Қаражыра кен орны қоңыр көмірінен алынған гумин қышқылының сорбциялық қасиеттерін зерттеу
Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
С.Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан мемлекеттік университеті
Жетписбаев А.
Қаражыра кен орны қоңыр көмірінен алынған гумин қышқылының сорбциялық қасиеттерін зерттеу
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
5В060600 - «Химия» мамандығы
Өскемен 2014 ж
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
С.Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан мемлекеттік университеті
«Қорғауға жіберілді» «___»_______2014 ж
п.ғ.к., «Химия» кафедрасы меңгерушісі міндетін атқарушы
______________ Б.К.Шаихова
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: «Қаражыра кен орны қоңыр көмірінен алынған гумин қышқылының сорбциялық қасиеттерін зерттеу»
5В060600 - «Химия» мамандығы
Орындаған Хм-10-В тобы студенті «___»___________2014 ж. |
А.А. Жетписбаев | |
Жетекші т.ғ.к., аға оқытушы «___»___________2014 ж. |
Б.С .Тантыбаева | |
|
Норма бақылаушы «___»___________2014 ж. |
Т.А.Свиридова |
Қаражыра кен орны қоңыр көмірінен алынған гумин қышқылының сорбциялық қасиетін зерттеу
Жұмыстың өзектілігі.
Гумин қышқылдары ХVIII ғасырдың аяғынан бастап белгілі. Оларды зерттеу барысында көптеген қиыншылықтар кездескен. Гумин қышқылдарының құрылысының күрделілілігі, әр түрлі табиғи көздерден алынуы, қасиеттерінің көп түрлілігі зерттеуде қиыншылықтарға әкелді. Сондай қасиеттерінің бірі - гумин қышқылдарының жақсы сіңіргіштік қасиеті
Табиғатта гумин қышқылдары кең тараған, олар торфтың (50-60%),, қоңыр көмірдің (60% дейін), тотыққан көмірдің ( жел әсерінен үгілу дәрежесіне орай 0 - ден 100% дейін), қара топырақтың (10%) құрамында кездеседі.
Қоршаған орта бұл мәселеде бір жағынан шикізат көзі болса, бір жағынан зардап шегетін негізгі нысан болып табылады, ал осыған байланысты қоршаған ортаның экологиялық тепе-теңдігі яғни ауаның, топырақтың, судың құрамы бұзылады, ендеше адам денсаулығына қауіп төнеді.
Гумин қышқылдары дегеніміз - торф, топырақ, қоңыр көмірден және тағы да басқа нысандардан сілті көмегімен алынатын, генетикалық белгілері яғни шығу тегінің біркелкілігі арқылы біріктірілген, заттар тобы.
Гумин қышқылдары ертеден зерттеле бастағанымен осы уақытқа дейін олардың құрылысы, құрамы, химиялық құрылымы, оларды құрайтын органикалық қосылыстар жайлы біркелкі пікір жоқ.
С. Оден жіктеуі бойынша гумин қышқылдары суда еритін фульвоқышқылдар, спиртте еритін гиматомелан қышқылдарына және сілтіде Осы үш форма бір бірімен тығыз байланысты, бірге кездеседі.
Кейбір ғалымдар осы заттардың табиғатта кездесетініне әлі күнге дейін күмәнді, оларды сілтімен өңдеу арқылы жасанды жолмен алады деп есептейді.
Осы заттарды зерттеумен Тюрин, Пономарёва, Кононова, Александрова және т.б. көптеген топырақтанушылар айналысқан.
ХХІ ғасыр адамның тіршілігіне орай үздіксіз артып келе жаткан кәсіпорындардың қоршаған ортаны ластауы жоғары деңгейге жеткен кезең ретінде танылады.
Күнделікті қоршаған ортаға адамның іс-әрекеті нәтижесінде көптеген мөлшерде неше түрлі газдар, шаң-тозаң бөлінеді де температураның күрт көтерілуіне әкеледі. Жер шарымыздың бір бөліктеріне жауын-шашын мөлшері көбейіп-су басады, ал кей жерде күн шыжып-шөлге айналады. Климат жылдам өзгеріп, адамның оған үйрене алмай, небір шара қолданып үлгермейді. Сондықтанда қоршаған ортамызды қорғау қазіргі кездегі өзекті мәселелердің бірі.
Сонымен қатар елімізде
Қойылған мәселені тиімді шешу үшін алдымен экологиялық қауіпсіз, жоғары үнемділікті қажет ететін жаңа сорбциялық жүйелерді іздеп табу.
Зерттеу жұмысының мақсаты:
Қаражыра кен орнында
Зерттеу жұмысының міндеті:
1. Қоңыр көмірден гумин қышқылын
алу әдістеріне әдеби шолу
жүргізу
2. Қоңыр көмірдің физико-химиялық
қасиеттерін зерттеу
3. Қаражыра кен орнынан алынған қоңыр көмірден гумин қышқылын алу
4. Қаражыра кен орнынан
алынған қоңыр көмірден
Зерттеу жұмысының жаңалығы:
Қаражыра кен орнынан алынған қоңыр көмірден гумин қышқылын алу және оның сорбциялық қасиетін зерттеу диплом жұмысының жаңалығы болып табылады.
Зерттеу пәні: Қоңыр көмірен гумин қышқылын алу, сорбциялау процесі
Зерттеу болжамы: Егер Қаражыра кен орнынан өндірілген қоңыр көмірді тұз қышқылымен белсендіретін болсақ одан алынған гумин қышқылының сорбциялық қасиеті жоғары болады.
Зерттеу нысаны: Қаражыра кен орнынан өндірілген қоңыр көмірді тұз қышқылымен белсендіру арқылы алынған гумин қышқылы
Зерттеу әдістері: Теориялық, экспериментік, математикалық өңдеу әдістері.
1 Әдеби шолу
1.1 Қоңыр көмір жайлы мәліметтер
Республика аумағы бойынша көмір қорлары мынадай тәртіппен орналасқан:
Шығыс Қазақстанда 4,5 млрд. т жалпы геологиялық қор және 3,04 млрд. т барланған қор;
Батыс Қазақстанда тиісінше – 2,9 млрд. т және 1,79 млрд. т;
Солтүстік Қазақстанда 81,8 млрд. т және 18,52 т;
Оңтүстік Қазақстанда – 33,0 млрд. т және 0,48 млрд. т. Салада 62 өнеркәсіп орны мен өндірістік бірлестік жұмыс істейді (1998), олардың өндіріс көлемі 2698,5 млн. теңге болды.
2007 жылы Қазақстандағы көмірдің барланған қоры 28,6 млрд. тоннаны құраса, оның ішінде тас көмір – 3,2 млрд. тоннаға, қоңыр көмір – 25,4 млрд. тоннаға жеткен. Есептелген қордың 63 пайызы Қарағанды, Екібастұз, Теңіз-Қоржанкөл бассейндерінің, Қушоқы, Бөрілі, Шұбаркөл, Қаражыра сынды кеніштерінде орналасқан. Ал, қалған 37 пайызы Торғай, Төменгі Іле, Майкөбе бассейндері мен басқа кен орындарында жинақталған.
Қаражыра қоңыр көмір кені, Шығыс Қазақстан облысы Абай ауданында, Семей қаласынан оңтүстік-батысқа қарай 110 км жерде орналасқан. Оның Солтүстік жағынан 50 км жерде Семей – Конечное темір жолы мен кеме жүзетін Ертіс өзені өтеді. Алғаш құрамында қалың көмір қабаты бар юра көмірлі түзілімдері 1967 ж. анықталды. 1968 – 69 ж. жүргізілген карталау және бұрғылау жұмыстары көмірлі түзілімдерінің таралу шекаралары мен өнімділігін нақтылауға мүмкіндік берді. Мұнда Қалыңдығы 300 м юра түзілімдері Солтүстік-батысқа созылған жайпақ синклиналь (10×15 км) түзеді. Өнеркәсіптік көмірлілік екі горизонтқа шоғырланған. Төменгі горизонттың (төменгі юра) Қалыңдығы 85 – 90 м, оның құрамында жұмыстық қалыңдықты 5 көмір қабаты, ал Қалыңдығы 50 – 80 м жоғарғысында (ортаңғы юра) 3 көмір қабаты бар. Бұл горизонттардың арақашықтығы 35 – 40 м. Көмір қабаттары кен орнының орталығында біршама қалың, ал шеткі жақтарында бөлшектенеді және жұқарады. Көмірлі қабаттардың Қалыңдығы 1 – 3 пен 5 – 13 м, кейде 17 – 33 м. Көмірлі қабаттардың жатыс тереңдігі 3-тен 265 м-ге дейін, аршылымның орташа Қалыңдығы 80 м. Метаморфталу дәрежесі бойынша қоңыр көмір тас көмір аралығында; күлділігі 14 – 19%, аз күкіртті (0,48%). Жанғыш массаның жылу бөлгіштігі 7,5 мың ккал/кг, гумин қышқылдарының шығымы 1 – 4,7%, шайырдың мөлшері 5,9 – 12,55%. Кен орны көмірінің күлділігі аз, қызуы жоғары энергет. және тұрмыстық отын болумен қатар, шайыр шығымының біршама жоғарылығына байланысты химиялық-технологиялық шикізат ретінде де пайдалануға болады. Көмірдің 600 м тереңдікке дейін бағаланған қоры 1,56 млрд. т, оның басым бөлігі ашық тәсілмен өндіруге қолайлы. Көмірдің күлі титанға (TіO2 – 1,2%), скандийге (46 – 95 г/т), иттрийге (66 – 79 г/т), бериллийге (10 – 50 г/т), мысқа (100 – 300 г/т), т.б. қоспа элементтерге бай. Кен орны әлі барланып бітпеген.
Көмірді жанғыш тас, мұздай ағаш көмірі, жылтыр тас деп әр ел әр түрлі атағымен,ертеден шаруашылығында пайдаланғанымен, адамзат оның неден және қалай пайда болғанын білген жоқ. Кейбіреулер көмір қоюланған ауа десе, екіншілері көмір судан пайда болған деген пікір айтқан. Осы күнгі ғылыми мәліметтерге қарағанда көмір геологиялық ерте заманда өсіп өнген өсімдік қалдықтарынан түзілген. Көмір - жанатын қатты шегінді таужыныс, ол солған өсімдік қалдықтарының биохимиялық, физикалық-химиялық, химиялық және физикалық өзгерістері нәтижесінде қалыптасады. Көмірде органикалық құрамдастармен қатар үдайы минералдық қоспалар болады, олар-дың мөлшері 1-2%-дан 50 %-ға дейін өзгереді. Жанғыш шөгінді жаралымдардың қүрамында минералдыұ заттардың мөлшері 50%-дан асса, оларды көмірлі таужыныстарға немесе жанғыш тақтатасқа жатқызады.Қазба көмір заттың құрамы мен физикалың қасиеттерінің әр түрлілігімен сипатталып, бастапқы өсімдік материалының әркелкі табиғатымен,көмір жаралудың бірінші кезеңі мен өту жағдайларының ерекшеліктерімен, қалыптасу үдерісінде көмірлі алаптар температурасы мен қысымының өзара әрекетімен байланысты болады.Тас көмір бұдан жүз миллиондаған жылдар бұрын жер бетінің көпшілік бөлігін батпақ басып жатқан кезде пайда болған. Ондай жерлерде биіктігі он метрден астам ағаш тәрізді шаңжапырақ пен қырықбуындар өскен. Жапырыла құлаған өсімдік қалдықтары батпаққа батып жинала берген. Іркілген су ауаны өткізбейтіндіктен олар шірімей бара бара шымтезек қабатын құраған. Балшық пен құмның астына көміліп қалған шымтезек миллиондаған жылдар ішінде бірте бірте көмірге айналады. Тас көмірдің өсімдік қалдықтарына пайда болғандығын, оның қабаттарында кездесетін көмірге айналған ағаш діңі мен бұтағы, жапырақ таңбалары дәлелдейді. Адам тас көмірді ертеден өндіріп келеді. Көмір өндірудің екі әдісі бар. Олар ашық және жабық түрде алынады.Қойнауында көмір сиякты алуан асыл қазынасы бар жерде, оның қазыналары да бір күнде жарала қалған жоқ. Бұлардың әрқайсысының ұзақ тарихы бар. Жер тарихын ғалымда геологиялық уақытпен өлшейді. Геологиялық уақыт эраға, эралар дәуірілерге дәуірлер замандарға, ал замандар ғасырларға бөлінеді. Осы күні ғылым жер құйқасын жер шежіресі деп атайды. Өйткені оны зерттей отырып жердің өзіне, оның көмір сиякты асыл заттарының, тарихын,пайда болу жағдайларын білуге болады. Ғылымда биологиялық эраларды әдетте грек тілінде атайды . Мысалы , ұзақтығы 1500-2000 млн. Жылдық ең ерте эраны эозой эрасы деп аталады. Бұл эраны жер жыныстарында көмір түзілу белгісі жоқ. Ол кезде өсімдік болмаған. Көмір түзулудің ең алғашқы белгілері одан кейінгі эрада полеазойда байқалады. Полеазой эрасы бес дәуірге бөлінеді: Кембрий,Силурий,Девон,Тас көмір және Перм. Кембрий дәуірінде табиғатта көмір түзілу белгілері кездеспейді. Демек , бұл дәуірлерде өсімдік өсін кемеліне жетпеген. Силурий дәуіріндегі су балдырлары өсіп өнуге қолайлы жағдайлар тұған. Силурий 85 млн. жылға созылған ұзақ дәуір. Сондықтан онда бір жағынан су балдырлары өсіп өніп жатса, сондай ұзақ уақыт ішінде, олар қырылып , өздері өскен су түбіне бата беретіндей жағдайлар болған. Суға батып кеткен тұнбалар кейін көміртектес жанатын сланецтер түзілген негізгі органикалық заттарға айналған.
Шымтезек құрамындағы қүрделі қосылыстар әр түрлі жағдайларының әсерінен химиялық өзгеріске ұшырап, бірте бірте оттекті жаңа қосылыстар бөліп шығарады. Осының нәтижесінде, шымтезекке қарағанда көміртегі бай , құрамы одан қарапайым, тығыз, қара қоңыр қатты зат қоңыр көмір түзіледі. Қоңыр көмір шымтезектей емес, жай көзбен қарағанда бір текті зат. Оның құрамындағы жапырақ,сабақ,тамыр тәрізді өсімдік қалдықтары күшті микроскоп арқылы ғана көрінеді.Қоңыр көмір сілтілердің, соданың ерітінділерінде шамалы ериді. Қоңыр көмір құрамындағы негізгі химиялық қосылыс гумин қыщқылдары, ал кейбір турлерінде битумдар да болады. Қоңыр көмір құрамындағы 45-78 % органикалық заттар, 8-15% су, 10-40%, минералдық 45% астам келеді.
Табиғи жанғыш кендерге жер қойнауындағы жылу энергиясының көзі болып табылатын барлық органикалық заттар жатады. Агрегаттық күйіне қарай барлық отындар: қатты (шымтезек, қоңыр және тас көмірлер, сланцы, антрацит, кокс, жартылай кокс), сұйық (мұнай, мұнай өнімдері, көмір, сланцы өндірісінің өнімдері) және газ тәріздес (табиғи газдар, қатты отындар мен мұнайды өнеркәсіптік өңдеуден түзілетін газдар) болып бөлінеді. Барлық жанғыш кендер тірі организмдердің, әсіресе ағаш және өсімдік қалдықтарының ыдырауы нәтижесінде пайда болады.
Көмірлену және карбонизация процесі – шымтезек түзілу кезеңінен өткен органикалық заттардың температура, қысым, уақыт әсерінен физикалық және химиялық өзгеру процесі. Шымтезек қабатынан жаңа түзілген минералдық қабат өсімдіктердің қалдықтарымен жабылып, оның қабаттарының біршама тереңдеуінен кейін екінші кезең, шымтезектің көмірге айналу сатысы басталады.
Геологиялық терминология бойынша шымтезектің органикалық бөлігінің көмірге айналуы диагенез, ал қоңыр көмірдің тас көмір мен антрацитке айналуы метагенез деп аталады. Геологтардың анықтамасы бойынша көмір дегеніміз өсімдік текті тау жыныстарының шөгіндісі. Шымтезек түзілу сатысында өсімдік қалдықтарының өзгеруі көбінесе биогенді сипатта болып, гумин қышқылдарының түзілуімен аяқталады. Диагенез сатысында биохимиялық өзгерістер баяулап, шымтезектің көмірге айналуы температура мен қысымның жоғарлауынан жүзеге асырылады. Осы факторлардан барып ылғалдылықтың өзгеруі, тығыздықтың артуы, кеуектіктің азаюы болады да, өсімдік қалдықтарының нығыздалуы жүреді. Аталған процестердің нәтижесінде түзілген қоңыр көмірлердің құрамында біршама мөлшерде гумин және карбон қышқылдары болады. Бұл қышқылдар көмірге қышқылдық және сілтілердің әлсіз ерітінділерінде толық және жартылай ерігіштік қасиет береді.
Барлық көмірлер үш бөліктен: органикалық, минералдық және ылғалдан тұрады. Көмірдің органикалық массасының элементтік құрамына көміртегі, сутегі, азот, оттегі, күкірт кіреді. Көмірдің минералдық бөлігін карбонаттар, силикаттар, фосфаттар, сульфаттар, сульфидтер құрайды.
Табиғаттағы қоңыр көмірлерді екі түрге бөліп қарастыруға болады: топырақ тәріздес және қатты қоңыр көмірлер. Бұлардың аралығында көмірлену сатылары әр түрлі аралық көмірлер болады. Топырақ тәріздес көмірлер жаңа қазылған топыраққа ұқсайды. Мұндай көмірлер қоңыр түсті, ылғалдылығы жоғары, құрылымы жоқ ұнтақ зат. Қатты қоңыр көмірлер қара түсті болады, тек ұнтақтаған кезде ғана қоңыр түске айналады. Көмірлену сатысында қоңыр көмірлердің COOH-топтары 8-9% - дан 0.6-1.5% - ға, OH- топтары 7.2-10.2 % -дан 7.5-8.1% - ға, OCH3 – топтары 0.4-1.1% -дан нөлге дейін төмендейді. Көмірлердің құрамындағы азот мөлшері бастапқы өсімдіктердің құрамындағы белоктар мен нуклеин қышқылдарынан түзіледі. Қоңыр көмірде азоттың мөлшері 0.36-0.51% - дан 1.5-1.9% - ға дейін кездеседі. Бастапқы органикалық заттың құрамындағы барлық қосылыстар қоңыр көмірдің құрамындағы гумин қышқылдарының түзілуіне қатысады.
Аминоқышқылдардан басқа, гумин қышқылдарының құрамына аздаған мөлшерде көмірсулар: фруктоза, сахароза, глюкоза, галактоза, арабиноза, ксилоза кіреді. Сонымен қоңыр көмірлердегі гумин қышқылдары тек қана өсімдіктердің қалдықтарынан емес, сонымен бірге метаболизм өнімдерінен де түзіледі.
Қоңыр көмірлердің құрамын зерттеуді оңайлату үшін алдымен оларды құрам бөліктеріне бөліп қарастырады. Ол үшін көмірді этанол, бензол (1:1) қоспасымен өңдеп битумоидтерді, одан кейін сілті ертінділерімен гумин қышқылдарын бөледі. Бұдан қалған қалдықты қалдық көмір деп атайды. Қалдық көмірдің құрамында көмірдің минералдық бөлігімен берік байланысқан гумин қышқылдары болады. Сілті ерітінділерінен гумин қышқылдарын бөліп алу үшін ерітіндіге қышқылмен әсер етеді. Нәтижесінде гематомелан және гумус қышқылдары тұнбаға түсіп, фульвоқышқылдар ерітіндіде қалады. Түзілген тұнбаға этанолмен әсер етіп, гематомелан қышқылын гумус қышқылынан бөліп алады.
Битумдерден салыстырғанда, негізінен гумин қышқылдары қоңыр көмірлердің , әсіресе топырақ тектес көмірлердің органикалық массасының негізгі бөлігін құрайды.
Шымтезек пен қоңыр көмірлердің құрамындағы гумин қышқылдары құрамы, құрылысы бойынша бір – біріне ұқсас келеді. Қоңыр көмірлердің қасиеттері олардың құрамындағы гумин қышқылдарының сандық мөлшерлері мен сапалық құрамына байланысты өзгеріп отырады. Бұл өзгерістерді гумин қышқылдарының құрамындағы функционалды топтардың мөлшерінің көмірлену сатысында өзгеруінен байқауға болады.
І.2 Гумин қышқылы, оның зерттелу тарихы мен маңызы
Гидросфера мен литосферада жиі кездесетін табиғи органикалық заттардың бірі гуминді қосылыстар. Дүниежүзілік мухит суларының 90% гуминді қосылыстардан тұрады. Жылына 48 млн. т гумин қышқылдары мухит суларына түседі. Гуминді қосылыстардың көп мөлшері көмірде, лигнинде, торф құрамында кездеседі. [1-5]
Топырақтың құнарлылығы оның құрамындағы гумус мөлшерімен тікелей байланысты. Гумус дегеніміз – бұл кез-келген топырақтың құнарлылығын қамтамасыз етуші табиғи органикалық қосылыстар. Гумустың табиғи құраушысы болып гумин қышқылдары саналады. Топырақ жеткілікті мөлшерде құнарлы болуы үшін оның құрамындағы гумин қышқылы кем дегенде 5-6% немесе гектарына 150-190 тонна болуы керек. Ал ондай топырақтар табиғатта сирек кездеседі [6].
Гумин қышқылының жинақталатын өте үлкен қорлары шымтезекте, қоңыр көмірде. Гумин қышқылдары бұл табиғаттың органикалық өзгеру нəтижесінде пайда болады, солай болғандықтан бұл өзгеріс неғұрлым ұзақ жəне белсенді түрде жүрген болса, табиғат шикізатында гумин қышқылдары соншалықты көп болады.Бұл реагенттерді дайындау үшін негізгі материалдар ретінде қоңыр көмір,торф немесе құрамында гумусы бар тас көмір мен натрий гидроксидінің ерітіндісі қолданылады. Гуматтар əрекетінің бастамасы ретінде натрий гидроксиді ерітіндісімен қоңыр көмірді немесе торфты өңдеу процесінде бөліп алынған гуминді заттар пайдаланылады.Қоңыр көмірді негізгі жеткізуші болып Көміртау (Башқұрстан), Қызылқия (Қырғызстан) жəне басқа да көмірлер пайдаланылады. Гуминді қышқылдар дайындауда қолданылатын қоңыр көмірдің техникалық талаптарына ондағы гуминді заттардың 35-40%-дан кем болмaуы, құрамындағы золь мен ылғалдылығы артып кетпеуі керек.Гуминді заттар əртүрлі шикізат көздерінен (қоңыр көмірден, торфтан,сапрофельден жəне т.б.) алынуына қарай бір-бірінен қасиеттері бойынша ерекшеленеді (торф гумин қышқылының молекуласы көмір гумин қышқылының молекуласына қарағанда əлдеқайда бұталанған құрылымы мен ассиметриялық пішінге ие). Бұл айырмашылық көмір түзілуінің əрқилы сатысындағы шикізаттан алынған гумин қышқылдарының сілтілік ертітінділеріндегі тұтқырлық шамасында көрініс береді [6].Гумин қышқылы - əртүрлі молекулалық құрылымдағы өнім қоспасы. Олар ерігіштігі бойынша үш топқа бөлінеді: фульвоқышқылдары су мен спирте ериді;гиматамеландылар-суда ерімейді, бірақ спиртте ериді; гумустылар-аталған еріткіштерде ерімейді. Гуминді заттар - молекулалық массалары 4000-8500 болатын қоюлатылған ароматты ядролы органикалық коллоидты заттардың қоспасы түріндегі күрделі табиғаттағы жоғары молекулалық қосылыстар болып табылады. Химиялық əдістермен осы қоcылыстардың табиғатын өзгерту қоңыр көмір гуматының коллоидты тұрақтылығына əсер етуі тиіс [7].Гуминді қышқылдың құрамында карбоксильді, фенолды, метоксилді жəне иондық функциалдық топтар бар болып, қос байланысты жəне карбонилді топтары бар көміртегі бастамасы болады.Оның құрамы мына жазылған формулаға жақын түрде болуы мүмкін:
Топырақтағы гумин қышқылының гипотетикалық фрагменті.
[Kleinhempel, 1970]
1- сурет.
Басқаша айтқанда гуминді заттар лигниннің
(арилдердің), қанттың(глинозидтің) жəне амин қышқылдары мен протеидтердің
құрылымдық фрагментерінен тұрады [8].Коллоидтық
химия көзқарасы бойынша гуминді заттар
– созылмалы қоймалжың. Яғни ондай заттар
өзінің созылмалалығын жəне ісінуге қабілеттілігін
сақтай отырып, суын кетірген кезде едəуір
сығылады. Бірақ ылғалдылықтың белгілі
бір төменгі шегіне дейін кептірілгеннен
кейін бұл қоймалжың қайтымсыз сығылады
жəне өзінің суда ісіну қабілетін жоғалтады.Гуминді
заттардың коллоидтық қасиеттері оларды
үш өлшемді кеңістіктік құрылымын қамтамасыз
етеді.Гуминді заттарды оң зарядталған
функционалдық топтар (мысалы, амин топтары,
амидті, пептидті, иминді топтар) жəне
теріс зарядты (мысалы, карбоксил, метоксил,
гидроксильді спиртті, фенол жəне гидроксихинон,карбонил-
Гумин қышқылы - əртүрлі молекулалық құрылымдағы өнім қоспасы, қанық қоңыр түсті, азотты жоғары молекулалық окси карбон қышқылдары. Олар ерігіштігі бойынша үш топқа бөлінеді: фульвоқышқылдары су мен спирте ериді; гиматамеландылар - суда ерімейді, бірақ спиртте ериді; гумустылар - аталған еріткіштерде ерімейді.
Гуминді заттар - молекулалық массалары 4000-8500 болатын қоюлатылған ароматты ядролы органикалық коллоидты заттардың қоспасы түріндегі күрделі табиғаттағы жоғары молекулалық қосылыстар болып табылады. Химиялық əдістермен осы қосылыстардың табиғатын өзгерту қоңыр көмір гуматының коллоидты тұрақтылығына əсер етуі тиіс.
Гумин қышқылдары - табиғи жаңғыш кендерге (шымтезек, қоңыр көмір, тас көмір) сілті ерітіндісімен әсер еткенде қою қоңыр түске боялатын органикалық заттар. Сілті ерітінділеріне минералды қышқылдармен бейтараптану реакциясын жүргізсе, аморфты қоңыр түсті тұнба түзіледі . Көмір түзілуінің шымтезек сатысында өсімдік қалдықтары жер қыртысында әртүрлі микроорганизмдердің әсерінен гумин қышқылдарына айналады. Табиғатта гумин қышқылыныц түзілуінің тағы бір жолы - тотығу процесі. Бұл процесс атмосферадағы немесе судағы еріген оттегінің көмірге немесе басқа органикалық заттарға әсер етуі арқылы жүреді. Шымтезек пен қоңыр көмірден алынған гумин қышқылдары көмірдің тотығуы процесінде түзілген гумин қышқылдарынан көміртегінің сутегіне қатынасы бойынша ерекшеленеді. Көмірдегі күл мөлшерінің жоғары болуынан технологиялық процестерде қалдықтар кеп болады да, гумин цышқылдарының сапасын төмендетеді. Гумин қышқылдарының құрылысы мен құрамы көмір кен орындарына, көмірден бөліп алу технологияларына байланысты әртүрлі болады. Гумин қышқылдары құрылымдары ұқсас, молекулалық салмақтары бойынша ерекшеленетін органикалық қосылыстардың жиынтығы. Ерігіштік қасиеттеріне қарай оларды үш түрге бөлуге болады: суда еритіні – фульвоқышқылдар, спирттерде еритіні – гиматомелан қышқылдары және суда да, спирттерде де ерімейтін, бірақ сілтілерде еритін түрі – гумус қышқылдары. Гумин қышқылдарының негізгі бөлігін осы гумус қышқылдары құрайды. Гумин қышқылдарының құрамына гиматомелан, гумус, фульвоқышқылдармен қоса аминоқышқылдар, пептидтер, полисахаридтер және көптеген микроэлементтер кіреді.
Гумин қышқылдарының құрылысы жөнінде көптеген болжамдар айтылып, бірнеше ондаған формулалар ұсынылған. М. Шницер, И.Д.Комиссаров, В.И. Касаточкин , С.С. Драгунов және басқаларының ұсынған формулалары белгілі. Бұл формулаларды құруда гумин қышқылдарының молекуласы негізінде бензолоксикарбон қышқылдарының қарапайым қосылыстары, көмірсутектер мен май қышқылдарының қосарланған туындыларынан бастап, тұйық тізбекті полимерленген көміртегі қосылыстары түрінде болады деген болжамдарға дейін әртүрлі принциптер мен сызба – нұсқалар пайдаланылады.
Гумин қышқылдарының осы уақытқа дейінгі белгілі қасиеттерін мейлінше толық бейнелейтін формула екеу. Олардың біреуі И.Д. Комиссаров, екіншісі Д.С. Орлов ұсынған формулалар. Алайда бұл формулалардың екеуі де статистикалық формулалар, гумин қышқылдарының құрылымдық үзінділерінің бір – бірімен байланысы, олардың байланысу тәсілдері тек болжаммен айтылған, тікелей құрылымдық зерттеулермен дәлелденбеген. Дегенмен, бұл формулалардың екеуі де гумин қышқылдарының қазіргі кездегі белгілі химиялық және физикалық қасиеттерін жан-жақты айқындайды және олардың физиологиялық белсенділіктерін түсінуге негіз бола алады. Басқа да формулалар сияқты, бұл формулалар гумин қышқылдарының екі мүшелі екенін, олардың құрамына моно және полисахаридтер мен полипептидтер типтес гидролизденген компоненттер кіретінін көрсетеді. Гидролизденбеген бөлігі С=С көпіршесі арқылы қос байланыстардың тізбегін құрайтын аз конденсирленген бензоидты үзінділерден тұрады. Сонымен қатар, гидролизденбеген бөліктің құрамында азотты және оттекті гетероциклдер де кіреді.
Гумин қышқылдарының көптеген үлгілерінде құрамында активті оттегі бар топтардың мөлшерлері (мг – экв/г) мынадай: карбоксилдер – 2-5; фенолды гидроксилдер – 2.5-5; хиноидты топтар – 0.6-4; альдегидтердің карбонил топтары – 0.2 -1.5. Гумин қышқылдарында альдегидтердің карбонил топтары кетондардікіне қарағанда әлдеқайда бәсенділеу болады. Гумин қышқылдарының үлгілерін сұйық аммиактағы натрий металымен реакцияластыру арқылы жай эфирлі байланыстардың бар екендігі дәлелденді. Сілтілік ортада калий перманганатымен тотықтырып, алынған қышқылдарды Е.А. Григорьева ұсынған газ-сұйық хроматография әдісімен зерттегенде, меллит қышқылының ( поликонденсирленген жүйелерді тотықтырудан түзілетін бензолполикарбон қышқылы) түзілмейтіндігін, негізінен три және тетрабензолкарбон қышқылдарының түзілетіні анықталды. Демек, гумин қышқылдарының құрамында аса конденсирленген ароматты орталықтардың жоқ екендігі дәлелденді. Төменде Д.С. Орлов бойынша гумин қышқылдарының құрылымдық ұяшығы құрылысының сызба – нұсқасы келтірілген (1-сурет).
А – гидролизденбейтін бөлігі
В – гидролизденетін бөлігі
Сурет 2. Д.С. Орлов бойынша гумин қышқылдарының құрылымдық ұяшығы құрылысының сызба-нұсқасы
Әртүрлі көмірлердің құрамында гумин қышқылдары элементтік құрамы мен функционалды топтардың мөлшері бойынша көмірлену деңгейіне қарай бір-бірімен ерекшеленеді. Көмірлену деңгейі өскен сайын, гумин қышқылдарында көміртегі мөлшері өсіп, сутегі, оттегі, азот, күкірт мөлшерлері азаяды.
- Қарахан мемлекеті
- Қарахан мемлекетінің мәдени мұрасы
- Қарашығанақ кен орнын тиімді пайдалану
- Қарашығанақ мұнай газ конденсат кен орны
- қаржы
- қаржы
- Қаржылық бақылаудың ерекшелігі
- Қазақстан тарихынан білім сапасы мен білікті жетілдірудегі жаңа технологиялар (орта ғасырлардағы мәдениет тарихы)
- Қазақстан территориясында орналасқан таулардың физикалық - географиялық ерекшеліктері
- Қазақстан Туркия қатынастары
- Қазақтың ұлттық ойындары Халқымыздың мәдени асыл мұрасы
- қазақ хандығы
- Қазіргі кездегі бухгалтерлік есепті және аудитті ұйымдастыру
- Қазіргі студенттердің құндылық бағыттануы
