирует скислотными группами ПА1 и ПА2 с выделением гидроксильных ионов. Установлено,что связывание как анионного, так и катионного ПАВ полиамфолита (ПА1)осуществляется за счет электростатических взаимодействий, а компактнаяструктура поликомплекса стабилизируется гидрофобными взаимодействиями длинныхалкильных частей ПАВ и удерживается в растворе незакомплексоваными частямисополимера. Отмечено, что поведение ПА2, содержащего гидрофобные стирольныеучастки, отличаются от поведения ПА1 в присутствии ПАВ: добавление даже незначительногоколичества ЦТАБ вызывает падение вязкости ПА2 вплоть до образованиянерастворимого осадка, что вызвано сильной гидрофобизацией макромолекул,приводящей к формированию глобулярных частиц.
Путемизменения состояния ионизации кислотных и основных групп ПА можно регулироватьглубину превращения реакции и в широких пределах варьировать состав, структуруи свойства полиэлектролитных комплексов.
Работапосвящена исследованию образования полиамфолитов статического и регулярногостроения с ПАВ. В этих работах основное внимание уделено фактам образованиякомплексов ПА-ПАВ. Высвобождение ионов ПАВ, красителей и ионов металлов приприближении к ИЭТ объясняется большой кооперативностью реакциикомплексообразования между противоположно заряженными функциональными группамисамого ПА. По мнению авторов макромолекулы ПА в ИЭТ образуют единуюкооперативную систему, напоминающую структуру частиц НПЭК. Связывание ионов ПАВпри удалении от ИЭТ можно рассматривать как процесс разрушения единойкооперативной системы с последующим взаимодействием ПА с ионами ПАВ.
Приисследовании взаимодействия синтетических ПА и полибетаинов с СПЭ и ПАВ вводных растворах показано, что образование комплекса в этих системахконтролируется соотношением внутримолекулярного и интерполимерногосолеобразования между противоположно заряженными функциональными группами ивозникающими при этом дефектами структур в виде «петель» и «хвостов».
Установлено, что в системе МПВ-ПАВэлектростатическое взаимодействие полиамфолита с ПАВ, стабилизированноегидрофобными взаимодействиями сопровождается изменением гидродинамическихразмеров молекул. Установлено увеличение гидродинамического размераполиамфолита, находящегося в ИЭТ, при его взаимодействии с ПАВ в результатеизменения баланса свободной электростатической энергии. Натриевая сольполиамфолита показывает высокую комплексообразующую способность с ЦТАБ.Обнаружено возрастание солюбилизирующей способности водного раствораслабоионизированного полиамфолита при его взаимодействии с ПАВ, причем эффективностьсолюбилизации малорастворимого красителя возрастает с увеличением степениассоциации полиамфолита с ПАВ.
Комплексообразование синтетическихполиэлектролитов (ПАК, ПМАК, ПЭИ) с мицеллами ПАВ проведены в работе, гдеустановлено, что степень электростатического связывания мицелл ПАВ с СПЭгораздо больше, чем при взаимодействии СПЭ с ПАВ в молекулярном состоянии.
Такимобразом, из вышеприведенных литературных данных следует, что взаимодействиеамфотерных полиэлектролитов с противоположно заряженными ПАВ имеет своиособенности и сопровождается сильной компактизацией частиц поликомплекса засчет электростатического связывания ионогенных ПАВ полиамфолитами. Напротив,гидрофобное связывание молекул ПАВ приводит к разворачиванию макромолекулярныхклубков. Степень проявления этих эффектов зависит от степени дифильностимакромолекул, природы ПАВ, а также от степени ионизации функциональных группполиамфолитов.

1.3 Ассоциаты поверхностно-активныхвеществ с гидрогелями
На сегодняшний день можно выделить рядосновных закономерностей, характеризующих особенности процессов, протекающихпри ассоциации линейных макромолекул с ПАВ вне зависимости от их природы:
1.        наличие конформационныхпереходов в полимерной цепи, таких как «клубок – глобула»или «клубок – развернутая цепь»;
2.        расширение или смещение областифазового разделения в системе полимер – вода при добавлении раствора ПАВ;
3.        формирование микрофазныхкомпозиций;
4.        смещение линий фазовогоразделения золь – гель и изменение реологических свойств компонентов.
Для выраженного проявления этихособенностей необходимо помимо заряженных функциональных групп наличие развитыхгидрофобных участков вдоль полимерных цепей. Это позволило выделить полимеры снизкими значениями гидрофильно-липофильного баланса в разряд «самоорганизующихся»,так как они имеют тенденцию к самоорганизации, в результате чего происходитгелеобразование при определенных условиях за счет агрегации гидрофобныхдоменов. Присутствие в таких системах ПАВ усиливает тенденцию к«самоорганизации» за счет ассоциации гидрофобных участков как самого полимера,так и ПАВ.
Для выяснения механизма взаимодействиямежду редкосшитыми сетками и ионогенными ПАВ следует принять во внимание рядважных факторов. Во-первых, оба объекта системы характеризуются индивидуальнымиспецифическими свойствами, именно, способностью структурироваться в растворе подостижении критической концентрации мицеллообразования (ККМ) для ПАВ, а такжеизменением внутренней микроструктуры индивидуального гидрогеля в процессенабухания благодаря конформационной мобильности полимерных цепей между узламисшивания. Во-вторых, учет межфазной поверхности на поверхности гидрогеля,формируемой при набухании, что в значительной степени определяет спецификупроникновения ионогенных низко и высокомолекулярных веществ в объем сетки, аследовательно, ее избирательность по отношению к взаимодействующему «партнеру».Было отмечено, что при описании процессов массопереноса через межфазныеграницы, в том числе переноса ионов необходимо учитывать два существенных фактора:структурные неоднородности области сопряженных фаз (динамические характеристикиатомных групп и фрагментов полимерных цепей в этой области с характернымразмером ~1нм могут заметно отличаться от объемных значений) и наличие вобласти межфазных границ сильных электрических полей, создаваемых различнымизаряженными и полярными группами (в том числе адсорбированными атомами имолекулами, образующими донорно-акцепторные комплексы, разного рода кластерамии субстанциями другой фазы). С этой точки зрения реакционную зонувзаимодействия между гидрогелями и молекулами (ионами) ПАВ условно можноразделить на две области: поверхностную (1) и диффузно-дрейфовую (2), гдепроисходит модификация или формирование новой структуры благодарякомплексообразованию в объеме сетки.
Рассмотрены три режима взаимодействия сеток сионами ПАВ в зависимости от концентрации последнего (с0). Первыйрежим соответствует концентрации ПАВ с0c*>cККМ) концентрации свободных ионов внутри сетки ивне ее выравниваются и остаются постоянными. Полное отсутствие распирающегодавления газа противоионов и установление мембранного равновесия между сеткой ивнешним раствором не приводит к дальнейшему изменению размера сетки, которыйстановится сравним с размером нейтральной сетки.
Выявлены существенные различия между механизмомвзаимодействия нейтральных и заряженных сеток и ионогенными ПАВ, обусловленныеих топологической структурой. Известно, что неионогенные гели характеризуютсясильной гетерогенностью по сравнению с ионными аналогами, гомогенность которыхобуславливается высокой степенью гидрофильности и способностью к нейтрализацииионогенных функциональных групп. Проникновение ионных ПАВ в объем неионногогидрогеля способствует, во-первых, приобретению заряда сеткой за счет гидрофобныхвзаимодействий между углеводородными радикалами дифильной молекулы игидрофобными участками сетки, то есть идет процесс формирования новоймикроструктуры, обеспечивающей увеличение объема сетки, создавая тем самымобъемную «полость», размер которой должен быть достаточным для размещения в нейпервичных сферических мицелл. В связи с этим более точное определение началавзаимодействия между ПАВ и сеткой соответствует критической концентрацииассоциации (ККА), величина которой ниже, чем ККМ. Во-вторых, амплитуда коллапсабудет определяться как концентрацией заряда, так и длиной алкильного радикаладифильных ионов, следовательно, гидрофильно-липофильным балансом системы.Следует полагать, что морфология мицелл, формируемых в неионных гидрогеляхявляется существенно деформированной по сравнению с мицеллами, образующимися взаряженных сетках.
Теоретически исследовано влияниенизкомолекулярного ПАВ на переход золь→гель гидрофобно модифицированныхводорастворимых ассоциирующихся полимеров. В основу описания процессагелеобразования положена теория термообратимого гелеобразования с мультиплетнымсшиванием. Показано существование нижнего и верхнего пределов агрегациигидрофобных доменов при формировании сетки, ведущее к немонотоннойжелатинизации полимера в зависимости от концентрации детергента. Найденакритическая концентрация ПАВ, при которой наиболее выражен процессгелеобразования, а вязкость и модуль сдвига системы достигают максимальногозначения. Такие системы, как правило, обладают термочувствительными свойствами.Добавление молекул ПАВ снижает растворимость полимера в воде, расширяя темсамым область фазового разделения со смещением НКТР в сторону малых температур.Усиление термочувствительных характеристик недавно обнаружено для смесиэтил(гидроксиэтил)целлюлоза-ДДСNa.
В работе показано, что ионные ПАВ оказываютсильное влияние на НКТР полимера — гидролизованного изопропилакриламида (ГИПААm), причем амплитуда ее изменения находится в сильнойзависимости от длины углеводородного радикала детергента и его концентрации.Однако неионные ПАВ не вызывают существенных изменений гидродинамическихразмеров полимеров, причину чего авторы объясняют отсутствиемэлектростатических взаимодействий между полярными группами дифильных молекул.
Методом люминесцентного зонда исследовановзаимодействие редкосшитого геля полиакрилата натрия с цетилпиридинийбромидом.Показано, что диффузия катионного детергента в анионный гель приводит ксущественному изменению характера микроокружения зонда, уменьшению полярностисреды, резкому увеличению вероятности эксимерообразования. Совокупностьполученных данных указывает на то, что ионы детергента в геле находятся вмицеллярном состоянии.
Взаимодействие полианионных и поликатионныхгидрогелей с противоположно заряженными ПАВ рассмотрено в. Показано, что ПАВэффективно абсорбируются гелями и образуют внутри себя гидрофобные«самоорганизующиеся» структуры. Одновременно происходит слияние гелей. Методоммалоуглового рассеяния рентгеновских лучей обнаружена высокая степеньпространственного порядка гидрофобных агрегатов ПАВ в объеме геля.
При взаимодействии анионных сеток с катионными ПАВ(цетилпиридинийбромидом, алкилпиридинийхлоидом и алкилтриметил-бромидом) вслучае недостатка ПАВ отмечено неоднородное распределение ПАВ как в объемегеля, так и между частями геля, находящимся в одном и том же объеме. Авторыобъясняют это проигрышем в конформационной энтропии сетки в результате резкогоодновременного сжатия всего образца.
В зависимости от природы ПАВ и гидрогеля на основегидрофобно — модифицированной полиакриловой кислоты (ПАК) было изученовзаимодействие между ними в четырех комбинациях: незаряженная сетка/анионноеПАВ (1), сетка/катионное ПАВ (2); анионный гель/катионное ПАВ (3), а такжеанионный гель/анионное ПАВ (4). Показано, что гели адсорбируют катионное ПАВпосредством ионннообменной реакции с контрионами сетки, тогда каквзаимодействие с анионными дифильными молекулами осуществляется преимущественноза счет гидрофобных взаимодействий. Согласно условию электронейтральностисистемы, в последнем случае анионные ПАВ проникают в объем геля вместе ссобственными контрионами, что приводит к увеличению осмотической составляющейсвободной энергии сетки, результатом чего является ее набухание. В случаеодноименно заряженных пар заметное взаимодействие наблюдается для ПАК сразвитыми гидрофобными боковыми ответвлениями, когда энергия гидрофобныхвзаимодействий превышает таковую электростатического отталкивания.
Исследованы процессы ассоциации бетаиновыхгидрогелей, синтезированных на основе линейного ПЭИ (ММ=104) путемалкилирования его монохлоруксусной кислотой методом концевых сшивок с катионным(ЦПБ) и анионными ПАВ (ОСNa, ДБСNa, ПДДСNa). Во всех случаях связывания ПБ приводило к контракциигидрогелей с ростом концентрации мицеллообразующих ПАВ во внешнем растворе. Вотличие от линейных бетаиновых систем, для которых характерно наличиеизоэлектрического состояния (то есть, отсутствие как таковой ИЭТ), длябетаиновых гидрогелей было обнаружено появление ИЭТ при степени алкилированияβ≥15 мольн.%. Кроме того, наблюдается тенденция к связыванию нетолько анионных, но также и катионных ПАВ. Добавление анионных ПАВ приводит кснижению коэффициентов набухания в кислой области, тогда как катионных – вщелочной области рН раствора от ИЭТ. Слабосшитые формы бетаиновых макромолекулспособны проявлять типичные свойства, характерные для линейных полиамфолитов, вкоторых разноименно заряженные функциональные группы находятся не в одном(бетаин), а в разных мономерных звеньях.
Такимобразом, совокупность приведенных данных показывает, что протеканиекомплексообразования между гидрогелями и мицеллообразующими ПАВ зависит отприроды функциональных групп сетки и гидрофильно-липофильного балансадетергента. Ассоциация ПАВ с неионогенными гидрогелями сопровождается их набуханием,тогда как с заряженными сетками – контракцией или коллапсом. Проникновениеионов ПАВ в объем сетки протекает по эстафетному механизму в зависимости отконцентрации детергента в растворе. Кроме того, система гидрогель-ПАВ обладаетвысокой тенденцией к процессам самоорганизации, в результате чего формируютсявысокоупорядоченные структуры различной иерархии.
/>2.        Применение полимерных композитов в качестве антидефляционных реагентов
2.1 Различные полимерные композиты какискусственные структурообразователи почв
Вкачестве искусственных структурообразователей почв часто используют водныерастворы олигомеров, полимеров и полимерных комплексов. Принципиальнаявозможность искусственного оструктурирования почв с помощью добавокводно-растворимых полимеров (ВРП) показано в многочисленных публикациях.Создание таким путем агрономически ценной структуры почвы предопределяет нетолько возможность направленного регулирования ее важных свойств – сложения и дисперсности,но и связанных со структурой перераспределения внутри — и межагрегатных пор,обмена поглощенных ионов со свободными, капиллярных эффектов и диффузиианионов, а также отложения солей в процессе вторичного засоления и их промывкипосле засоления. Исследование этих вопросов имеет огромное как теоретическое,так и народнохозяйственное значение, особенно в условиях Средней Азии, гдепредставлены бесструктурные (с агрономической точки зрения) и нередкозасоленные почвы с тяжелым механическим составом (например, такыры итакыровидные почвы).
Авторами исследованы влияние природы полярныхгрупп, молекулярной массы и степени ионизации ионизируемых групп ВРП наэффективность их структурирующей способности на типичном сероземе, являющемсясуглинистой почвой, а также на хлоридно — и сульфатно-хлориднозасоленныхтакырах.
Синтезируемы полимерные структурообразователи дляпочв обычно характеризуются наличием в цепи их макромолекул карбонильных,амидных и гидроксильных полярных групп. В связи с этим изучалось структурообразующеедействие ВРП, содержащих указанные активные группы как в отдельности, так и вих сочетании. Карбоксилсодержащим ВРП служила полиакриловая кислота (ПАК) смолекулярной массой 137 тыс., а карбоксилатсодержащим – её на 20, 50 и 100%ионизированные разновидности (ПАК-20, ПАК-50, Пак-100 соответственно).Амидосодержащими полимерами служили два образца полиакриламида (ПАА) смолекулярными массами 130 тыс. (ПАА1) и 1 млн. (ПАА2);сочетание амидной группы с карбоксилатной обеспечивалось путем гидролиза ПАА2на 25% (ПААГ-20) и 65% (ПААГ-65). Гидроксилсодержащий полимер –поливиниловый спирт (ПВС) с молекулярной массой 19 тыс. и 35 тыс.,полифункциональным полимером служил препарат К-4, с молекулярной массой 150тыс., содержащие амидные, карбоксилатные и карбоксильные активные группы.
Так, авторы выявили, что ионизированныеводно-растворимые полимеры являются относительно более эффективнымиструктурообразователями почв, чем неионизированные, их эффективность возрастаетс молекулярной массой и ионизацией макромолекул, с обогащением почвы физическойглиной. С ростом молекулярной массы степень оструктурирования почвыувеличивается. Это происходит как в случае ионогенных, так и неионогенных ВРП.Со степенью ионизации функциональных групп структурообразующий эффект ВРПусиливается. Полностью ионизированные макромолекулы способствуют созданию впочве больше водопрочных агрегатов, чем неионизированные.
Полимеры, сочетающие в цепи макромолекулы разныепо природе функциональные группы, обладают большей эффективностью, чеммонофункциональные. Дисперсный состав формируемой водопрочной структуры зависитот природы полярной группы ВРП.
Образование агрегатов >0.25 мм под действием ВРП происходит преимущественно за счет агрегирования частиц
Наличие свободных солей в почве особеннокальциевых ослабляет эффективность действия карбоксил -, карбоксилат содержащихполимеров. Это связано с тем, что содержащие указанные активные группымакромолекулы взаимодействуют со свободными ионами кальция с образованиемводно-нерастворимых солей этих полимеров, что исключает часть вводимогополимера от участия в процессе структурообразования.
Для достижения одинакового эффектаструктурообразования в засоленных почвах требуется больше полимера, чем внезасоленных. Однако обогащение ионами кальция поглощающего комплекса почвыспособствует созданию в ней в 3 – 4 раза больше водопрочных агрегатов, чем принасыщении ионами натрия.
В работе приведены результаты исследования влияниядвух наиболее известных и применяемых в нашей стране и за рубежомструктурообразователей почв – полиакриламида и полиакриловой кислоты навеличину адсорбции их на частицах дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы,на размер и водопрочность почвенных агрегатов, а также на жизнедеятельностьзеленой водоросли Scenedesmus quadricauda. Этот вид водорослей – типичный представительфитопланктона пресноводных водоемов умеренной зоны. В силу своихфизиологических особенностей одноклеточные водоросли наиболее чувствительны кизменениям внешней среды. Короткий цикл их развития позволяет проследить нанескольких поколениях действие токсичных веществ. Одноклеточные водорослииспользуются для биотестирования широкого класса веществ (тяжелые металлы, ПАВ,детергенты), загрязняющих природные водоемы.
Авторы проводили определение научно обоснованнойоптимальной дозы и концентрации рабочего раствора структурообразователей путемсопоставления результатов измерения водопрочности почвенных агрегатов с даннымипо адсорбции структурообразователей на почве из водных растворов. За величинуоптимальной концентрации раствора полимера выбрали концентрацию,соответствующую величине адсорбции. Для полиакриламида оптимальнымиконцентрациями рабочего раствора являются 3,3 – 4,2, а для полиакриловойкислоты 2,3 – 3,3 г/л.
Характер, полученного им изотерм дал возможностьвысказать суждение о механизме построения структурирующего каркаса. При низкихконцентрациях растворов (0,04 – 0,2%) в условиях интенсивного роста величиныадсорбции связывание почвенных частиц в агрегаты идет по адсорбционномумеханизму. При больших количествах раствора структурирующий каркас следуетназывать адгезионно образованным, причем переход от адсорбционного кадгезионному механизму образования структуры происходит постепенно.
Показано, что, не смотря на хорошиеоструктурирующие свойства, полимеры губительно действуют на жизнедеятельностьклеток водоросли.
Также авторы отмечают необходимость строгогособлюдения норм дозирования при структурировании почв полиакриламидом иполиакриловой кислотой, а при возможности замены их другими менее токсичнымиструктурообразователями. Считают, что при разработке регламентированных веществдля указанных целей следует учитывать не только структурирующие свойства, но ивлияние этих соединений на окружающую среду.
Среди мероприятий по охране и рациональномуиспользованию земельных ресурсов большое место отводится противоэрозионнойзащите и мелиорации земель. Разработка новых способов укрепления почвогрунтов иулучшения воднофизических свойств почв путем оструктурирования и стабилизациипочвенной структуры является основной задачей исследований в областипочвоведении применение интерполимерных комплексов открывает принципиальноновые возможности для решения этой задачи. Поликомплексы являются одним изнаиболее эффективных реагентов для стабилизации структуры почвы ипредотвращения водной эрозии.
В связи с этим авторами работы изучена возможностьполучения и применения новых поликомплексных композитов (ПКК) на основекарбоксилметилцеллюлозы (КМЦ) с различными поликатионами (КФМТ, КФЖ, ФХ, Я-4).Найдены оптимальные состояния компонентов ПКК с заданной структурой дляполучения почвенно-поликомплексных корок, устойчивых к водной, ветровой эрозии.Выяснено влияние рН (в пределах встречающихся в почвах) на образованиеприменяемых поликомплексов.
Исследования показали, что применение ПКК в почвахведет к улучшению структуры, уменьшает плотность и резко повышаетсяводопрочность структурных агрегатов (в 15 раз), увеличивает предельную полевуювлагоемкость и запасы продуктивной воды. При этом снижается физическоеиспарение с поверхности в 2-3 раза, возрастает амплитуда суточных температурпочвы.
Экспериментальные данные полученные [на установке,моделирующей интенсивные осадки, показали, что при определенных условияхпроведения эксперимента значительно повышается устойчивость, обработаннойрастворами полимеров к водной эрозии.
При обработке верхнего слоя почвы, находящегося ввоздушно-сухом состоянии, растворы полимеров, попадая в поровое пространствопочвы в силу капиллярного взаимодействия проникают в зону контактов междучастицами почвы и, образуя поликомплекс, связывает их друг с другом.Устойчивость к осадкам появляется в этом случае сразу же после обработки почвы,то есть до ее высыхания.
При нанесении растворов на влажную почву капиллярыуже заполнены водой и в силу этого недоступны для проникновения растворовполимеров. Даже если полимер переходит в нерастворимое состояние (например,образует не растворимый комплекс) эффективность связывания частиц почвы друг сдругом этим поликомплексом оказывается низкой, обработанный слой почвы легкоразмывается водой. Если же до действия осадков обработанный таким образом слойуспевает высохнуть, он оказывается устойчивым к действию воды.
Также для увеличения агрономически ценныхэлементов структуры почвы применяются полимерные композиты на основелигносульфонатов (ЛС), являющихся крупнотоннажными отходами целлюлозно-бумажногопроизводства.
Показано, что ЛС в чистом виде и в составе сдефекатом, лигнином и соломой, также являющихся отходами производства,обеспечивают существенное увеличение выхода водопрочных почвенных агрегатов,способных удерживать в своих компартментах (порах) ионы питательных солей иводу, тем самым, оптимизацию пищевого и водно-воздушного режима почв.
В настоящее время на основе ЛС создаютсякомпозиции структурообразователей, пригодных для использования на почвахразличного генезиса; исследуются механизмы взаимодействия полимеров сминеральными дисперсиями почв.
Взаимодействие поликатиона и полианиона наповерхности почвы приводит к образованию водонерастворимого, водо- игазопроницаемого полимерно-почвенного слоя. Схематически фрагмент частицы полиэлектролитногокомплекса (ПЭК) можно представить следующим образом:
/>
Участок А представляет собой упорядоченнуюпоследовательность противоположно заряженных звеньев, образовавших друг сдругом ионные силы. Эти участки гидрофобны, они обусловливают нерастворимость вводе. Области Б обеспечивают способность нерастворимых ПЭК обратимо набухать вводе. Наличие в структуре ПЭК гидрофильных мостиков приводит к наиболееоптимальному скреплению частиц почвы. В набухшем состоянии участки А и Бнаходятся в динамическом равновесии, вследствие чего влажнаяпочвенно-полимерная корка имеет возможность восстанавливать незначительныенарушения типа трещин и разломов.
Авторами проведено исследование на примереполикомплексной композиции, включающей гидролизованный полиакрилонитрил(ГИПАН), поли-N, N –диметилдиаллиламмонийхлорид (ВПК-402) и соль щелочного металла (NaCl, KNO3 и др.). Даннаякомпозиция может производиться в готовом к применению виде (1-2% раствор пополимерам и ~5% раствор по соли) или в виде концентрата (~20% раствор пополимеру). Установлено, что устойчивость концентрата зависит от содержанияминеральных солей в исходных продуктах. Введение избытка NaClв концентрат приводит к расслоению системы из-за полной диссоциации ПЭК наотдельные полиэлектролиты, не совместимые друг с другом в водной среде вотсутствие интерполиэлектролитного взаимодействия и выделившиеся в отдельныефазы. Очистка концентрата от избытка NaCl методомдиализа позволяет вновь получить однофазную систему, устойчивую к разбавлениювплоть до концентрации ПЭК ~7%.
Для нанесения на закрепляемую поверхностьиспользуют 1-2% раствор поликомплексной композиции, представляющий собойбесцветную жидкость с вязкостью при 200С – 20 сП, плотностью – 1,06г/см3, температурой замерзания – минус 2-50С. Растворсохраняет свои свойства после замораживания до -550С и последующегоразмораживания. После нанесения препарата на грунт в количестве 1,0 л/м2на поверхности образуется почвенно-полимерная корка толщиной 3-5 см. Данные об устойчивости покрытия к ветру со скоростью 12,5 м/с приведены в таблице 1.
Таблица1. Результаты испытания защитных покрытий в аэродинамической установкеХарактеристика покрытия Средняя величина пылеуноса, %
1.     песок без покрытия
2.     песок, закрепленный ПЭК (конц. 2%)
3.     песок, закрепленный ПЭК (конц. 1%)
4.     песок, закрепленный ПЭК (конц. 0,5%)
5.     песок, закрепленный ПЭК выдержавшим замораживание до -550С
74,0±14
0,15-0,30±0,10
0,14±0,03
0,25±0,2
0,30±0,10
Длительное наблюдение (более 1 года) заобработанными участками показало, что покрытие выдерживают воздействиеатмосферных осадков в количестве 550-650 мм., сезонные колебания температуры от +300С до -300С, порывы ветра более 20 м/с. Установлено,также, что препарат нетоксичен, экологически безвреден. Данная поликомплекснаякомпозиция показала также хорошие результаты в мелиоративном и дорожномстроительстве, при закреплении различных сыпучих и пылящих материалов.
Применение поликомплексной композициицелесообразно не только для структурирования грунтов, но и в тех случаях, когданеобходимо зафиксировать на поверхности грунта загрязняющие окружающую средувещества в мелкодисперсной форме.
Одной из задач общей проблемы искусственногоструктурообразования почв является получение водопрочных агрегатов сгидрофобными свойствами при оптимальном соотношении фракции разного размера.Такие агрегаты препятствуют образованию почвенной корки, противостоят водной,ветровой и ирригационной эрозии. Они могут образовывать экраны, предотвращающиеподъем водно-растительных солей из подпахотных слоев, снижаютнепроизводительное физическое испарение воды из почвы.
На возможность искусственного структурообразованияс одновременной гидрофобизацией почвенных агрегатов указано ранее в работе, вкоторой был предложен вариант решения этой проблемы путем внесения в почву двуххимических препаратов: полимера – структурообразователя и гидрофобизатора –поверхностно-активного вещества (ПАВ), не обладающего значительнымструктурообразующим действием. Однако такой способ, предполагающийпоследовательное внесение растворов двух препаратов с промежуточнымподсушиванием обрабатываемой почвы, технологически сложен, требует большихзатрат, экономически не эффективен. Целесообразнее использовать одно вещество,обладающее как структурообразующим, так и гидрофобизирующим действием. Для этойцели в работе применен стиромаль – сополимер стирола и малеинового альдегида.При острутурировании дерново-подзолистых почв и солонцов растворомгидролизованного стиромаля значительно возрастает содержание агрономическихценных агрегатов от 1 до 7 мм, обуславливающих устойчивость к коркообразованию,к водной, ветровой и ирригационной эрозии. Показано, что техническаяэффективность гидролизованного стиромаля при обработке им исследуемых почвнаходится на уровне лучших известных структурообразователей и оптимальная дозавнесения составляет 0,05%. Также, исследуемый препарат резко снижает скорость ивысоту капиллярного подъема воды, ее испарение из почвы независимо от влажностивоздуха и может быть эффективен при борьбе с непроизводительными потерями влагина испарение, с почвенной коркой, водной, ветровой и ирригационной эрозией.Повышенное содержание хлорида кальция в почве снижает его эффективность.
В работе для закрепления и мелиорации засоленныхпесчаных грунтов была использована композиция ацетонформальдегидной смолы (АФС)с глобулярным белком – серицином (СР), который был выделен в виде отхода приразмотке кокона натурального шелка, в присутствии неорганических солей.
Опыты пескозакрепления проводили непосредственнопутем нанесения композиции АФС на поверхность модельных систем засоленныхпесчаных грунтов. Для приготовления этой модели использован барханный песок,который после промывки и просева через сито 0,125 см был тщательно перемешан с растворами солей. После сушки образцов содержание солей в грунтахсоставляло около 2%., что является удовлетворительным для прорастания растений.Средняя толщина закрепленного слоя грунта составляла 0,1 см.
Закрепленный посредством композиции АФС и СРзасоленный песчаный грунт характеризуется определенной прочностью. Егоустойчивость к внешним нагрузкам сильно зависит от концентрации воды в исходнойкомпозиции. Увеличение количества воды в композиции приводит к снижениюпрочности закрепленного слоя грунта. Однако снижение прочности закрепителязаметно нивелируется в присутствии смеси солей в грунтах. В целом выявленныепрочностные характеристики этих образцов удовлетворяют требованиям кзакрепителям песчаных грунтов.
Для анализа эффективности мелиоративного действиякомпозиции АФС с СР авторы проводили сравнительное исследование прорастанияпшеницы. Негативное влияние неорганических солей на динамику всхожести семянпшеницы обнаружено в отсутствии СР в композиции. Однако, данный отрицательныйэффект не только устраняется в присутствии СР, но и приводит к получению положительныхрезультатов, свидетельствующих о биоактивном действии данной композиции. Это вопределенной степени повышает эффективность пескозакрепителя – биокомпозицииАФС при выполнении его функции мелиората грунта.
2.2      Использование интерполимерныхкомплексов для предотвращения пылевой миграции радионуклидов на территорииСемипалатинского полигона
Основнымиисточниками радиоактивного загрязнения окружающей среды Семипалатинскогоиспытательного полигона (СИП) явились ядерные испытания. Радионуклиды, образовавшиесяпри ядерных взрывах за весь период испытаний, выпали на территорию СИП и за егопределами. В настоящее время основными механизмами миграции радионуклидов вокружающей среде являются ветровой и водный перенос. В условиях (СИП) оба видарадионуклидного переноса являются взаимодополняющими. Так, на территории бывшейиспытательной площадки «Дегелен» наблюдаются водопроявления – приштольневыеручьи, несущие в своих водах большое количество радионуклидов. Многие из этихручьев пересыхают в летний период, оставляя при этом переносимые водойрадионуклиды в поверхностных слоях почвы своих русел, что способствуетувеличению распространения радионуклидов по территории региона посредствомпылевого переноса. При возобновлении же водотока радиоактивные элементы, находящиесяв поверхностных слоях почвы русел ручьев, вновь вовлекаются в движение воды и,вместе с выносимыми из штолен радионуклидами, переносятся уже на болеезначительные расстояния.
Крометого, наличие водопритока благоприятно сказывается на развитии растительности,особенно на низменных территориях. Таким образом, наличие радиоактивногозагрязнения (причем не только в воде, но, как следствие этого, и на местности,где пролегают русла водотоков) может повлечь за собой, с большой долейвероятности, проникновение радионуклидов в пищевую цепочку «вода (почва) – растения– животные — человек».
Механизмыветрового переноса и пылеобразования: Механизм ветрового пылеобразованиязаключается в следующем [[11]]:при небольшой скорости ветра (2-3 м/с) наиболее мелкие радиоактивные частицыпыли поднимаются с поверхности почвы в результате стохастического прорыватурбулентных вихрей к поверхности земли. При указанной скорости ветра эта пыльне оседает под действием силы тяжести, размеры таких пылевых частиц в основномсоставляют сотые и десятые доли микрометра, достигая 1-2 мкм. Более крупныечастицы радиоактивной пыли слишком тяжелы, чтобы долго удерживаться в воздухе,они поднимаются турбулентными вихрями в воздух и снова оседают, передвигаясь вветровом потоке скачкообразно. Это так называемый эффект сальтации. Сальтацияявляется основным механизмом пылеобразования при увеличении скорости ветра до значений,при которых начинается ветровая эрозия. Размеры пылевых частиц при этомвозрастают до 100 мкм. При падении частицы иногда рикошетируют от поверхностипочвы, повторяя свой прыжок, или же передают свой импульс другим частицам,которые начинают в свою очередь подскакивать и перекатываться. При большойскорости ветра катящиеся частицы, сталкиваясь с более крупными, выступающиминад поверхностью, могут в благоприятном случае получить сильный направленныйвверх импульс и начать подскакивать. Если сравнительно крупные частицы придвижении по поверхности земли наталкиваются на частицы более мелкой фракции, тоэто вызывает вовлечение в процесс дефляции практически всех последних. Такимобразом, процесс переноса пыли ветром при эрозии почвы носит цепной характер.
Воспрепятствоватьпроцессу вторичного загрязнения территории СИП и прилегающих к нему районовможно несколькими способами. Один из них заключается в снятии верхнего слояпочвы и вывозом его за пределы региона для захоронения, как в свое время этобыло сделано в Японии после аварии на ядерном реакторе. Но этот способнеприемлем в случае СИП, в связи с очень большой площадью, подлежащейобработке. В этом случае для предотвращения вторичного загрязнения обработанныхтерритории необходимо одновременно снимать слой почвы практически по всейтерритории полигона. Возможность этого представляется маловероятной. Другойспособ заключается в обработке зараженных территорий интерполимернымикомплексами, как это было сделано на части территории радиоактивных выпаденийпосле аварии на Чернобыльской АЭС. Тогда для осаждения пыли были использованыинтерполимерные комплексы, состоящие из гидролизованного полиакрилонитрила(коммерческое название ГИПАН) и полидиметилдиаллиламмоний хлорид (коммерческоеназвание ВПК-402). Суть действия этих и подобных полимеров заключается в том,что это полимерные композиты способны структурировать и агрегировать почву собразованием более крупных частиц. Агрегация происходит в результатеобразования на поверхности частиц почвы тонких пленок интерполимерныхкомплексов. При обработке почвы интерполимерными комплексами значительновозрастает доля фракции с диаметром 5 мм и средняя величина эрозии агрегированной почвы уменьшается с 74% до 1% при скорости ветра 15 м/сек.
Внастоящее время в Институте радиационной безопасности и экологии НЯЦ РКпроводятся лабораторные исследования по изучению возможности управлениямиграцией радионуклидов в почве с помощью интерполимерных комплексов. Впроцессе изучения структурирующей и агрегирующей способностей интерполимерныхкомплексов было установлено, что в случае фракции, размер которых меньше 0,75 мм после заливки полимеров образуется плотная корка (агрегация), толщина которой равна глубинепроникновения полимера в пробу. Для фракции, размер которых равен или больше 1 мм отмечается слипание почвенных частиц, в результате чего образуются частицы более крупныхфракции, размером до 5 мм (структурирование).
Предварительное опробование гелей полиакриловойкислоты и поливинилового эфира этиленгликоля в полевых условиях на площадке«Опытное поле» показало перспективность их использования для управленияпроцессами миграции радионуклидов в окружающей среде. Различие радиационныхпараметров на опытных площадках до и после обработки полимерами составляет донескольких десятков раз. Так, на одной из 16-ти площадок, обработанныйкомплексом полиакриловая кислота — поливиниловый эфир этиленгликоля, до заливкиполимеров наблюдалось 30 β-част/см2*мин, а после обработки уже– 420 β-част/см2*мин.
Особый интерес представляют ИПК с участием новогополимерного бетаина ЭАК/АК, свойства которых изучены в растворах.
Дляпредотвращения ветровой и водной эрозии радиационно зараженных почв бывшего СИПтакже были использованы интерполимерные комплексы с участием полиамфолита ЭАК АК– ЭАК АК–ПЭГ и ЭАК/АКПДМДААХ и их индивидуальные компоненты – ЭАК АК, ПДМДААХ иПЭГ.
Определены оптимальные условия обработкиподготовленной для анализа почвы растворами полимеров и их комплексов:
1)        концентрации растворов полимеров и их комплексов;
2)        метод обработки почвы (разбрызгивание или залив);
3)        соотношение полимерных компонентов в комплексах:
4)        рН растворов поликомплексов;
5)        последовательность обработки почвы растворами индивидуальных полимеровили готового комплекса.
Полученные результаты суммировалисьследующим образом:
1.  Индивидуальные полимеры (ПЭГ, ПДМДААХ и ЭАК/АК) каки комплексы ЭАК АК-ПЭГ и ЭАК АК-ПДМДААХ обнаруживают структурирующий эффект.Так, при обработке почвы раствором полиамфолита ЭАК АК наблюдается увеличениефракции с содержанием частиц диаметром >0,25 мм от 37,3% (контроль) до 51,3%. Заметно увеличение и других фракции (10 мм – до 5,2%, 7мм – до 4,7%, 5 мм – до 1,7% 2 и 1 мм – до 0,3% и 2,7% соответственно), чтосвидетельствует об агрегировании частиц. Но наилучшие результаты получены прииспользовании стехиометрического комплекса ЭАК АК: ПЭГ =1:1 при концентрациираствора С=10-2 моль/л, рН=3,0 и методе залива. Наблюдаетсяувеличение фракции с содержанием частиц диаметром >0,25 мм от 37,3% (контроль) до 70,0% (разбрызгивание) и 83,9% (залив).
2.  Обработку почвы следует производить растворомготового полимерного комплекса, а не последовательной обработкой почвыраствором сначала одного, а затем второго.
3.  Наилучшие результаты получены при использованииметода залива.
4.  Лучшие результаты получены при обработке почвыраствором комплекса ЭАК АК-ПЭГ=1:1 при рН=3,0, что очевидно, связано сподавлением диссоциации карбоксильных групп и образованием более устойчивогокомплекса. Исследования проводились при разных значениях рН (8,0; 6,0; 4,0; и3,0).
Аналогичные исследования были проведеныи при использовании интерполимерных комплексов ЭАК АК-ПДМДААХ в качествеструктурирующих агентов.
Авторы, предполагают, чтоструктурирующий эффект полимерных комплексов связан с тем, что при обработкеверхнего слоя почвы, находящегося в воздушно-сухом состоянии, различные участкиполикомплекса (гидрофобные и гидрофильные) имеют большое сродство кгидрофобным, положительно и отрицательно заряженным участкам почвенных частиц.Таким образом, структура поликомплекса предопределяет наибольшее слипаниепочвенных частиц, на поверхности которых образуется тонкая пленкаинтерполимерного комплекса.
/>/>3.        Различные аспекты практического использования комплексов полимер – ПАВ
Ассоциаты синтетических полимеров с ПАВ могут бытьприменены в качестве эффективных дезинфицирующих и стерилизующих средств вмедицине. Например, на основе ПАВ-полиэлектролитные комплексов изготавливаютсяперевязочные средства для очищения гнойных ран. Для эффективного очищениягнойных ран современные перевязочные средства должны обладать целым комплексомсвойств, в том числе высокой сорбционной и влагоудерживающей способностью,обеспечивающей удаление раневого экссудата, и низкой адгезией к ране, придающейматериалу атравмотичность. Авторы для получения материалов с таким комплексомсвойств и пролонгированным некролитическим действием использовали способформирования на поверхности ферментсодержащей водорастворимой пленкинерастворимого в воде гидрофобного слоя. Предлагаемый способ заключается вповерхностной обработке раствором ПАВ (додецилсульфоната натрия (ДДС))трипсинсодержащих водорастворимых хитозановых пленок. В результате модификацииобработкой раствором ДДС на поверхности трипсинсодержащей хитозановой пленкиформируется нерастворимый в воде слой ПАВ полиэлектролитного комплекса.Использование этого подхода позволило получить материал, обладающий следующимиспособностями: 1) высокой сорбционной способностью; 2) способностью удерживатьдо 4000% влаги без потери целостности; 3) антиадгезионными свойствами; 4)контролируемым выделением протеолитического фермента. Этот материал былиспользован для лечения труднозаживающих ран сложной этиологии, т.е. ран с постояннымвыделением раневого экссудата. Помимо быстрого заживления ран отмечаласьгладкая эпителизация под поверхностью пленки и ее атравматичность.
Трипсинсодержащие хитозановые пленки, обработанныерастворами поверхностно-активных веществ (додецилсульфонат натрия (ДДС)) такжеиспользуются в микрокапсулировании. Под термином «микрокапсула» понимаютпленочную емкость микроскопических размеров, диаметр которой измеряетсямикрометрами – от единицы до нескольких сотен. Заключенное в микрокапсулувещество, в частности, лекарственное, защищено от внешних воздействий стенкамимембран, что дает контроля скорости высвобождения лекарства. Все манипуляции повведению активного начала (лекарственного вещества, энзимов, ПАВ, живых клетоки т.д.) в микрокапсулу носят общее название «микрокапсулирование».
Комплексы ионов ПАВ с молекулами полиэлектролитоввходят в состав ряда препаратов медицинского назначения. Они являютсяпотенциальными биологически активными веществами, мишенями действиякоторыхмогут быть ионогенные биополимеры, мембранные структуры клеток,липопротеидные комплексы и др. Ассоциаты синтетических полимеров и ПАВ побактерицидной активности не уступают детергентам в свободном состоянии, а принекоторых соотношениях превосходят их, что объясняется созданием высокойлокальной концентрации ПАВ на поверхности бактериальной клетки. Перспективностьполиэлектролитных комплексов ПАВ как потенциальных биологически активных илекарственных веществ обусловлена еще и тем, что при комплексообразованииполиионов с противоположно заряженными ПАВ токсичность последних существеннопонижается (2-3 раза).
При фармакологическом исследованииполиэлектролитных комплексов (ПЭК) различного состава на основе высшихалкилсульфатов натрия (ПАВ) и сополимера йодэтилата N,N – диэтиламиноэтилметакрилата (КС) показано [81], что этиПЭК могут как ингибировать, так и активировать скорость весового и линейногороста лабораторных животных. Так, ПЭК с мольным соотношением 0,5 при введении спитьем крысам в дозах сотни раз ниже токсичных наиболее сильно угнетает весовойи линейный рост животных, тогда как ПЭК с мольным соотношением 4,0 максимальноповышает темпы прироста живой массы крыс. В присутствии сульфата магниястимулирующее рост действия этого ПЭК на крыс усиливается еще на 15-20%, т.е.стабилизирующее действие ионов магния на ПЭК с мольным соотношением 4,0повышает эффективность его физиологического действия как промотора роста животных.
Высокая эффективность этого ПЭК, который получилназвание ДОКСАН, подтверждена существенным повышением продуктивностисельскохозяйственный животных. Установлено, что его действие, стимулирующеерост, обусловлено активацией пищеварительных процессов у животных, усилениемсекреции эндогенных анаболиков, в частности тестостерона, и ускорениемпроцессов белкового, жирового, липидного и минерального обмена у животных.
При исследовании нейромодулирующих свойств доксанаобнаружено, что при внутрижелудочном введении крысам и мышам он выступает вроли орального адаптогена рефлекторного действия. В концентрациях 0,001, 0,01 и0,1% доксан в 2, 12 и 23 раза потенцирует кардиопульмональный рефлекс,индуцируемый внутривенным введением серотонина. Следствием этого являетсямощное антигипоксическое, противошоковое и анальгезирующее действие доксанан,сравнимое по эффективности с действием предельно допустимой терапевтическойдозы аденозинтрифосфата.
Кроме того, доксан усиливает секрецию эндогенныхнейромодуляторов и повышает их активность, а также потенцирует действиеподпороговых доз экзогенных биологически активных веществ, действующих нацентральную и периферическую нервную системы.
Твердые комплексы полимер — ПАВ представляютотдельный интерес как новый класс микрофазно раздельных систем с высокойстепенью упорядоченности. Такие комплексы формируются совместным осаждением изобщего растворителя (воды) и удобны для производства мембранных материалов.Авторами предложен альтернативный способ изготовления мембран на основеполимеров и ПАВ на границе раздела фаз двух несмешивающихся жидкостей.Полученные таким способом пленки обладают высокой гомогенностью, оптическимихарактеристиками и высокой механической стабильностью. Примечательно, чтотвердые полимерные комплексы с ПАВ показывают комбинацию свойств составляющихих компонентов.
Исследована эффективность первапорационногоразделения смеси метанол-метилбутиловый эфир через хитозановую мембрану,модифицированную серной кислотой и четырьмя поверхностно-активными веществами.Для модифицированной серной кислотой хитозановой мембраны содержание метанола впермеате составляет 70 вес.% при 250С. При 500Сразделительный фактор снижается. Лучшие разделительные свойства обнаруживаютмембраны, модифицированные ПАВами. Для них содержание метанола в пермеатедоходит до 98,3% при 250С.
Огромное разнообразие технологий добычи подготовкинефти, а также свойств добываемой продукции, которые изменяются не только отперехода от одного месторождения к другому, но и во времени в пределах одногообъекта, приводит к необходимости поиска новых высокоэффективных деэмульгаторов.
Анализ научной и патентной литературысвидетельствует о том, что наиболее эффективными эмульгаторами нефтей являютсяне индивидуальные соединения определенного класса, а композиции, представляющиесобой смеси, получаемые на основе промышленно выпускаемых полифункциональныхкомпозиции ПАВ и полимеров. Введение полимеров сохраняет, а в некоторых случаяхусиливает дэмульгирующую способность базовых ПАВ.
В работе проведены исследования влияния новыхклассов полифункциональных дэмульгаторов для обезвоживания и обессоливанияамбарной нефти нефтяных месторождений Мангистауской области, таких как Узень иЖетыбай. Исследованы дэмульгаторы новых типов, полученные на основе композиций ПАВ,ионов металлов и водорастворимых полимеров. Проведены предварительные опыты влабораторных условиях, приближенных к промышленным испытаниям. Предварительныеопыты показали, что использование таких композиций способствует снижениюсебестоимости процессов обезвоживания и обессоливания амбарной нефти.
Амбарная нефть представляет собой затвердевшуюаморфную массу, которую необходимо разрезать на части и извлекать или разжижатьи откачивать. Это, в свою очередь, наносит непоправимый ущерб окружающей средевследствие загрязнения почвы различными вредными веществами продуктовразложения нефти. Высокое содержание ионов низкомолекулярных минеральныхвеществ, в частности ионов хлора вызывают преждевременную коррозию транспортныхтруб и других элементов оборудовании. Помимо этого ионы низкомолекулярныхсоединений способствуют формированию стабилизированных обратных эмульсии типа«вода в нефти», что препятствует очистке нефти и дальнейшей переработке. Длярешения этих задач в настоящее время в нефтепереработке часто применяютсядэмульгаторы ведущих западных фирм, таких как «Клариант» (Диссольван),«Бейкер-Петролайт» (Сепарол) (Германия), а также «Иточу» (F-929) (Япония).Наблюдается тенденция производства реагентов – дэмульгаторов и в Казахстане. Вчастности, в работе определялось эффективность дэмульгаторов ТОО «Рауан»(Казахстан) для подготовки нефти «Мартыши смесь» на УПН им. С. Балгимбаева,месторождения Забурунье по сравнению с базовыми эмульгаторами западных фирм.
После проведения мониторинга влияния моющих ПАВ наобессоливание и обезвоживание амбарной нефти установлено, что применениеиндивидуальных ПАВ способствует снижению солесодержания до 10-15%. Обработканефти композицией из мицеллообразующих ПАВ и полимера приводит к уменьшениюсодержания хлористых солей до 67%.
Использование композиционных полифункциональныхПАВ для обезвоживания и обессоливания амбарной нефти эффективнее по сравнению синдивидуальными дэмульгаторами. Наилучшая комбинация дэмульгаторов представляетсобой смесь малорастворимых промышленных дэмульгаторов и дифильныхводорастворимых моющих поверхностно-активных веществ.
Полимерные комплексы с участием ПАВ такжеиспользуются для извлечения ионов переходных металлов из сточных вод. Например,на многих предприятиях, занимающихся хромированием оксидированием металлическихизделий, регенерация отработанного хромового электролита не предусмотрена.Вследствие этого отработанный электролит смешивается со сточными, промышленнымиводами и направляется на химическую очистку. Сточные воды с высокой концентрациейшестивалентный ионов хрома очистке и переработке поддаются с трудом. В связи сэтим авторами разработан и проверен в укрупненных условиях электрохимическийметод очистки хромсодержащих промышленных сточных вод лигнином в присутствии иотсутствии ПАВ. Предложенный метод экспериментировали на хромсодержащих стокахТашкентского опытно-ремонтного механического завода (Таш ОРМЗ), концентрация хромав котором составляет 32,2 г л. Опыты проводили в две стадии. Первая стадияпредусматривала восстановление хрома (VI) лигнином,вторая – электрокоагуляционную очистку ионов хрома с добавлением коагулянта навыходе раствора и без него.
Результаты опытов показали, что после обработкираствора органическим восстановителем содержание хрома (VI)снижается в 805 раз в результате восстановления до хрома (III) и сорбции его наорганической массе.
Вторая стадия — очистка электрокоагуляцией –позволила довести концентрацию хрома в воде в опытах (с разбавлением и безразбавления раствора) соответственно до 0,014 и 0,032 мл/г, а дополнительнаяобработка 0,2% раствором коагулянта – NH4КМЦ– до 0,011 и 0,012 мг/л, что ниже действующих норм ПДК почти в 10 раз.Добавление коагулянта ускоряет процесс осаждения образующихся осадковгидроокиси железа и хрома за счет их коагуляции, а также увеличивается скоростьосветления раствора, по сравнению со скоростью процесса без добавки коагулянта.Для усиления эффекта осаждения в очищаемую воду вводили добавку золыНовоангарской ГРЭС в виде 10-15% раствора, при этом процессы осаждения и фильтрацииускорялись в 2-3 раза.
При тех же условиях электрокоагуляции без добавкикоагулянта получен очищенный раствор с содержанием хрома: Crобщ=0,032мг/л, Cr6+=0,0 мг/л, Cr3+=0,032мг/л.
Данный метод рекомендован для очисткихромсодержащих сточных вод гальванических цехов.
В работе изучены бактерицидные свойствагидрофобизированных катионных поверхностно-активных веществ и их комплексов сполиакриловой кислотой.
Катоиноактивные поверхностно-активные веществаполучили широкое распространение в медицинской практике, поскольку обладаютантисептическими свойствами. Эти соли четвертичных аммониевых оснований –цетилтриметиламмоний бромистый (ЦТАБ) и цетилпиридиний хлористый (ЦПХ) и иханалоги угнетающе действуют на грамположительные и грамотрицательные бактерии,патогенные грибы и споры.
Сочетание катионных ПАВ с полимерами может усилитьбактерицидное действие первых вследствие большей адсорбируемости образующихсякомплексов на поверхности клеток. Кроме того, высокая молекулярная массаполимера может затруднить выход соединения из организма, что создает эффектпролонгирования действия активного начала в организме.
Опыты по испытанию бактерицидной активностикатионных ПАВ и их комплексов авторы проводили на культурах бактерий Pasteurella multjsida,посеянных на мясо-пептонный бульон. Для опытов были взяты комплексы ПАК скатионными ПАВ — диметилдилауриламмония бромидом (ДМДЛАБ),диметилдиоктадециламмония хлоридом (ДМДОДАХ) и этонием при n=0,1и n=05. Установлено, что наибольшую бактерициднуюактивность имеют нестехиометрические комплексы состава полимер/ПАВ 0,5.
Комплексы ПАК с катионными ПАВ при n=0,1 не активны в случае ДМДЛАБ, а в случае ДМДОДАХ и этонияактивны, причем комплексы этония более бактерицидны, чем комплексы ДМДОДАХ.Большая бактерицидная активность комплекса ПАК-этоний связана с высокойбактерицидностью самого ПАВ.
В комплексах, соответствующих соотношению ПАВ: ПАК= 0,5 во всех случаях наблюдается бактерицидное действие, причем это свойстворастет в ряду ДМДЛАБ
Бактерицидные свойства поверхностно-активноговещества и его комплексов растут с увеличением гидрофобности и концентрацииПАВ. Увеличение числа полярных групп в ряду гидрофобизированных ПАВ еще болееусиливает их бактерицидную активность.
На основе анализа большого количества научнойинформации предложена следующая модель действия ПАВ на мембраны клетокмикроорганизмов. Сначала происходит адсорбция молекул ПАВ на поверхностимембраны, что изменяет ее проницаемость с последующим нарушением ряда функций.
При достижении критической концентрациимицеллообразования начинается солюбилизация одного из амфифильных компонентовмембраны белка или липида в зависимости от их локализации и типа детергента. Врезультате солюбилизации нарушается структурная организация гидрофобныхобластей мембраны. Это приводит к дезинтеграции и распаду мембраны иобразованию смешанных мицелл, состоящих из молекул поверхностно-активноговещества и амфифилов мембраны.
Ассоциации заряженных ПАВ с полимерными гелямиможно использовать для создания механо-химических систем, т.е. систем,превращающих химическую энергию в механическую работу. Так, взаимодействиекатионных ПАВ с гелями на основе полианионного полимера может быть использованодля создания электростимулирующих подвижных хемомеханических систем, например,червеобразного мускула «гусеницы». Авторы полагают, что эти устройства изполимерных гелей способны двигаться благодаря свободной энергии полимернойсетки, причем для задания направления движения может быть использованаэлектрическая энергия. Движения управляемого внешним стимулом хемомеханическогогеля в большей степени напоминает работу мускула, нежели работу механическийметаллической системы, поэтому такой гель может служить примером нового типа«мягкого силового привода» или «молекулярной машины», которая чувствительна ксвоему состоянию, способна к саморегулированию, а также мягко реагирует наизменения во внешней среде.
Таким образом, комплексы синтетических полимеров сПАВ имеют широкий спектр применения, являясь эффективными эмульгаторами,флокулянтами, пенообразователями, стабилизаторами дисперсий и др.
/>/>ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯЧАСТЬ/>1.       />/>Характеристика исходныхвеществ и растворителей
Этиловый эфир аминокротоновой кислоты (ЭАК):
/>
ЭАК получен путем аминирования ацетоуксусного эфира (АУЭ)аммиаком при непрерывном перемешивании в трехгорлой колбе. Чистоту определялирефрактометрически.
Акриловая кислота (АК):
/>
АК предварительно очищалась двукратной перегонкой подвакуумом в токе аргона.
Ткип=300,3 К при Р=4 кПа, nD20=1,4222
Ткип=414 К при Р=101 кПа, nD20=1,4224
Ацетон:
/>
Ацетон сушили над свежепрокаленным поташом и перегоняли приатмосферном давлении.
Динитрил азоизомасляной кислоты соответствовал чистоте ЧДА ииспользовался без дополнительной очистки.
Спирт абсолютный (C2H5OH) Tкип=780С; nD20=1,713
Лаурилсульфонат натрия (С11H23SO3Na) ицетилпиридиний бромид (С16Н33NC5H5Br) соответствуют марке ЧДА ииспользовались без дополнительной очистки.
Для приготовления водных растворов использоваласьдистиллированная вода./>/>/>/>2.       Синтез линейного полиамфолита
Линейныйполиамфолит этиловый эфир аминокротоновой кислоты/акриловая кислота (ЭАК/АК)синтезирован из этилового эфира аминокротоновой кислоты (ЭАК) и акриловойкислоты (АК) реакцией присоединения Михаэля с последующей полимеризацией всмеси вода-этанол (50:50%) в присутствии инициатора азо-бис-изобутиронитрила(АИБН).
Мономернаясмесь заливается в молибденовую ампулу и продувается в течение 10 минутинертным газом (аргоном) для удаления следов воздуха. Затем ампула запаиваетсяи термостатируется в течение 1 часа при температуре 600С дополимеризации мономерной смеси. После окончания полимеризации полученныйсополимер трижды переосаждался в ацетоне и высушивался под вакуумом допостоянного веса./>/>/>/>3.       Методы исследования
Потенциометрическоетитрование.
Составлинейного полиамфолита определяли методом обратного потенциометрическоготитрования с помощью рН-метра «Mettler Toledo MPC 227» (Швейцария) прикомнатной температуре. Для определения содержания -СООН группы 0,02 г ЭАК/АК растворяется в 10 мл 0,091н КОН и титруется 0,1н раствором НCl. Для определения -NH2группы 0,02 г ЭАК/АК растворяется в 10 мл 0,1н раствора НCl и титруется 0,091 нраствором КОН.
Содержаниеакриловой кислоты в сополимере рассчитывается по формуле:
/>
NKOH — концентрация щелочи, моль/л;
VKOH — эквивалентный объем щелочи, пошедший на титрование, мл;
а– навеска полиамфолита, г;
M– молекулярная масса поликислоты;
Результатытитрования представлены графически в виде зависимости рН от объема титранта.
Вискозиметрическоеопределение.
Вязкостьводных растворов измеряли в капиллярном вискозиметре Убеллоде втермостатируемой камере при 250С со временем истечения чистогорастворителя 100 сек.
Приведеннуювязкость водного раствора полиамфолита рассчитывается по формуле:
/>
/>
τ0– время истечения чистого растворителя, с;
τ– время истечения раствора, с;
С– концентрация водного раствора полимера; г/дл.
Результатыпредставлены графически в виде зависимости ηуд/С от С.
Обработкапроб почвы и определение содержания радионуклидов
Пробыпочвы (после проведения специальной пробоподготовки) с известным равномерным повсему объему распределением радионуклидов помещались в пластиковые стаканы, азатем заливались растворами комплексов. Равномерность распределениярадионуклидов контролировалась радиометрическим методом. Для этого из пробыотбирались несколько аликвотных образцов, каждый из которых измерялся на гамма-и бета- радиометре. Если расхождение измеренных значений находилось в пределахпогрешности средства (±10%), проба считалась гомогенизированной.
Длядостижения достаточной статистики, растворами комплексов обрабатывались трипараллельных образца пробы и в течение месяца доводились до воздушно-сухогосостояния. Затем пробы делились по слоям толщиной 1 см и проводились анализы каждого слоя.
Содержаниерадионуклидов в пробе определялось по следующим методикам: методикарадиохимического анализа на плутоний, методика радиохимического анализа настронций, методика выполнения измерений на g-спектрометре, методика выполнения измерений на бета-радиометре.
Определениеагрегатного состояния почвы по методу Н.В. Саввинова
Микроагрегатный состав почвы определяли методом «сухого»агрегатного анализа. Среднюю пробу просеивают через наборсит с диаметрами 10; 7; 5; 3; 2; 1; 0,5 и 0,25 мм. На нижнюю ситу устанавливают поддон. Почву просеивают небольшими порциям, избегая сильныхвстряхивании. Когда сита разъединяют, каждую из них слегка постукивают ладоньюпо ребру, чтобы освободить застрявшие агрегаты. Агрегаты из сит переносят вотдельные фарфоровые чашки предварительно взвешенные. Просеивают всю среднююпробу и распределяют на фракции. Каждую фракцию взвешивают на технических весахи рассчитывают ее процентное содержание. Результаты вносят в таблицу.
/>/>РЕЗУЛЬТАТЫИ ИХ ОБСУЖДЕНИЕ/>/>1.        Физико-химические исследования сополимера ЭАК АК и его комплексов споверхностно-активными веществами
Как уже было отмечено, линейный полиамфолитэтиловый эфир аминокротоновой кислоты/акриловая кислота (ЭАК/АК) синтезированиз этилового эфира аминокротоновой кислоты (ЭАК) и акриловой кислоты (АК)реакцией присоединения Михаэля с последующей свободно-радикальнойполимеризацией. Согласно литературным данным полимеризация производных этил3-аминокротонатов протекает по следующему механизму.
Известно, что алкильные производные этил3-аминокротонатов несмотря на присутствие С=С двойных связей не вовлекаются вреакции полимеризации. Причиной тому является существование p-сопрояженных енамино- и имино- таутамерныхформ, стабилизированных водородными связями. При комнатной температуреенаминная форма (1) более стабильна, чем иминная (2). Поэтому енаминная формавовлекается в реакцию Михаэля с протонодонорной акриловой кислотой (Рисунок 1).
/>
РИСУНОК 1 — Схема образования промежуточногобетаинового мономера и полимера
Далее, при введении АК в исходную мономерную смесьобразуется промежуточный продукт бетаиновой структуры (3), который способенполимеризоваться с раскрытием двойной связи и образованием полимерного бетаина(4). При дальнейшем введении АК происходит образование нового продукта –сополимера бетаина и АК (5).
Таким образом, в зависимости от содержания АК висходной мономерной смеси могут образоваться либо полибетаин, либополи(бетаин-электролит).
Результаты обратного потенциометрическоготитрования синтезированного продукта показали, что в нем содержится большойизбыток акриловой кислоты и соответственно приведенному механизму, являетсясополимером поли(бетаина-АК).
На рисунках 2 и 3 приведены интегральные идифференциальные кривые обратного потенциометрического титрования полиамфолитаЭАК/АК.
/>
РИСУНОК2 – Интегральные кривые потенциометрического титрования ЭАК/АК растворами: 1)0,1н НСl; 2) 0,091н КОН

/>
/>
РИСУНОК 3 — Дифференциальные кривыепотенциометрического титрования ЭАК/АК растворами: 1) 0,1н НСl; 2) 0,091н КОН
На кривых титрования установлены три хорошовыраженных перегиба. Первый перегиб соответствует титрованию избыткаминеральной кислоты (HCl) или основания (KOH). Остальные два перегиба ответственны за последующеетитрование –СООН и –NH2, также как –NH+ и –СОО- групп.
Количество – СООН и –NH2 групп,рассчитанное из кривой титрования составляет 82,0 и 18,0 мол.% соответственно.
Молекулярный вес мономерного звена (Мм/зв)сополимера (рисунок 1 (5)) равен 94,84 г/моль.
Сополимер ЭАК/АК является полимерным амфолитом,поскольку в его макромолекулярной цепи содержаться группы кислотного (-СООН) иосновного (-NH2) характера. Полиамфолитный характер ЭАК/АК былдоказан также методом ИК-спектроскопии с Фурье-преобразованием (рисунок 4).
/>
РИСУНОК 4 – ИК-спектр с Фурье-преобразованиемлинейного сополимера ЭАК/АК
На ИК-спектре ЭАК/АК обнаружены полосы поглощенияNH-групп при частоте 3157 см-1 (область поглощения 3400-3100 см-1)и карбонильной группы при частоте 1707 см-1 (область поглощения С=Огрупп 1720-1710 см-1), что подтверждает его полиамфолитный характер[[12]].
Благодаряналичии кислотной и основной групп ЭАК/АК может взаимодействовать и скатионоактивным и с анионоактивными поверхностно-активными веществами.Комплексообразование между ЭАК/АК и ионогенными ПАВ-ами (ЦПБ –катоноактивный иЛСNa — анионоактивный) изучалось вискозиметрическим методом. На рисунке 5приведены кривые вискозиметрического титрования ЭАК/АК с ЛСNa и ЦПБ.

/>/>
РИСУНОК 5 — Вискозиметрическое определение составакомплекса ЭАК АК-ЛСNa (а) и ЭАК/АК-ЦПБ (б).
Изграфиков видно, что добавление ПАВ к раствору ЭАК/АК приводит к резкомуснижению приведенной вязкости при низких концентрациях ПАВ. Дальнейшееувеличение концентрации ПАВ в растворе приводит к заметному возрастаниюприведенной вязкости системы. Перегибы на кривых свидетельствуют об образованиикомплекса полимер – ПАВ с соответствующими значениями n (n=).
Так,комплексообразование ЭАК/АК с ЛСNa происходит при значении n=1 (ЭАК/АК: ЛСNa=1:1),а с ЦПБ при n=0,4 (ЭАК/АК: ЦПБ=5:2).
Излитературных данных следует, что взаимодействие амфотерных полиэлектролитов спротивоположно заряженными ПАВ сопровождается сильной компактизацией частицполикомплекса за счет электростатического связывания ионогенных ПАВполиамфолитами. Если действующие электростатические силы малы (т.е. маластепень ионизации), то цепь макромолекулы закручивается вследствие внутреннихвращений, при этом возможны различные конфигурации, но наиболее вероятнымявляется закручивание цепей в клубок.
Нарядус электростатическим связыванием ассоциация полиэлектролитов споверхностно-активными веществами также реализуется за счет гидрофобныхвзаимодействий. Гидрофобизация полиэлектролитных цепей способствует блочномусвязыванию молекул детергента с образованием внутримолекулярных мицелл ПАВ иусилению компактизации макромолекулы, о чем свидетельствует значительноеснижение характеристической вязкости растворов полиамфолита.
Высокомолекулярные электролиты, как известно,отличаются от незаряженных в растворах полимеров тем, что обладаютконцентрационной аномалией приведенной вязкости, обусловленнойполиэлектролитным эффектом, т.е. с разбавлением растворов полиэлектролитов происходитувеличение вязкости. Это связано с конформационными изменениямиполиэлектролитов: уменьшение концентрации их водных растворов приводит кразворачиванию макромолекулярных клубков в результате электростатическогоотталкивания одноименно заряженных групп и к увеличению их размеров, следствиемчего является повышение приведенной вязкости (ηпр) растворов.
На рисунке 6 приведены результаты измеренияприведенной вязкости полиамфолита ЭАК/АК в воде при разбавлении и при различныхионных силах раствора (н KCl).

/>
РИСУНОК 6 –Влияние разбавления водного раствора (1) и ионной силы (2 — m = 0,01; 3 — m = 0,1) на вязкость полиамфолита ЭАК/АК
Как видно из рисунка 6 измерение вязкости водногораствора ЭАК/АК при разбавлении показало, что приведенная вязкость раствораЭАК/АК с разбавлением повышается, т.е. в соответствии с вышесказанной теориейполиэлектролитного набухания ЭАК/АК проявляет так называемую «полиэлектролитнуюаномалию». Добавление нейтральной низкомолекулярной соли (KCl)приводит к погашению этого эффекта. Так, при ионных силах растворов 0,01 и 0,1приведенная вязкость ЭАК/АК равна 13,5 и 3,1 дл/г соответственно />/>2.        Изучение возможности фиксации радионуклидов в поверхностном слое почвыприменением комплекса полимер-ПАВ
Дляопределения возможности фиксации техногенных радионуклидов (90Sr, 137Cs,239,240Pu) и накопления их в поверхностномслое почвы с помощью применения комплекса полимер — ПАВ изучалось распределениеудельной активности радионуклидов по слоям после обработки образцов почвырастворами комплексов ЭАК/АК-ЛСNa в соотношениях 1:1 и 2:1 и ЭАК/АК-ЦПБ всоотношениях 5:2 и 1:1.
Концентрациирастворов комплексов ЭАК/АК-ЛСNa в соотношениях 1:1 и 2:1 составляла 10-3моль/л, а растворов комплексов ЭАК/АК-ЦПБ в соотношениях 5:2 и 1:1 — 5*10-4моль/л. Концентрации растворов комплексов выбирались исходя из критическойконцентрации мицеллообразования (ККМ) поверхностно активных веществ:
Результатыопределения рН водных растворов комплексов ЭАК/АК-ПАВ, их компонентов и водныхвытяжек почв, обработанных растворами комплексов приведены в приложении 2. Пополученным данным делать выводы о влиянии рН на процессы фиксации радионуклидовзатруднительно, поскольку все значении рН находятся в одних пределах.
Нарисунках 7-8 представлено вертикальное распределение удельной активности(содержания) радионуклида 90Sr послеобработки почвы растворами комплексов ЭАК/АК с ЛСNa и ЦПБ с разнымисоотношениями компонентов.
/>  />
а                                                    б
РИСУНОК 7 — Послойное распределение удельнойактивности радионуклида 90Sr после обработки почвы комплексами
а) [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=1:1 б) [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=2:1

/>/>
а                                                    б
РИСУНОК 8 — Послойное распределение удельнойактивности радионуклида 90Sr после обработки почвы комплексами
а) [ЭАК/АК]:[ЦПБ]=5:2 б) [ЭАК/АК]:[ЦПБ]=1:1
Каквидно из рисунков 7 и 8 эффект направленной миграции с фиксацией 90Sr в верхнем слое почвы (концентрирование в верхнем слоепочвы) замечен только в единичном случае – при использовании комплекса[ЭАК/АК]:[ΛСNa]=2:1 (рис.7 б). Возможно, это связано с взаимодействиемионов стронция с акриловой кислотой, которая содержится в ЭАК/АК очень большомколичестве. Избыток полиамфолита в составе комплекса приводит к дополнительномунасыщению раствора карбоксил ионами акриловой кислоты и усиливается ихвзаимодействие с ионами стронция.
Востальных случаях либо произошел обратный эффект – концентрирование 90Sr в нижних слоях почвы ([ЭАК/АК]:[ΛСNa]=1:1 – рис. 7 а)и [ЭАК/АК]:[ЦПБ]=5:2 – рис. 8 а), либо эффект концентрирования радионуклида уповерхности почвы вовсе отсутствовал ([ЭАК/АК]:[ЦПБ]=1:1 – рис. 8 б).
Нарисунках 9-10 представлено вертикальное распределение удельной активностирадионуклида 137 Cs после обработки почвырастворами комплексов на основе ЭАК/АК и ЛСNa, ЦПБ при разных соотношенияхкомпонентов.

/>   />
а                                                    б
РИСУНОК 9 – Послойное распределение удельнойактивности радионуклида 137Cs после обработки почвы комплексами
а) [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=1:1: б) [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=2:1
/>/>
а                                                    б
РИСУНОК 10 — Послойное распределение удельнойактивности радионуклида 137Cs после обработки почвы комплексам
а) [ЭАК/АК]:[ЦПБ]=5:2: б) [ЭАК/АК]:[ЦПБ]=1:1
Графики,представленные на рисунках 9 и 10 свидетельствуют о том, что по отношению к 137Cs способность накапливать радионуклида в верхнем слоепроявили комплексы ЭАК/АК-ПАВ именно в тех соотношениях, при которых происходиткомплексообразование между ЭАК/АК и поверхностно-активными веществами, т.е.комплексы [ЭАК/АК]:[ΛСNa] в соотношении 1:1 и [ЭАК/АК]:[ЦПБ] в соотношении5:2 (рис. 9 а и 10 а).
Вслучаях обработки почвы комплексами [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=2:1 и[ЭАК/АК]:[ЦПБ]=1:1 эффект концентрирования 137Csна поверхности не обнаруживается (рис. 9 б и 10 б).
Нарисунке 11 представлено вертикальное распределение активности 239,240Pu после обработки почвы растворами комплексов[ЭАК/АК]:[ΛСNa]=1:1 и [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=2:1.
/>/>
а                                                    б
РИСУНОК 11 – Послойное распределение удельнойактивности радионуклида 239,240Pu послеобработки почвы комплексами
а) [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=1:1: б) [ЭАК/АК]:[ΛСNa]=2:1
Опираясьна результаты, представленные на рисунке 11 однозначные выводы оконцентрировании 239,249Pu в верхних слояхпочвы сделать затруднительно, поскольку однотипного характера вертикальногораспределения радионуклида в анализированных параллельных образцах ненаблюдается.
Дляпостроений графиков использовались количественные данные приведенные вприложении 1.
Сцелью выявления структурирующей и агрегирующей способности комплексовЭАК/АК-ПАВ была произведена обработка почвы их водными растворами. Из общей пробы(1000 г) отбиралась средняя проба массой 30 г и заливалась подготовленными растворами. Образцы после обработки сушились на воздухе в течение 5-х дней.Агрегатный состав почвы после обработки определялось методом сухого просеиванияпо стандартной методике Саввинова Н.И. Результаты структурирования приведены втаблице 2.
Таблица2. Результаты структурирования почвы комплексами ЭАК/АК-ПАВ с разнымисоотношениями компонентовРазмер фракции, мм
Содержание (в %) фракции в почве до и после структурирования контроль ЭАК/АК: ЛСNa =1:1 ЭАК/АК: ЛСNa =2:1 ЭАК/АК: ЦПБ=5:2 ЭАК/АК: ЦПБ=1:1 >2.5 - 53,47 68,2 45,83 47,5 2.5-1,5 4,54 4,37 2,27 6,5 5,53 1.5-1,0 4,37 4,33 2,77 5,83 7,5 1.0-0,5 22,86 22,4 13,7 20,67 24,5 0.5-0,25 37,31 10,53 8,57 15,00 10,13 0,25 69,08 95,1 95,5 93,83 95,16 ∆>0,25 - 26,04 26,42 24,75 26,08
Порезультатам определения агрегирующей и структурирующей способности комплексовполиамфолит-ПАВ было установлено, что после заливки почвы образуется плотнаякорка, толщина которой равна глубине проникновения растворов комплексов в пробуи тем меньше, чем меньше размер частиц. Отмечается, что прочностьобразовавшейся корки зависит от размера фракции, т.е. чем меньше размерфракции, тем плотнее корка. Также,происходит значительное уменьшение содержания частиц размером
/>ВЫВОДЫ
1.        Исследован полиамфолит этил 3-аминокротонат/акриловая кислота и егокомплексообразование с ионогенными поверхностно-активными веществами, каклаурилсульфонат натрия (ЛСNa) и цетилпиридиний бромид(ЦПБ) для реабилитации радиоактивно зараженных почв Семипалатинскогоиспытательного полигона (СИП).
2.        Определены составы самого полиамфолита ЭАК/АК (методом обратногопотенциометрического титрования) и комплекса ЭАК/АК-ПАВ (методомвискозиметрического титрования).
3.        Обратным потенциометрическим титрованием ЭАК/АК выявлено, что данныйпродукт содержит в своем составе большой избыток акриловой кислоты и являетсясополимером поли(бетаин-АК). Его состав равен [ЭАК]:[АК]=18:82 мол.%.
4.        Вискозиметрические исследования показали, что комплексообразование междуЭАК/АК и ПАВ происходит при соотношениях [ЭАК/АК]:[ЛСNa]=1:1 и[ЭАК/АК]:[ЦПБ]=5:2 и сопровождается значительным снижением приведенной вязкостисистем.
5.        При измерении вязкости полиамфолита ЭАК/АК в воде и при различных ионныхсилах раствора (н KCl) обнаружено, что водный растворЭАК/АК обладает концентрационной аномалией приведенной вязкости, обусловленнойполиэлектролитным эффектом, т.е. с разбавлением раствора полиамфолитапроисходит увеличение вязкости. Добавление нейтральной низкомолекулярной соли (KCl) приводит к погашению этого эффекта.
6.        Показано, что обработка почвы комплексами ЭАК/АК–ПАВ приводит кконцентрированию радионуклидов на поверхности почвы. Причем для отдельныхрадионуклидов эффект концентрирования их в верхнем слое почвы проявляетсяпо-разному в зависимости от соотношений комплекса ЭАК/АК – ПАВ. Так, дляаккумуляции стронция-90 на поверхности почвы наиболее эффективным оказалосьиспользование комплекса [ЭАК/АК]:[ΛСNa] с избытком полиамфолита.
Поотношении к цезию-137 складывается иная ситуация. Оказалось, эффект аккумуляции137Сs на поверхности почвы обнаруживаетсядля комплексов ЭАК/АК-ПАВ в тех соотношениях, в которых происходиткомплексообразование. Увеличение содержания ЭАК/АК и ЦПБ в составе комплекса непоказало положительных результатов.
Окончательныхвыводов о концентрировании 239,249Pu вверхних слоях почвы сделать затруднительно, поскольку однотипного характеравертикального распределения радионуклида в анализированных параллельныхобразцах не наблюдается.
7.        Отмечено, что используемые комплексы обнаруживают способностьфиксировать такие почвенные частицы, которые более подвержены к переносу. Так,после заливки почвы растворами комплексов было замечено образование плотнойкорки, толщина которой равно глубине проникновения раствора и уменьшениесодержания частиц размером /> 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Пополученным результатам можно сделать заключение о возможности использованиякомплексов полиамфолита ЭАК/АК с ионогенными поверхностно-активными веществами– лаурилсульфонатом натрия и цетилпиридиний бромидом в качестве реагентов,структурирующих и концентрирующих (направленная миграция) радионуклиды нарадиационно зараженных почвах СИП. Применение этих комплексов позволитпредотвратить пылевой перенос радионуклидов и способствует снижению объемовдефляции.
Также предполагаем, что использование изучаемых вработе комплексов как антидефляционных реагентов дает возможность предотвратитьне только горизонтальную миграцию радионуклидов за счет пыле – и водопереноса,но и воспрепятствовать вертикальной миграции, зафиксировав их в верхнихпочвенных слоях.
/>СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙЛИТЕРАТУРЫ