Строение целлюлозы, морфология и структура её волокон описаны в монографиях [2-3]. В чистом виде целлюлоза находится в твердом состоянии в виде белых гибких волокон длиною от 1-2 до 10-15 мм. На практике имеют дело с большим числом, т. е. ансамблем, таких волокон. Отдельное волокно целлюлозы состоит, в свою очередь, из многих связанных между собой меж-молекулярными водородными связями линейных молекул полимера ангидро- P-D-глюкозы, имеющих в большую длину (степень полимеризации более 12000). При длине отдельно взятого глюкопиранозного фрагмента около 5 А общая длина таких макромолекул составляет 6 мкм, что достаточно велико, чтобы видеть их в световой микроскоп. Однако они являются невидимыми ввиду своей малой толщины, для которой разрешающая способность микро-скопа недостаточна. Если рассматривать волокно с помощью оптического микроскопа, то можно заметить, что стенки волокна не являются однородными, а состоят из слоев нитеобразных элементов (фибрилл). Слоистость и фибриллярное строение волокна целлюлозы лучше всего наблюдаются после «мокрого» размола. Так, если подвергнуть целлюлозу набуханию в воде, а затем механическому размолу, то наблюдается в основном продольное расщепление волокон на нитевидные пучки, т. е. явно выраженное фибриллирование. Если целлюлоза не набухла, то механический размол (в неводных средах) приводит не к фибриллированию, а только к хрупкому разрушению волокна. То, что набухшая целлюлоза распадается на пучки при размоле, говорит о неравноценности связей внутри волокна, о его макро- и микрогетеро-
Целлюлоза и её простые и сложные эфиры широко используются в раз-личных отраслях промышленности. Так из целлюлозы получают искусственные волокна (вискозный, ацетатный, медно-аммиачный шёлк, искусственный мех). Хлопок, состоящий большей частью из целлюлозы (до 99,5 %), идёт на изготовление тканей. Древесная целлюлоза используется для производства бумаги, пластмасс, кино и фотоплёнок, лаков, бездымного пороха и т. д. [2].
Целью нашей работы явилось исследование химической модификации целлюлозы и некоторых её производных толуендиизоцианатом (Desmodur IL 1351), эпоксидной смолой ЭД-20 и этилендиаминтетраацетатом натрия (ЭДТА) с целью получения новых гибридных сорбентов.
1 Проведена модификация целлюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и альгината натрия с помощью толуендиизоцианата, тримера гексаметиленди-изоцианата и эпоксида ЭД-20. Получены новые производные целлюлозы, строение которых подтверждено с помощью ИК- и ЯМР спектроскопии.
2 Исследованы сорбционные характеристики немодифицированной целлюлозы и карбоксиметилцеллюлозы, а также модифицированных целлюлозосодержащих материалов по отношению к ионам меди (II), никеля (II) и железа (III).
3 Проведенные исследования показали, что наиболее эффективными сорбционными материалами по отношению к ионам меди (II), никеля (II) и железа (III) являются сорбенты, содержащие в своем составе наибольшее количество карбоксильных групп.
1 Петропавловский Г.А. Гидрофильные частично замещенные эфиры целлюлозы и их модификация путем химического сшивания / Г.А. Петропавловский. - Л. : Наука. Ленингр. отделение, 1988. - 295 с.
2 Байклз Н. Целлюлоза и ее производные : пер. с англ. / Н. Байклз, Л. Сегал, под ред. З. А. Роговина. - Том 1. - М. : Мир, 1974. - 500 с.
3 Байклз Н. Целлюлоза и ее производные : пер. с англ. / Н. Байклз, Л. Сегал, под ред. З. А. Роговина. - Том 2. - М. : Мир, 1974. - 512 с.
4 Никифорова Т. Е. Механизм извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов химически модифицированной целлюлозой. / Т. Е. Никифорова, В. А. Козлов // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2012. - Т. 48, № 6. - С. 527.
5 Никифорова Т.Е. Исследование влияния окислительно-бисульфитной модификации хлопковой целлюлозы на ее ионообменные свойства. / Т. Е. Никифорова, В. А. Козлов // Журнал общей химии. - 2011. - Т. 81, № 10. - С. 1683-1689.
6 Комарова Д.С. Целлюлозные сорбенты для извлечения ионов Си2+ из водных растворов. / Д.С. Комарова. // Центральный научный вестник. - 2017. - Т. 2, № 2. - С. 34.
7 Kumar R. Sorption of Ni (II), Pb(II) and Cu(II) ions from aqueous solu-tions by cellulose grafted with poly(HEMA-co-AAc): Kinetic, isotherm and ther-modynamic study. / R. Kumar, R. Kr. Sharma, A.P. Singh // Journal of Environ-mental Chemical Engineering. - 2019. - Vol. 7, № 3. - 103088. Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213343719302118.
8 O. Abd El-Magied Mahmoud. Cellulose and chitosan derivatives for en-hanced sorption of erbium (III). / [Mahmoud O. Abd El-Magied, Ahmed A. Gal- houm, Asem A. Atia et al.] // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engi-neering Aspects. - 2017. - Vol. 529. - P. 580-593.
9 Tolba А.А. Ahmad. Synthesis and characterization of poly(carboxymethyl)-cellulose for enhanced La(III) sorption. / [Ahmad A. Tolba, Said I. Mohamady, Shimaa S. Hussin et al.] // Carbohydrate Polymers. - 2017. - Vol. 157. - P. 1809-1820.
10 Galhoum А.А. Aspartic acid grafting on cellulose and chitosan for en-hanced Nd(III) sorption. / [Ahmed A. Galhoum, Khalid M. Hassan, Osman A. Desouky et al.] // Reactive and Functional Polymers. - 2017. - Vol. 113. - P. 13¬22.
11 Huang Chih-Feng. Study of various diameter and functionality of TEMPO-oxidized cellulose nanofibers on paraquat adsorptions / [Chih-Feng Huang, Cheng-Wei Tub, Rong-Ho Lee et al.] // Polymer Degradation and Stability.
- 2019. - Vol. 161. - P. 206-212.
12 Kumar R. Grafting of cellulose with N-isopropylacrylamide and glycidyl methacrylate for efficient removal of Ni(II), Cu(II) and Pd(II) ions from aqueous solution. / Rajesh Kumar, Rajeev Kr. Sharma, Anirudh P. Singh. // Separation and Purification Technology. - 2019. - Vol. 219, № 15. - P. 249-259.
13 Barsbay M. Porous cellulosic adsorbent for the removal of Cd (II), Pb(II) and Cu(II) ions from aqueous media. / [Murat Barsbay, Pinar Akkas Kavakli, Ser- had Tilki et al.] // Radiation Physics and Chemistry. - 2018. - Vol. 142. - P. 70¬76.
14 Auvergne R. Biobased thermo-setting epoxy: present and future / [R. Au-vergne, S. Caillol, G. David et al.] // Chem. Rev. - 2014. - Vol. 114. - P. 1082¬1115.
15 Stemmelen M. A fully biobased epoxy resin from vegetable oils: from the synthesis of the precursors by thiol-ene reaction to the study of the final material. / [M. Stemmelen, F. Pessel, V. Lapinte et al.] // J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem.
- 2011. - Vol. 49. - P. 2434-2444.
16 Patel A. Curing kinetics of biobased epoxies for tailored applications / [A. Patel, A. Maiorana, L. Yue et al.] // Macromolecules. - 2016. - Vol. 49. - P. 5315-5324.
17 Maiorana A. Bio-based alternative to the diglycidyl ether of bisphenol A with controlled materials properties. / A. Maiorana, S. Spinella, R.A. Gross // Bi-omacromolecules. - 2015. - Vol. 16. - P. 1021-1031.
18 Cheng Rong. Adsorption of Sr (II) from water by mercerized bacterial cellulose membrane modified with EDTA / [Rong Cheng, Mi Kang, Shuting Zhuang et al.] // Journal of Hazardous Materials. - 2019. - Vol. 364. - P. 645-653.
19 Li Bo. Adsorption of Hg (II) ions from aqueous solution by diethylenetri-aminepentaacetic acid-modified cellulose. / [Bo Li, Ming Li, Jinyao Zhang et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. - 2019. - Vol. 122. - P. 149-156.
20 М. Tabakci. Preparation, characterization of cellulose-grafted with ca- lix[4]arene polymers for the adsorption of heavy metals and dichromate anions / Tabakci M., Erdemir S., Yilmaz M. // Journal of Hazardous Materials. - 2007. - Vol. 148. - P. 428-435.
21 Cheng Zenghui. Sustainable elastomers derived from cellulose, rosin and fatty acid by a combination of “graft from” RAFT and isocyanate chemistry / [Zenghui Cheng, Yupeng Liu, Daihui Zhang et al.] // International Journal of Bio-logical Macromolecules. - 2019. - Vol. 131. - P. 387-395.
22 Toshihiko S. Adsorption and desorption of metal ions by systems based on cellulose derivatives that contain amino acid residues / Toshihiko Sato, Shigen- ori Motomura, Yasuo Ohno // Sen'i Gakkaishi. - 1985 - Vol. 41, № 6. - P. 41 - 46.
23 Goes M.M. Polyurethane foams synthesized from cellulose-based wastes: Kinetics studies of dye adsorption / [Mariana Moraes Goes, Milena Keller, Vini- cius Masiero Oliveira et al.] // Industrial Crops and Products. - 2016 - Vol. 85. - P. 149-158.
24 Charles Y. In-situ polymerization of maleic acid and itaconic acid and crosslinking of cotoon fabric / Y. Charles, L. Yun // Text. Res. J. - 1999. - Vol. 69, № 10. - P. 782-789.
25 Yakout A.A. Cross-linked graphene oxide sheets via modi-fied extracted
cellulose with high metal adsorption / [A.A. Yakout, El-Sokkary R.H., Shreadah M.A., et al.] // Carbohydrate Polymers - 2017 - Vol. 172 - P. 20-27.
26 D.W. O'Connell. A chelating cellulose adsorbent for the removal of Cu(II) from aqueous solutions / O'Connell D.W., Birkinshaw C., O'Dwyer T.F. // Journal of Applied Polymer Science - 2006 - Vol. 99, № 6 - P. 2888-2897.
27 D.W. O'Connell. A modified cellulose adsorbent for the removal of nick-eled) from aqueous solutions / O'Connell, D.W., Birkinshaw, C., O'Dwyer, T.F. // Journal of Chemical Technology and Biotechnology - 2006 - Vol.81 - № 11 - P. 1820-1828.
28 Коммерческие диизоцианаты [электроннй ресурс] - Режим доступа: http://www.kianresin.com/userfiles/files/57-Desmodur N 3390 BASN en.pdf
29 U Farooq. Biosorption of heavy metal ions using wheat based biosorbents - A review of the recent literature / Farooq U., Kozinski J. A., Ain Khan M.// Bio-resource Technology. - 2010 - Vol. 101, №. 14. - P. 5043-5053.
30 R. Kumar. Cellulose based grafted biosorbents - Journey from lignocel-lulose biomass to toxic metal ions sorption applications - A review / Kumar R., Kr. Sharma R., Sing A. P. // Journal of Molecular Liquids. - 2017. - Vol. 232. - P. 62-93.
31 Арасланкин С. В. Определение параметров замещения гидрокси- пропилметилцеллюлозы методом ЯМР 13С спектроскопии / Арасланкин С.В., Кострюков С.Г., Петров П.С. // Вестник пермского университета. Серия: Химия - 2018. - Т. 8, № 1. - С. 54-67.
32 Кострюков С.Г. Определение степени замещения (DS) и молекулярного замещения (MS) простых эфиров целлюлозы методом твердотельного ЯМР 13С спектроскопии / Кострюков С.Г., Арасланкин С.В., Петров П.С. // Химия растительного сырья. - 2017. - № 4. - С. 31-40.
33 ПНД Ф 14.1:2:4.48-96.
34 ПНД Ф 14.1.46-96.
35 ПНД Ф 14.1:2:4.50-96.
36 ACD/NMR Processor Academic Edition [Электронный ресурс]: - Режим доступа:http://www.acdlabs.com/resources/freeware/nmr proc/.
37 Спектралюм. Программа управления ИК спектрометром Инфра- ЛЮМ ФТ [Электронный ресурс]: - Режим доступа:http://www.lumex.ru.
38 Spectragryph - optical spectroscopy software. [Электронный ресурс]: - Режим доступа:http: //www. effemm2. de/spectragryph/about.html.