pharmjournalРазработка и регистрация лекарственных средствDrug development & registration2305-20662658-5049LLC «CPHA»10.33380/2305-2066-2024-13-1-1630pharmjournal-1721Research ArticleФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯPHARMACEUTICAL TECHNOLOGYУльтразвуковая активация минеральных сорбентовUltrasonic Activation of Mineral Sorbentshttps://orcid.org/0000-0003-0077-7031БондаревА. В.BondarevA. V.

308015, г. Белгород, ул. Победы, д. 85

85, Pobedy str., Belgorod, 308015

alexbond936@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8685-1601ЖиляковаЕ. Т.ZhilyakovaE. T.

308015, г. Белгород, ул. Победы, д. 85

85, Pobedy str., Belgorod, 308015

https://orcid.org/0000-0001-5506-515XАвтинаН. В.AvtinaN. V.

308015, г. Белгород, ул. Победы, д. 85

85, Pobedy str., Belgorod, 308015

https://orcid.org/0000-0003-4307-8791ДеминаН. Б.DeminaN. B.

119991, г. Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2

8/2, Trubetskaya str., Mosсow, 119991

https://orcid.org/0000-0003-2944-7642РазмахнинК. К.RazmakhninK. K.

672032, г. Чита, Александро-Заводская, д. 30

30, Aleksandro-Zavodskaya str., Chita, 672032

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» (НИУ «БелГУ»), кафедра фармацевтической технологииBelgorod National Research University, Department of Pharmaceutical TechnologyФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова» Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)I. M. Sechenov First MSMU of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University)Читинский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института горного дела им. Н. А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ЧФ ИГД СО РАН)Chita Division of Chinakal Institute of Mining of the Siberian Branch of the RAS2024190120241314551Copyright © Бондарев А.В., Жилякова Е.Т., Автина Н.В., Демина Н.Б., Размахнин К.К., 20242024Бондарев А.В., Жилякова Е.Т., Автина Н.В., Демина Н.Б., Размахнин К.К.Bondarev A.V., Zhilyakova E.T., Avtina N.V., Demina N.B., Razmakhnin K.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pharmjournal.ru/jour/article/view/1721Введение

Введение. Медицинские глины представлены полиминеральными сорбентами с преобладанием основополагающего глинистого минерала, от концентрации которого зависит качество минерального сырья и его адсорбционная активность. Одним из методов повышения качества минерального сырья является его активация при помощи ультразвуковой обработки.

Цель

Цель. Изучение влияния ультразвука на активацию и адсорбционную активность минеральных сорбентов.

Материалы и методы

Материалы и методы. В качестве объектов исследования использовали клиноптилолитовое минеральное сырье Холинского месторождения (Забайкальский край), монтмориллонитовое минеральное сырье Белгородского месторождения (Белгородская область) и каолинитовое минеральное сырье Еленинского месторождения (Челябинская область). Для ультразвуковой обработки использовали высокочастотную установку УЗДН-1. Определение адсорбционной активности проводили по метиленовому синему.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Исследовано влияние ультразвука на активацию минеральных сорбентов при частоте ультразвуковой волны 40 кГц в течение пяти минут. Установлено, что среднее содержание клиноптилолита с учетом всех фракций в глине Холинского месторождения увеличивается на 20 %, среднее содержание монтмориллонита с учетом всех фракций в глине Белгородского месторождения увеличивается на 14 %, среднее содержание каолинита с учетом всех фракций в глине Еленинского месторождения увеличивается на 18 %. Исследовано влияние ультразвука на адсорбционную активность минеральных сорбентов. Использование ультразвуковой обработки повышает адсорбционную активность минеральных сорбентов на 12–19 %.

Заключение

Заключение. Разработанную методику активации минеральных сорбентов посредством ультразвуковой обработки возможно применять для активации минеральных сорбентов путем повышения концентрации основополагающего минерала (клиноптилолита, монтмориллонита, каолинита), а также увеличения их адсорбционной активности.

Introduction

Introduction. Medical clays are polymineral sorbents with a predominance of the underlying clay mineral, the concentration of which determines the quality of mineral raw materials and its adsorption activity. One of the methods of improving the quality of mineral raw materials is its activation by means of ultrasonic treatment.

Aim

Aim. To study the effect of ultrasound on the activation and adsorption activity of mineral sorbents.

Materials and methods

Materials and methods. Clinoptilolite mineral raw materials of the Kholinsky deposit, montmorillonite mineral raw materials of the Belgorod deposit and kaolinite mineral raw materials of the Eleninsky deposit were used as objects of research. A high-frequency UZDN-1 unit was used for ultrasonic treatment. Determination of adsorption activity was carried out by methylene blue.

Results and discussion

Results and discussion. The effect of ultrasound on the activation of mineral sorbents at an ultrasonic wave frequency of 40 kHz for five minutes has been studied. It was found that the average content of Clinoptilolite, taking into account all fractions in the clay of the Kholinsky deposit, increases by 20 %, the average content of Montmorillonite, taking into account all fractions in the clay of the Belgorod deposit, increases by 14 %, the average content of Kaolinite, taking into account all fractions in the clay of the Eleninsky deposit, increases by 18 %. The effect of ultrasound on the adsorption activity of mineral sorbents has been investigated. The use of ultrasonic treatment increases the adsorption activity of mineral sorbents by 12–19 %.

Conclusion

Conclusion. The developed method of activation of mineral sorbents by ultrasonic treatment can be used to activate mineral sorbents by increasing the concentration of the underlying mineral (Clinoptilolite, Montmorillonite, Kaolinite), as well as increasing their adsorption activity.

лекарственное минеральное сырьеультразвуковая обработкасорбентмонтмориллониткаолинитклиноптилолитmedicinal mineral raw materialsultrasonic treatmentsorbentmontmorillonitekaoliniteсlinoptiloliteАвторы выражают благодарность Читинскому филиалу Института горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН за помощь в проведении комплексного термического анализа глин.The authors express their gratitude to the Chita branch of the Institute of Mining. N. A. Chinakala SB RAS for assistance in the separation of complex therapeutic analysis of clays.ReferencesБондарев А. В., Жилякова Е. Т., Демина Н. Б., Тимошенко Е. Ю. Перспективы использования медицинских глин. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2019;8(4):27–31. DOI: 10.33380/2305-2066-2019-8-4-27-31.Bondarev A. V., Zhilyakova E. T., Demina N. B., Timoshenko E. Yu. Prospects for the use of medical clays. Drug development & registration. 2019;8(4):27–31. (In Russ.) DOI: 10.33380/2305-2066-2019-8-4-27-31.Везенцев А. И., Королькова С. В., Воловичева Н. А. Установление кинетических закономерностей сорбции ионов нативными и магний-замещенными формами монтмориллонитовых глин. Сорбционные и хроматографические процессы. 2010;10(1):115–120.Vezentsev A. I., Korolkova S. V., Volovicheva N. A. Establishment of kinetic patterns of ion sorption by native and magnesium-substituted forms of montmorillonite clays. Sorption and chromatographic processes. 2010;10(1):115–120. (In Russ.)Сапронова Ж. А., Гомес М. Г, Свергузова С. В. Ультрафиолетовая активация природных глин Ангольских месторождений для повышения их сорбционной активности в процессах водоочистки. Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова; 2015. 159 с.Sapronova J. A., Gomez M. G., Sverguzova S. V. Ultraviolet activation of natural clays of Angolan deposits to increase their sorption activity in water treatment processes. Belgorod: Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov; 2015. 159 p. (In Russ.)Чекмарев А. С., Скворцов А. В., Сулейманова А. З., Хацринов А. И., Байгузин Ф. А., Петухова Е. А. Ультразвуковая обработка глинистого сырья. Вестник Казанского технологического университета. 2010;8:277–283.Chekmarev A. S., Skvortsov A. V., Suleymanova A. Z., Khatsrinov A. I., Bayguzin F. A., Petukhova E. A. Ultrasonic processing of clay raw materials. Bulletin of Kazan Technological University. 2010;8:277–283. (In Russ.)Хмелев В. Н., Сливин А. Н., Барсуков Р. В., Цыганок С. Н., Шалунов А. В. Применение ультразвука высокой интенсивности в промышленности. Бийск: Алтайский государственный технологический университет; 2010. 203 c.Khmelev V. N., Slivin A. N., Barsukov R. V., Tsyganok S. N., Shalunov A. V. Application of high-intensity ultrasound in industry. Biysk: Altai State Technological University; 2010. 203 p. (In Russ.)Размахнин К. К., Хатькова Н. Н. Современные технологии переработки и модификации цеолитсодержащих пород Восточного Забайкалья. Чита: Забайкальский государственный университет; 2014. 309 с.Razmakhnin K. K., Khatkova N. N. Modern technologies of processing and modification of zeolite-containing rocks of Eastern Transbaikalia. Chita: Zabaikalsky State University; 2014. 309 p. (In Russ.)Jimenez de Haro M. C., Perez-Rodriguez J. L., Poyato J. Effect of ultrasound on preparation of porous materials from vermiculite. Applied Clay Science. 2005;30:11–20.Jimenez de Haro M. C., Perez-Rodriguez J. L., Poyato J. Effect of ultrasound on preparation of porous materials from vermiculite. Applied Clay Science. 2005;30:11–20.Дерябин М. С., Касьянов Д. А., Родченков В. И., Сергеев Д. А. Экспериментальное исследование акустических течений в сфокусированном ультразвуковом поле. Прикладная механика и техническая физика. 2010;51(5):52–58.Deryabin M. S., Kasyanov D. A., Rodchenkov V. I., Sergeev D. A. Experimental study of acoustic flows in a focused ultrasonic field. Applied mechanics and technical physics. 2010;51(5):52–58. (In Russ.)Жилякова Е. Т., Бондарев А. В. Обзор российских энтеросорбционных лекарственных средств. Ремедиум. 2014;10:40–47.Zhilyakova E. T., Bondarev A. V. Review of Russian enterosorption drugs. Remedium. 2014;10:40–47. (In Russ.)Родченков В. И., Сергеев Д. А. Исследование течений в жидкости, индуцированных сфокусированным ультразвуковым полем, и их применение для воздействия на рост монокристаллов. Прикладная механика и техническая физика. 2009;50(4):11–17.Rodchenkov V. I., Sergeev D. A. Investigation of flows in a liquid induced by a focused ultrasonic field and their application to influence the growth of single crystals. Applied mechanics and technical physics. 2009;50(4):11–17. (In Russ.)Пятко Ю. Н., Ахметова Р. Т., Хацринов А. И., Фахрутдинова В. Х., Ахметова А. Ю., Губайдуллина А. М. Влияние ультразвуковой обработки на свойства трепела. Фундаментальные исследования. 2015;12(2):320–324.Pyatkov Yu. N., Akhmetova R. T., Khatsrinov A. I., Fakhrutdinova V. Kh., Akhmetova A. Yu., Gubaidullina A. M. The effect of ultrasonic treatment on the properties of trepel. Fundamental research. 2015;12(2):320–324. (In Russ.)Mache J. R., Signing P., Mbey J. A., Razafitianamaharavo A., Njopwouo D., Fagel N. Mineralogical and physico-chemical characteristics of Cameroonian smectitic clays after treatment with weakly sulfuric acid. Clay Minerals. 2015;50:649–661.Mache J. R., Signing P., Mbey J. A., Razafitianamaharavo A., Njopwouo D., Fagel N. Mineralogical and physico-chemical characteristics of Cameroonian smectitic clays after treatment with weakly sulfuric acid. Clay Minerals. 2015;50:649–661.Önal G., Özer M., Arslan F. Sedimentation of Clay in Ultrasonic Medium. Minerals Engineering. 2003;16(2):129–134. DOI: 10.1016/S0892-6875(02)00309-6.Önal G., Özer M., Arslan F. Sedimentation of Clay in Ultrasonic Medium. Minerals Engineering. 2003;16(2):129–134. DOI: 10.1016/S0892-6875(02)00309-6.Камлач П. В., Будник А. В., Бондарик В. М. Моделирование прохождения ультразвука через структуры с различной акустической добротностью. Доклады БГУИР. 2008;3(33):27–33.Kamlach P. V., Budnik A. V., Bondarik V. M. Modeling of ultrasound transmission through structures with different acoustic Q-factor. Doklady BGUIR. 2008;3(33):27–33. (In Russ.)Guo H., Jing X., Zhang L., Wang J. Preparation of inorganic-organic pillared montmorillonite using ultrasonic treatment. Journal of Materials Science. 2007;42:6951–6955. DOI: 10.1007/S10853-006-1329-4.Guo H., Jing X., Zhang L., Wang J. Preparation of inorganic-organic pillared montmorillonite using ultrasonic treatment. Journal of Materials Science. 2007;42:6951–6955. DOI: 10.1007/S10853-006-1329-4.Эпова Е. С., Еремин О. В., Русаль О. С., Филенко Р. А. Процессы активации сорбционных свойств цеолитовых пород Шивыртуйского месторождения (Восточное забайкалье). Минералогия техногинеза. 2015;16:148–154.Epova E. S., Eremin O. V., Rusal O. S., Filenko R. A. Processes of activation of sorption properties of zeolite rocks of the Shivyrtuyskoye field (Eastern Transbaikalia). Mineralogy of technogenesis. 2015;16:148–154. (In Russ.)Размахнин К. К. Характеристика вещественного состава и технолого-минералогические характеристики цеолитсодержащих туфов Восточного Забайкалья. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007;12:315–328.Razmakhnin K. K. Characteristics of the material composition and technological and mineralogical characteristics of zeolite-containing tuffs of Eastern Transbaikalia. Mining information and Analytical Bulletin. 2007;12:315–328. (In Russ.)Абдикамалова А. Б., Хамраев С. С. Химико-минералогический анализ бентонитовых глин Крантауского месторождения и возможности повышения эффективности их применения как сырья для получения глинистых буровых растворов. Узбекский химический журнал. 2015;5:32–35.Abdikamalova A. B., Khamraev S. S. Chemical and mineralogical analysis of bentonite clays of the Karatau deposit and the possibility of increasing the efficiency of their use as raw materials for the production of clay drilling fluids. Uzbek Chemical Journal. 2015;5:32–35. (In Russ.)Крупская В. В., Закусин С. В., Тюпина Е. А., Доржиева О. В., Чернов М. С., Бычкова Я. В. Преобразование структуры и адсорбционных свойств монтмориллонита при термохимическом воздействии. Геохимия. 2019;64(3):300–319. DOI: 10.31857/S0016-7525643300-319.Krupskaya V. V., Zakuskin S. V., Tyurina E. A., Dorzhieva O. V., Chernov M. S., Bychkova Ya. V. Transformation of the structure and adsorption properties of montmorillonite under thermochemical action. Geochemistry. 2019;64(3):300–319. (In Russ.) DOI: 10.31857/S0016-7525643300-319.Zakusin S. V., Krupskaya V. V., Dorzhieva O. V., Zhukhlistov A. P., Tyupina E. A. Modification of adsorption properties of montmorillonite by the thermochemical treatment. Sorption and chromatographic processes. 2015;16(6):281–289.Zakusin S. V., Krupskaya V. V., Dorzhieva O. V., Zhukhlistov A. P., Tyupina E. A. Modification of adsorption properties of montmorillonite by the thermochemical treatment. Sorption and chromatographic processes. 2015;16(6):281–289.Ngouana B. F., Kalinichev A. G. Structural arrangements of isomorphic substitutions in smectites: Molecular simulation of the swelling properties, interlayer structure, and dynamics of hydrated cs-montmorillonite revisited with new clay models. The Journal of Physical Chemistry A. 2014;118:12758–12773.Ngouana B. F., Kalinichev A. G. Structural arrangements of isomorphic substitutions in smectites: Molecular simulation of the swelling properties, interlayer structure, and dynamics of hydrated cs-montmorillonite revisited with new clay models. The Journal of Physical Chemistry A. 2014;118:12758–12773.Tyagi B., Chudasama С., Jasra R. Characterization of surface acidity of an acid montmorillonite activated with hydrothermal, ultrasonic and microwave techniques. Applied Clay Science. 2006;31:16–28.Tyagi B., Chudasama C., Jasra R. Characterization of surface acidity of an acid montmorillonite activated with hydrothermal, ultrasonic and microwave techniques. Applied Clay Science. 2006;31:16–28.Жилякова Е. Т., Новиков О. О., Бондарев А. В., Фролов Г. В. Определение технологических и адсорбционных показателей медицинских глин. Научные ведомости Белгородского государственного университета. 2013;18(161):229–234.Zhilyakova E. T., Novikov O. O., Bondarev A. V., Frolov G. V. Determination of technological and adsorption parameters of medical clays. Scientific Bulletin of Belgorod State University. 2013;18(161):229–234. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.