Вестник МГТУ, 2025, Т. 28, № 4/2.

Пупышева Н. С. и др. Сорбция ионов Cu(II) из водных растворов хитозаном. Введение Хитозан - аминополисахарид, обладающий сложным строением и состоящий из двух типов моносахаридов: 2-ацетиламид-Б-глюкозы и 2-амино-Б-глюкозы, которые соединены 1,4-р-гликозидной связью. Хитозан получают деацетилированием хитина ( Пятигорская и др., 2021). Данный полисахарид синтезируется несколькими видами беспозвоночных животных и является основным компонентом экзоскелета членистоногих, например, ракообразных и насекомых. Также хитин присутствует у некоторых микроорганизмов - бактерий, грибов, простейших и водорослей (Cauchie, 2002). Хитин обрабатывают концентрированными растворами щелочей при повышенных температурах для получения хитозана путем деацетилирования (Акопова и др., 1991). Производство хитозана позволяет эффективно с экономической точки зрения утилизировать хитин на заводах по производству морепродуктов. Его применение в качестве компонента лекарственных средств и мазей (Wang et al., 2024) и как сорбента для сорбции тяжелых металлов из водных растворов делает производство хитозана коммерчески обоснованным. Однако сорбенты на основе немодифицированного хитозана обладают недостаточно высокими сорбционными свойствами в отношении ионов тяжелых металлов и, кроме того, данный полимер неустойчив в кислой среде. Поэтому для повышения эффективности сорбции и возможности использования для очистки водных растворов с низкими значениями рН хитозан модифицируют различными способами. Амино- и гидроксильные группы в хитозане позволяют получить многочисленные модифицированные формы с ценными свойствами (Abo Elsoud et al., 2019; Koc et al., 2020; Ramos Berger et al., 2018). Модифицированные полимеры на основе хитозана обладают улучшенными биомедицинскими характеристиками, которые дают возможность использовать его в области доставки лекарств, характеризуются высокой антимикробной активностью в отношении различных микроорганизмов, грибов и дрожжей (Baghaei et al., 2021; Cai et al., 2015), а также сорбционными свойствами, позволяющими применять их для удаления красителей и металлов из водных растворов. Химическая модификация хитозана довольно часто используется для улучшения хелатирующих свойств в отношении ионов тяжелых металлов (Zhang et al., 2016). Множество исследований посвящено модификации полимера серосодержащими соединениями, такими как тиосемикарбазид (Wang et al., 2018; Li et al., 2014) и тиомочевина (Wang et al., 2016; Al-Saidi, 2016; Bratskaya et al., 2021), а также использованию готовых полимеров (и их композитов) для удаления ионов тяжелых металлов. Прививка функциональных групп, содержащих серу, к каркасу хитозана может выполнять следующие функции: повышать сорбционную способность хитозана за счет прививки новых хелатообразующих веществ, изменять сорбционные свойства в отношении металлов. Хитозан является безопасным материалом для окружающей среды. Однако модифицирующие агенты, вводимые в хитозан и улучшающие сорбцию ионов тяжелых металлов, могут быть неэкологичными. Целью исследования является поиск эффективного модификатора и способа модификации хитозана для улучшения его сорбционных свойств по отношению к ионам тяжелых металлов. Материалы и методы При выполнении экспериментальной части работы в качестве сорбента использовали хитозан, полученный из хитина антарктического криля и имеющий степень деацетилирования 8 8 %, М = 200 кДа, (ООО "Биопрогресс", Москва, Россия). Для модификации в качестве наполнителя был выбран таурин - аминокислота, содержащая серу и образующаяся в организме человека из цистеина и метионина. Для получения сорбента использовали уксусную кислоту CH 3 COOH, эпихлоргидрин C 3 H 5 CIO и гидроксид натрия NaOH. В качестве источника ионов меди выступал сульфат меди CuSO 4 5H 2 O. Все реактивы имели степень чистоты "х.ч.". Для приготовления сорбента смесь 3 г хитозана с 1,5 г таурина (соотношение хитозан : таурин составило 2 : 1) растворяли в 97 мл 1%-й уксусной кислоты, перемешивали в течение часа, добавляли 0,5 мл эпихлоргидрина в качестве сшивающего агента и оставляли для набухания в течение 24 ч при комнатной температуре до образования густого однородного геля. Готовый гель при помощи шприца по каплям вводили в 10%-й раствор гидроксида натрия при перемешивании. Полученные гранулы сорбента выдерживали в течение 24 ч при комнатной температуре, промывали дистиллированной водой до нейтрального рН и хранили в дистиллированной воде. Для сравнения использовали гранулы хитозана, сшитого эпихлоргидрином, которые получали аналогичным образом, без добавления таурина. Выбор таурина в качестве модифицирующего агента обусловлен тем, что сульфогруппы аминокислоты должны способствовать увеличению сорбционной емкости сорбента (Biswas et al., 2023). Для изучения сорбционных свойств сорбента навеску гранул сферической формы массой (m) 0,75 г помещали в 7 химических стаканов и заливали растворами сульфата меди объемом 10 мл (V) с начальными концентрациями (С0) 2,5 •10 - 3 - 1,6 10- моль/л и оставляли на сутки при температуре 293 К. Затем раствор отделяли от сорбента фильтрованием и определяли в нем равновесную концентрацию ионов металла (С). Для определения концентрации ионов меди использовали спектрофотометрический метод. Измерения проводили на спектрофотометре SPECORD М-40. 628