Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ОРГАНОБЕНТОНИТОВ

Тихомирова Е.И. 1 Заматырина В.А. 1 Бойченко Е.А. 1 Кошелев А.В. 2
1 ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
2 ООО НПП «ЛИССКОН»
Проведено детальное исследование структуры органобентонита; изучена возможность контаминации различными группами микроорганизмов и способность образования стойких соединений с дезинфектантами. Для исследования был использован органобентонит, предоставленный ООО НПП «Лисскон». Изучено влияние чистого органобентонита на стандартные тест-штаммы Escherichia coli 113–13 и Staphylococcus aureus 209 Р, а также исследована естественная микрофлора органобентонита. Результаты учитывались по количеству колониеобразующих единиц. При определении видов микроорганизмов оценивали морфологию выросших колоний, изучали морфологию клеток общепринятыми методами микроскопирования. Показано, что в исходном органобентоните находятся споры бацилл и коккоподобные бактерии. На основании полученных данных разрабатывается технология использования биологически активного органобентонита для комплексной очистки питьевой и сточной воды от ПАВ и различных микроорганизмов, в том числе и патогенных.
органобентонит
бактерицид
очистка питьевой и сточной воды
1. Абросимова О.В., Тихомирова Е.И. Экологическая эпидемиология: учебное пособие. – Саратов: СГТУ, 2009. – 44 с
2. Борисенко Е.Г., Сидоренко О.Д., Ванькова А.А. Микробиология: учебное пособие. – М.: Инфра-М, 2010. – 288 с
3. Бродский Ю.А. Органобентонит – ключ к повышению качества целого ряда технологий // Координатор инноваций. – 2003. – № 1. – С. 27–28.
4. Бродский Ю.А., Файнштейн И.З. Органобентонит – эффективная добавка при производстве лакокрасочных и других отделочных материалов// Сайт фирмы ООО «КОНСИТ-А». 30.04.2012. – URL: http://www.consit.ru/st_organob_efektivnaya_dob.shtml.
5. Водоподготовка: справочник / под ред. С.Е. Беликова. – М.: Аква-Терм, 2007. – 240 с.
6. Патент РФ № 2000122255/12, 20.12.2001 / Файнштейн И.З.; Бродский Ю.А.; Будрик Г.В.; Лукашин Ю.Я. Способ получения порошкообразного органофильного бентонита // Патент Российской Федерации № 2000122255/12.2001.
7. Первый отечественный органобентонит // Электронная версия журнала «Наука и жизнь». 15.05.2012. – URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/5346/?sphrase_id = 65830.

Органобентонит (бентон) представляет собой продукт взаимодействия естественных монтмориллонитовых глин (бентонитов) с олеофилизаторами, в частности, с четвертичными аммониевыми солями (ЧАС) [3].

До недавнего времени органобентониты (бентоны) производились только за рубежом по технологии, осуществляемой в восемь стадий: диспергирование (пептизация) исходного бентонита, фильтрация глинистой суспензии, приготовление разбавленного раствора четвертичной аммониевой соли, взаимодействие разбавленной бентонитовой суспензии с разбавленным раствором ЧАС при перемешивании и нагревании, декантация и фильтрация, промывка продукта, сушка его в распылительной сушилке. Большим недостатком этой технологии является ее многостадийность, ведение процессов в ничтожных концентрациях, высокая энергоемкость, малая производительность, большое количество отходов в виде сточных вод, пыли, органических продуктов, а также тепла в окружающую среду.

Первая отечественная технология получения органобентонита была разработана специалистами фирмы «Консит-А». Это способ получения органофильного бентонита путем подачи бентонитового глинопорошка в водный раствор четвертичной аммониевой соли и их перемешивания в течение 0,5–0,7 часа с последующей сушкой полученного продукта. Причем в смеситель вначале загружают бентонитовый глинопорошок, а затем постепенно добавляют четвертичную аммониевую соль. В этом случае кристаллическая структура слоистая, и в системе присутствуют нанопространства между элементарными пластинами алюмосиликата, куда могут быть внедрены молекулы полимера или активных компонентов (например, лекарств или бактерицидных препаратов) [4]. Это значительно расширяет спектр применения органобентонита.

Традиционно органобентониты широко используются при производстве лакокрасочных материалов, т.к. повышают адгезию красок, их термостойкость и атмосферостойкость, снижают их стекаемость, что, помимо экономии красок, повышает культуру производства. Следует отметить также положительное влияние органобентонита на величину показателя укрывистости лакокрасочных материалов, то есть на снижение расхода красок в расчете на 1 м2 окрашиваемой поверхности [6].

При введении органобентонита в рецептуры эмалей, масляных и прочих красок можно использовать в качестве полярного растворителя этилацетат, бутилацетат, ацетон, спирты, гликоли, целлозоль, пропиленкарбонат и даже воду. Можно также вводить органобентонит в систему в виде так называемой пасты-основы (то есть предварительно замачивая и затем перемешивая его, например, в уайт-спирите, толуоле или их смеси) [7].

Исследованиями ряда авторов доказана высокая сорбционная способность органобентонита [3, 4, 6].

Для очистки питьевой и сточной воды традиционно применяют адсорбцию. В основном в качестве сорбентов используют активные угли, синтетические сорбенты и некоторые отходы производства (золу, шлаки, опилки). Наиболее универсальными считаются активные угли, производство которых сложное и происходит в несколько стадий [5]. В этой связи перспективным является использование в процессе водоочистки в качестве сорбента органобентонита.

Цель работы – исследование свойств биологически активного органобентонита по отношению к микроорганизмам и обоснование перспектив его использования для водоочистки.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования был органобентонит, предоставленный ООО НПП «Лисскон» (рисунок). Для оценки свойств органобентонита по отношению к микроорганизмам использовали взвесь стандартных тест-штаммов Escherichia coli 113–13 и Staphylococcus aureus 209 Р, полученных из музея бактериальных культур Государственного научного учреждения Саратовского научно-исследовательского ветеринарного института Россельхозакадемии.

pic_108.tif

Структура элементарной ячейки Na-монтмориллонита

Взвесь микроорганизмов готовили в физиологическом растворе по стандарту мутности ГИСК имени Тарасевича № 10, титровали до концентрации 500 000 клеток в 1 мл и добавляли в раствор органобентонита, выдерживали в течение 30 минут при комнатной температуре. Затем делали высев 0,1 мл над­осадочной жидкости на питательные среды.

Посевы инкубировали при температуре 37 °С в течение 48 часов. Учет роста микроорганизмов производили по количеству колониеобразующих единиц (КОЕ) согласно методическим указаниям по микробиологическим методам исследований [1]. В качестве контроля производили высев исходного разведения микроорганизмов, а также исследовали на микробную контаминацию нестерилизованные образцы органобентонита.

Все исследования проведены в 3–5 кратных повторностях. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по общепринятым методикам с применением пакета прикладных программ Microsoft Excel 2003 (for Windows XP).

Результаты исследования и их обсуждение

На первом этапе работы была проведена проверка контаминации исходного органобентонита различными группами микроорганизмов путем посева водного раствора образцов на питательные среды, оптимальные для различных эколого-физиологических групп микроорганизмов. Учет гетеротрофных бактерий проводили по наличию роста на чашках Петри с ГРМ-агаром, дрожжеподобных грибов – на агаре Сабуро, микромицетов – на среде Чапека. Оценивали морфологию выросших колоний и изучали морфологию клеток микроорганизмов общепринятыми методами микроскопирования: с окраской мазков синькой Леффлера, по Граму и по Цилю-Нильсону на споры. Полученные результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1

Контаминация органобентонита микроорганизмами

Объект исследования

Дрожжи

Грибы

Споры бацилл

Сапрофитные кокки

Органобентонит

-

-

+

+

Примечание: «–» – отсутствие микроорганизмов; «+» – наличие микроорганизмов.

Установлено, что в исходном органобентоните присутствуют споры бацилл и сапрофитные кокки, отсутствуют палочковидные гетеротрофные бактерии, дрожжи и грибы. Известно, что размеры спор бацилл составляют от 1,2 до 1,5 мкм, а размер кокковых форм – от 0,2 до 0,4 мкм. Факт их обнаружения в органобентоните подтверждает наличие пор, в которых могут задерживаться такие формы микроорганизмов, а также служит косвенным доказательством наноразмерности структуры органобентонита [2]. При исследовании посевов стерилизованных образцов органобентонита микроорганизмы не выявлены.

На втором этапе производили оценку антимикробных свойств исследуемого органобентонита. В табл. 2 представлены результаты учета КОЕ на питательных средах при высеве взвеси микроорганизмов после контакта с органобентонитом (опыт) и исходных разведений (контроль).

Таблица 2

Количество КОЕ на питательных средах при обработке взвеси микроорганизмов органобентонитом

Вид микроорганизмов

Количество КОЕ в чашках Петри

Опыт Контроль

E. coli

18,6 ± 3,4

96,8 ± 8,6

S. aureus

32,4 ± 2,8

91,7 ± 5,4

Учитывая размеры кишечной палочки и золотистого стафилококка, которые составляют 0,4–0,8 и 0,2–0,4 мкм соответственно [2], можно сделать заключение о способности органобентонита задерживать эти микроорганизмы. Бактерицидная способность органобентонита в наших исследованиях не выявлена.

На основании полученных данных разрабатывается технология использования органобентонита для комплексной очистки питьевой и сточной воды от ПАВ и различных микроорганизмов, в том числе и патогенных.

Рецензенты:

Сергеева И.В., д.б.н., профессор, зав. кафедрой ботаники и экологии Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова, г. Саратов;

Коннова С.А., д.б.н., профессор, зав. кафедрой биохимии и биофизики, НИУ СГУ им. Н.Г. Чернышевского, г. Саратов.

Работа поступила в редакцию 28.01.2013.


Библиографическая ссылка

Тихомирова Е.И., Заматырина В.А., Бойченко Е.А., Кошелев А.В. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ОРГАНОБЕНТОНИТОВ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 4-3. – С. 660-662;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31251 (дата обращения: 22.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074