Транспортные характеристики экспериментальных анионообменных мембран, предназначенных для процессов защиты окружающей среды
3.1 Визуализация поверхности мембран до и после контакта с антоциан содержащим раствором
В таблице 3 представлены фотографии поверхности исследуемых мембран, сделанные с использованием электронного сканирующего микроскопа Dino lite Digital Microscope Pro, при увеличении в 200 раз. Для визуализации процесса отравления мембран, по истечении определённого времени, пинцетом вынимали исследуемые мембраны из выбранных химических реагентов. С помощью фильтровальной бумаги убирали излишнюю жидкость с поверхности мембран. Подключали микроскоп к компьютеру при помощи специального провода и на компьютере запускали программу Dinocapture 2.0. Регулируя чёткость и резкость увеличенного изображения поверхности мембран, левой кнопкой мыши делали снимок.
Таблица 3 - Фотографии исследуемых мембран до и после "отравления" полисахаридами и красителями, содержащимися в красном вине
Мембрана |
до |
после |
|
MA-41 |
|||
МА-41П1 |
|||
МА-41П1/ МФ4-СК |
|||
МК-40 |
|||
МК-40/ МФ4-СК |
При визуализации поверхности мембран до и после контакта с раствором, близким по составу со сточными водами винодельческих предприятий, можно сделать следующие выводы:
- больше всего красящего вещества видно у мембраны МА-41П1. Это связано с тем, что эта мембрана имеет самые крупные поры и самую неоднородную поверхность.
- при нанесении плёнки с разноимённым зарядом фиксированных групп на мембрану МА-41П1 привело к уменьшению количества красящего вещества на поверхности мембраны.
- однако эта не наблюдается при нанесении пленки с одноименным зарядом фиксированных групп на мембрану МК-40. Для наиболее точного представления о старении мембран красящими веществами необходимо детально изучить электрохимические свойства мембран и структуру этих загрязняющих веществ. Рассмотрим типичный состав красного вина (таблица 4). Минеральные компоненты (ионы металлов, нитраты и сульфаты) не могут привести к заметному отравлению мембран.
Таблица 4 - Состав красного вина [34]
Компоненты |
Концентрация |
|
Вода |
70-85% |
|
Этанол |
11-13% |
|
Другие компоненты |
17-19% |
|
Глицерин |
10-12 г/л |
|
Неорганические материалы (нитраты, металлы) |
3-3,5 г/л |
|
Танины |
2-3,5 г/л |
|
Винная кислота |
2-2,5 г/л |
|
Молочная кислота |
2-2,5 г/л |
|
Антоцианы |
1-1,8 г/л |
|
Полисахариды |
0,5-1 г/л |
|
Янтарная кислота |
0,5-1 г/л |
|
Летучие кислоты |
0,4-1 г/л |
|
Бутиленгликоль |
0,6-0,8 г/л |
|
Азотные соединения |
0,4-0,5 г/л |
|
Растворенный диоксид углерода |
0,2-0,3 г/л |
|
Лимонная кислота |
0,1-0,3 г/л |
|
Свободная серная кислота |
0,005-0,003 г/л |
Веществами, которые предают мембранам и вину красную окраску, являются антоцианами.
Антоцианы являются гликозидами, содержащими в качестве агликона-антоцианидина гидрокси- и метоксизамещённые соли флавилия (2-фенилхроменилия), у некоторых антоцианов гидроксильные ацетилированы. Углеводная часть связана с агликоном обычно в положении 3, у некоторых антоцианов - в положениях 3 и 5, при этом в роли углеводного остатка могут выступать как моносахариды глюкоза, рамноза, галактоза так и ди- и трисахариды. Будучи пирилиевыми солями, антоцианы легко растворимы в воде и полярных растворителях, малорастворимы в спирте и нерастворимы в неполярных растворителях.
Образование комплексов с катионами металлов также влияет на окраску, одновалентный катион К+ даёт пурпурные комплексы, двухвалентные Mg2+ и Ca2+ - синие, на цвет также может влиять адсорбция на полисахаридах.
Антоцианы гидролизуются до антоцианидинов в 10% соляной кислоте, сами антоцианидины устойчивы при низких значениях pH и разлагаются при высоких.