eng
Всероссийский симпозиум "Кинетика и динамика обменных процессов" и конференция "Иониты–2014"
Место проведения симпозиума и конференции выбрано не случайно. На базе химического факультета Воронежского государственного университета уже в первой половине XX века была создана мощная научная школа, изучающая процессы ионного обмена и разделения веществ. Со времени основания ВГУ в 1918 году здесь работал первооткрыватель хроматографии Михаил Семенович Цвет. Фундаментальные научные разработки школы всегда активно применялись на практике, внедрялись в промышленность. Сейчас химический факультет ВГУ имеет более 10 исследовательских лабораторий, две из них проводят совместные исследования с Институтом физической химии и электрохимии РАН. Серьезную подготовку молодых специалистов ведет Научно-образовательный центр "Иониты и мембраны". На факультете издаются научные журналы и сборники: "Конденсированные среды и межфазные границы", "Теория и практика сорбционных процессов", "Сорбционные и хроматографические процессы". Факультет имеет широкую сеть зарубежных контактов, работает в тесном сотрудничестве с университетом Карла фон Оссиецки (Ольденбург, Германия). Одним из ключевых научных направлений факультета на сегодняшний день является изучение сорбционных и электромембранных процессов, что тесно перекликается с тематикой состоявшегося научного форума.
Основные вопросы, которые обсуждали участники форума, – это физико-химические основы хроматографических и ионообменных процессов, исследование механизмов удерживания и сорбции, разделение веществ ионообменными и мембранными методами, синтез и исследование полимерных сорбентов, компьютерное моделирование и оптимизация процессов разделения, использование ионообменных и хроматографических технологий для решения практических задач. Особое значение имело объединенное проведение конференции и симпозиума, что позволило значительно расширить круг обсуждаемых вопросов. Ученые разных научных направлений, с несовпадающей, а зачастую и c противоположной точкой зрения, имели возможность совместно формулировать и решать глобальные проблемы, стоящие перед современной хроматографией.
О наиболее значимых темах и докладах нам рассказал член Оргкомитета конференции и симпозиума, руководитель отдела исследований и разработок ООО "Интерлаб", профессор Яков Иванович Яшин:
"Главное, что показала работа симпозиума – это то, что невзирая на все финансовые и административные препоны, которые приходится преодолевать и которых, к сожалению, не становится меньше, российская наука жива, российская наука активно развивается. На нашем симпозиуме был представлен целый ряд очень интересных докладов, как в области теоретических исследований, так и в области практических разработок. Особенно хотелось бы выделить следующие работы:
Вадим Александрович Даванков представил доклад "Механизмы удерживания соединений на сверхсшитых полистирольных сорбентах". Вадим Александрович заведует лабораторией стереохимии сорбционных процессов ИНЭОС РАН. Это российский химик, известный пионерскими работами по хроматографическому разделению оптически активных веществ и изучению свойств сверхсшитого полистирола. Преимущество сверхсшитой полистирольной сетки – ажурная структура на молекулярном уровне, гомогенность в плане отсутствия твердой полимерной фазы, обрамляющей пустоты или поры. В представленном докладе приведены примеры сорбции и концентрирования соединений из водных сред, полярных и ароматических соединений из неполярных сред, селективной сорбции ионов переходных металлов. Комплексная детоксикация сверхсшитыми гемосорбентами, сочетающая сорбционные и ситовые свойства материала, сейчас активно внедряется в клиническую практику.
Игорь Георгиевич Зенкевич, руководитель научного коллектива Института химии Санкт-Петербургского университета, известный ученый в области хроматографических и масс-спектрометрических методов исследования органических соединений, сделал сообщение на тему "Особенности и критерии перегрузки газохроматографических систем". При перегрузке, даже при незначительной, возрастает зависимость индексов удерживания от соотношения компонентов, а температурные коэффициенты индексов удерживания могут изменять знак на противоположный. Предложены математические параметры для оценки возможности перегрузки: концентрационная зависимость отношения высоты пиков к их площадям и ширинам, зависимость факторов асимметрии пиков от количества аналитов, уменьшение эффективности системы более чем на 10%.
Владимир Николаевич Сидельников, руководитель аналитической лаборатории Института катализа Сибирского отделения РАН. Его доклад был посвящен двумерной хроматографии на капиллярных колонках с имидазолиевыми и пиридиниевыми неподвижными жидкими фазами в анализе высококипящих объектов. Владимир Николаевич разработал и внедрил новые неподвижные фазы для газовой хроматографии на основе ионных жидкостей. Ионные жидкости сейчас активно привлекают интерес исследователей по всему миру. У них постоянные ионные заряды, они термостабильны и, как оказалось, очень селективны в качестве неподвижных фаз. Газохроматографические колонки с фазами на основе дикатионных имидазолевых и пиридиниевых ионных жидкостей могут работать при температурах до 300°С. Такие фазы можно модицифировать различными заместителями, что позволяет варьировать их селективность в очень широких пределах.
Людмила Артемовна Онучак, заведующая кафедрой физической химии и хроматографии Самарского университета, рассказала об исследовании сорбционных и селективных свойств углеродных и кремнеземных адсорбентов, модифицированных моно-, бислоями и фазовыми пленками супрамолекулярного жидкого кристалла (ЖК) 4-(3-гидроксипропилокси)-4'-формилазо-
бензола и β-циклодекстрина. Включение в состав сорбентов супрамолекулярных ЖК и циклодекстринов может улучшить молекулярное распознавание в хроматографическом процессе, а также повысить их упорядоченность. В работе показано, что модификация углеродного адсорбента Carpoback Y или твердого носителя Хроматон NAW указанными компонентами повышает их селективность при разделении изомеров органических соединений, в особенности оптических (энантиоселективность).
Игорь Артемьевич Платонов, заведующий кафедрой химии Самарского аэрокосмического университета имени С.П.Королева, сделал доклад "Микронасадочные капиллярные газохроматографические колонки на плоскости для экспрессного разделения летучих органических и неорганических соединений", в котором представил сконструированный его группой миниатюрный газовый хроматограф размером 14×22 сантиметра. Разработанная система укомплектована микронасадочными колонками и микродозаторами, термокаталитический детектор адаптирован для работы на плоскости. Чувствительность, селективность и стабильность такого прибора не хуже, чем у стационарных газовых хроматографов. Показана возможность использования такой системы для определения летучих углеводородов в выдыхаемом воздухе, что позволяет проводить экспресс-диагностику сердечно-сосудистых заболеваний.
Анатолий Михайлович Долгоносов, ведущий научный сотрудник Института геохимии и аналитической химии РАН, крупный специалист в области кинетики гетерофазных процессов, основал и развил новое направление в аналитической химии – анализ смесей электролитов с учетом кинетики и динамики многокомпонентного ионного обмена. Анатолий Михайлович – важная фигура и в области теоретических исследований. В его докладе "Достижения и перспективы математического моделирования хроматографического анализа" представлены программы оптимизации хроматографического процесса, которые не уступают известной на мировом уровне программе Drylab. С помощью созданной Анатолием Михайловичем программной базы можно предсказать возможность и эффективность разделения той или иной смеси веществ еще до проведения эксперимента, имея набор предварительных данных.
Алексей Константинович Буряк, сопредседатель конференции, заведующий лабораторией физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектрометрии Института физической химии и электрохимии РАН, долгое время работает над созданием сложных систем хромато-масс-спектрометрии, хромато-ЯМР, стыковкой хроматографических систем с самыми различными детекторами. В своем докладе "Хромато-спектральные методы анализа" Алексей Константинович отметил, что сейчас наиболее перспективны многомерные технологии анализа, такие как двумерная газовая хроматография и многомерная масс-спектрометрия. Среди предложенных им гибридных технологий – соединение тонкослойной хроматографии и масс-спектрометрии с лазерной ионизацией (ТСХ-МАЛДИ/ПАЛДИ), разделение наночастиц в потоке (flow field fractionation) с последующим масс-спектрометрическим анализом с ионизацией в индуктивно связанной плазме (ИСП-МС).
Владимир Алексеевич Шапошник, профессор кафедры аналитической химии Воронежского государственного университета, крупный специалист по ионному обмену, по свойствам ионообменников. Владимир Алексеевич представил фундаментальный доклад "Химические связи при ионном обмене", в котором обозначена концепция доминанты водородной связи в ионообменниках и ее определяющего вклада в энергию активации ионного обмена. Предлагаются новые представления о природе химической связи в ионообменнике, согласно которым с увеличением заряда противоиона увеличивается соотношение между ионной и водородной связью.
Анна Алексеевна Карцова, профессор кафедры органической химии Санкт-Петербургского государственного университета, занимается одновременно газовой, жидкостной, тонкослойной хроматографией и капиллярным электрофорезом. Среди ее аспирантов и студентов – особенно талантливая молодеь. На этой конференции Анна Алексеевна представила доклад "Сверхразветвленные полимеры на основе полиэтиленимина с терминальными олигосахаридными группами как новые хиральные селекторы в высокоэффективной тонкослойной хроматографии". Высокоэффективная тонкослойная хроматография (ВЭТСХ), экспрессный и дешевый метод разделения органических соединений, позволяет быстро контролировать энантиочастоту препаратов, если стационарная фаза и/или элюент содержит хиральные селекторы. Подобранные условия хирального разделения методом ВЭТСХ применены при определении энантиомерного состава нескольких фармакологических препаратов.
Анатолий Иванович Калиничев, научный сотрудник Института физической химии и электрохимии РАН, работающий в группе Алексея Константиновича Буряка, – талантливый теоретик, математик, занимается теорией и динамикой ионного обмена. В его докладе "Многокомпонентная ионообменная кинетика массопереноса с вытеснительным эффектом для диффузионных концентрационных волн компонентов и с немонотонным поведением кинетических кривых" проведено компьютерное моделирование кинетики массопереноса компонентов в матрице ионита на основе решения многокомпонентных балансовых дифференциальных уравнений".
Помимо докладов известных специалистов, в рамках конференции и симпозиума состоялась школа молодых ученых. Анна Алексеевна Карцова, член Оргкомитета конференции, отметила чрезвычайно высокий уровень докладов молодежи: "На этой конференции молодые специалисты – ее основные участники. Мы уже не имеем права покровительственно сказать, что вместе с нами участвовала молодежь. Мы относимся к ним как к нашим коллегам. Потому что они отнеслись к этой конференции очень серьезно и профессионально".
Грамотами и дипломами были отмечены 17 докладов молодежной школы и 20 стендовых сообщений. Победителями конкурса на лучшее сообщение молодежной школы стали Вера Евгеньевна Потолицына из Санкт-Петербургского университета (группа А.А.Карцовой) с докладом "Расширение аналитических возможностей капиллярного электрофореза и капиллярной электрохроматографии для определения микроконцентраций белков в биологических жидкостях" и Алевтина Дамировна Шафигулина из Института физической химии и электрохимии РАН (группа А.К.Буряка) с докладом "Применение хроматографических методов для исследования адсорбционных свойств стабильных наночастиц серебра, синтезированных в обратно-мицеллярных растворах". Победителем конкурса на лучшее стендовое сообщение стал Сергей Леонидович Макаревич из Белгородского университета (группа В.И.Дейнека) со стендовым сообщением "ВЭЖХ в определении антоцианов плодов некоторых видов винограда".
Мы постарались как можно более полно рассказать об основных тенденциях и направлениях современных фундаментальных и прикладных исследований в области ионообменных и хроматографических процессов. Разумеется, сама конференция в гораздо большей степени позволяла узнать о новейших разработках и веяниях этого невероятно востребованного метода разделения и анализа. А теперь мы предоставляем слово председателю организационного комитета конференции "Иониты-2014", одному из руководителей Воронежской хроматографической школы, доктору химических наук, профессору Владимиру Федоровичу Селеменеву и председателю симпозиума "Кинетика и динамика обменных процессов", заведующему лабораторией физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектрометрии Института физической химии и электрохимии РАН, доктору химических наук Алексею Константиновичу Буряку. ■▶
Основные вопросы, которые обсуждали участники форума, – это физико-химические основы хроматографических и ионообменных процессов, исследование механизмов удерживания и сорбции, разделение веществ ионообменными и мембранными методами, синтез и исследование полимерных сорбентов, компьютерное моделирование и оптимизация процессов разделения, использование ионообменных и хроматографических технологий для решения практических задач. Особое значение имело объединенное проведение конференции и симпозиума, что позволило значительно расширить круг обсуждаемых вопросов. Ученые разных научных направлений, с несовпадающей, а зачастую и c противоположной точкой зрения, имели возможность совместно формулировать и решать глобальные проблемы, стоящие перед современной хроматографией.
О наиболее значимых темах и докладах нам рассказал член Оргкомитета конференции и симпозиума, руководитель отдела исследований и разработок ООО "Интерлаб", профессор Яков Иванович Яшин:
"Главное, что показала работа симпозиума – это то, что невзирая на все финансовые и административные препоны, которые приходится преодолевать и которых, к сожалению, не становится меньше, российская наука жива, российская наука активно развивается. На нашем симпозиуме был представлен целый ряд очень интересных докладов, как в области теоретических исследований, так и в области практических разработок. Особенно хотелось бы выделить следующие работы:
Вадим Александрович Даванков представил доклад "Механизмы удерживания соединений на сверхсшитых полистирольных сорбентах". Вадим Александрович заведует лабораторией стереохимии сорбционных процессов ИНЭОС РАН. Это российский химик, известный пионерскими работами по хроматографическому разделению оптически активных веществ и изучению свойств сверхсшитого полистирола. Преимущество сверхсшитой полистирольной сетки – ажурная структура на молекулярном уровне, гомогенность в плане отсутствия твердой полимерной фазы, обрамляющей пустоты или поры. В представленном докладе приведены примеры сорбции и концентрирования соединений из водных сред, полярных и ароматических соединений из неполярных сред, селективной сорбции ионов переходных металлов. Комплексная детоксикация сверхсшитыми гемосорбентами, сочетающая сорбционные и ситовые свойства материала, сейчас активно внедряется в клиническую практику.
Игорь Георгиевич Зенкевич, руководитель научного коллектива Института химии Санкт-Петербургского университета, известный ученый в области хроматографических и масс-спектрометрических методов исследования органических соединений, сделал сообщение на тему "Особенности и критерии перегрузки газохроматографических систем". При перегрузке, даже при незначительной, возрастает зависимость индексов удерживания от соотношения компонентов, а температурные коэффициенты индексов удерживания могут изменять знак на противоположный. Предложены математические параметры для оценки возможности перегрузки: концентрационная зависимость отношения высоты пиков к их площадям и ширинам, зависимость факторов асимметрии пиков от количества аналитов, уменьшение эффективности системы более чем на 10%.
Владимир Николаевич Сидельников, руководитель аналитической лаборатории Института катализа Сибирского отделения РАН. Его доклад был посвящен двумерной хроматографии на капиллярных колонках с имидазолиевыми и пиридиниевыми неподвижными жидкими фазами в анализе высококипящих объектов. Владимир Николаевич разработал и внедрил новые неподвижные фазы для газовой хроматографии на основе ионных жидкостей. Ионные жидкости сейчас активно привлекают интерес исследователей по всему миру. У них постоянные ионные заряды, они термостабильны и, как оказалось, очень селективны в качестве неподвижных фаз. Газохроматографические колонки с фазами на основе дикатионных имидазолевых и пиридиниевых ионных жидкостей могут работать при температурах до 300°С. Такие фазы можно модицифировать различными заместителями, что позволяет варьировать их селективность в очень широких пределах.
Людмила Артемовна Онучак, заведующая кафедрой физической химии и хроматографии Самарского университета, рассказала об исследовании сорбционных и селективных свойств углеродных и кремнеземных адсорбентов, модифицированных моно-, бислоями и фазовыми пленками супрамолекулярного жидкого кристалла (ЖК) 4-(3-гидроксипропилокси)-4'-формилазо-
бензола и β-циклодекстрина. Включение в состав сорбентов супрамолекулярных ЖК и циклодекстринов может улучшить молекулярное распознавание в хроматографическом процессе, а также повысить их упорядоченность. В работе показано, что модификация углеродного адсорбента Carpoback Y или твердого носителя Хроматон NAW указанными компонентами повышает их селективность при разделении изомеров органических соединений, в особенности оптических (энантиоселективность).
Игорь Артемьевич Платонов, заведующий кафедрой химии Самарского аэрокосмического университета имени С.П.Королева, сделал доклад "Микронасадочные капиллярные газохроматографические колонки на плоскости для экспрессного разделения летучих органических и неорганических соединений", в котором представил сконструированный его группой миниатюрный газовый хроматограф размером 14×22 сантиметра. Разработанная система укомплектована микронасадочными колонками и микродозаторами, термокаталитический детектор адаптирован для работы на плоскости. Чувствительность, селективность и стабильность такого прибора не хуже, чем у стационарных газовых хроматографов. Показана возможность использования такой системы для определения летучих углеводородов в выдыхаемом воздухе, что позволяет проводить экспресс-диагностику сердечно-сосудистых заболеваний.
Анатолий Михайлович Долгоносов, ведущий научный сотрудник Института геохимии и аналитической химии РАН, крупный специалист в области кинетики гетерофазных процессов, основал и развил новое направление в аналитической химии – анализ смесей электролитов с учетом кинетики и динамики многокомпонентного ионного обмена. Анатолий Михайлович – важная фигура и в области теоретических исследований. В его докладе "Достижения и перспективы математического моделирования хроматографического анализа" представлены программы оптимизации хроматографического процесса, которые не уступают известной на мировом уровне программе Drylab. С помощью созданной Анатолием Михайловичем программной базы можно предсказать возможность и эффективность разделения той или иной смеси веществ еще до проведения эксперимента, имея набор предварительных данных.
Алексей Константинович Буряк, сопредседатель конференции, заведующий лабораторией физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектрометрии Института физической химии и электрохимии РАН, долгое время работает над созданием сложных систем хромато-масс-спектрометрии, хромато-ЯМР, стыковкой хроматографических систем с самыми различными детекторами. В своем докладе "Хромато-спектральные методы анализа" Алексей Константинович отметил, что сейчас наиболее перспективны многомерные технологии анализа, такие как двумерная газовая хроматография и многомерная масс-спектрометрия. Среди предложенных им гибридных технологий – соединение тонкослойной хроматографии и масс-спектрометрии с лазерной ионизацией (ТСХ-МАЛДИ/ПАЛДИ), разделение наночастиц в потоке (flow field fractionation) с последующим масс-спектрометрическим анализом с ионизацией в индуктивно связанной плазме (ИСП-МС).
Владимир Алексеевич Шапошник, профессор кафедры аналитической химии Воронежского государственного университета, крупный специалист по ионному обмену, по свойствам ионообменников. Владимир Алексеевич представил фундаментальный доклад "Химические связи при ионном обмене", в котором обозначена концепция доминанты водородной связи в ионообменниках и ее определяющего вклада в энергию активации ионного обмена. Предлагаются новые представления о природе химической связи в ионообменнике, согласно которым с увеличением заряда противоиона увеличивается соотношение между ионной и водородной связью.
Анна Алексеевна Карцова, профессор кафедры органической химии Санкт-Петербургского государственного университета, занимается одновременно газовой, жидкостной, тонкослойной хроматографией и капиллярным электрофорезом. Среди ее аспирантов и студентов – особенно талантливая молодеь. На этой конференции Анна Алексеевна представила доклад "Сверхразветвленные полимеры на основе полиэтиленимина с терминальными олигосахаридными группами как новые хиральные селекторы в высокоэффективной тонкослойной хроматографии". Высокоэффективная тонкослойная хроматография (ВЭТСХ), экспрессный и дешевый метод разделения органических соединений, позволяет быстро контролировать энантиочастоту препаратов, если стационарная фаза и/или элюент содержит хиральные селекторы. Подобранные условия хирального разделения методом ВЭТСХ применены при определении энантиомерного состава нескольких фармакологических препаратов.
Анатолий Иванович Калиничев, научный сотрудник Института физической химии и электрохимии РАН, работающий в группе Алексея Константиновича Буряка, – талантливый теоретик, математик, занимается теорией и динамикой ионного обмена. В его докладе "Многокомпонентная ионообменная кинетика массопереноса с вытеснительным эффектом для диффузионных концентрационных волн компонентов и с немонотонным поведением кинетических кривых" проведено компьютерное моделирование кинетики массопереноса компонентов в матрице ионита на основе решения многокомпонентных балансовых дифференциальных уравнений".
Помимо докладов известных специалистов, в рамках конференции и симпозиума состоялась школа молодых ученых. Анна Алексеевна Карцова, член Оргкомитета конференции, отметила чрезвычайно высокий уровень докладов молодежи: "На этой конференции молодые специалисты – ее основные участники. Мы уже не имеем права покровительственно сказать, что вместе с нами участвовала молодежь. Мы относимся к ним как к нашим коллегам. Потому что они отнеслись к этой конференции очень серьезно и профессионально".
Грамотами и дипломами были отмечены 17 докладов молодежной школы и 20 стендовых сообщений. Победителями конкурса на лучшее сообщение молодежной школы стали Вера Евгеньевна Потолицына из Санкт-Петербургского университета (группа А.А.Карцовой) с докладом "Расширение аналитических возможностей капиллярного электрофореза и капиллярной электрохроматографии для определения микроконцентраций белков в биологических жидкостях" и Алевтина Дамировна Шафигулина из Института физической химии и электрохимии РАН (группа А.К.Буряка) с докладом "Применение хроматографических методов для исследования адсорбционных свойств стабильных наночастиц серебра, синтезированных в обратно-мицеллярных растворах". Победителем конкурса на лучшее стендовое сообщение стал Сергей Леонидович Макаревич из Белгородского университета (группа В.И.Дейнека) со стендовым сообщением "ВЭЖХ в определении антоцианов плодов некоторых видов винограда".
Мы постарались как можно более полно рассказать об основных тенденциях и направлениях современных фундаментальных и прикладных исследований в области ионообменных и хроматографических процессов. Разумеется, сама конференция в гораздо большей степени позволяла узнать о новейших разработках и веяниях этого невероятно востребованного метода разделения и анализа. А теперь мы предоставляем слово председателю организационного комитета конференции "Иониты-2014", одному из руководителей Воронежской хроматографической школы, доктору химических наук, профессору Владимиру Федоровичу Селеменеву и председателю симпозиума "Кинетика и динамика обменных процессов", заведующему лабораторией физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектрометрии Института физической химии и электрохимии РАН, доктору химических наук Алексею Константиновичу Буряку. ■▶
Отзывы читателей
