ОСОБЕННОСТИ СОРБЦИИ ВИТАМИНА B12 НА ЛАНТАН-МОДИФИЦИРОВАННОМ БЕНТОНИТЕ
Аннотация
Проведено исследование сорбции витамина B12 с начальной концентрацией до 36 ммоль/л (в форме цианокобаламина) из модельных водных растворов на природном и лантан-модифицированном бентоните. Установлено, что процесс сорбции протекает в области действия закона Генри, о чем свидетельствует устойчивая линейная зависимость сорбционной емкости от равновесной концентрации растворенного вещества в системе в широком диапазоне значений. Расчет константы Генри показал, что модификация бентонита ионами La3+ приводит к существенному возрастанию сродства сорбента к молекулам витамина B12 более чем в 2,4 раза по сравнению с исходной глиной. Анализ возможных механизмов взаимодействия показал, что сорбция имеет комплексный характер: реализуются процессы ионного обмена, электростатического притяжения, координационного связывания с ионами La3+, а также, предположительно, межслоевая интеркаляция с включением молекул витамина в структуру сорбента. За счет модификации поверхности формируются специфические активные центры, способные прочно координировать функциональные группы витамина и усиливать сорбционный эффект. Рассмотрено влияние pH среды на эффективность извлечения вещества из раствора. Максимальная сорбция наблюдается в области pH 6–7, в сильно кислой (pH < 2) и щелочной (pH > 10) средах эффективность резко снижается. Для немодифицированного бентонита выявлен локальный максимум сорбции при pH ~1, что, вероятно, связано с эффектом кислотной активации глины. Полученные данные подтверждают перспективность применения лантан-модифицированного бентонита в качестве эффективного сорбента для селективного извлечения витамина B12 из водных растворов.
Для цитирования:
Игумнов М.С., Мокшина Н.Я., Ким К.Б., Нифталиев С.И. Особенности сорбции витамина B12 на лантан-модифицированном бентоните. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 1. С. 39-47. DOI: 10.6060/ivkkt.20266901.7292.
Литература
Alawainati M.A., Ayoob Z.A., Naser H.S., Sarhan S., Ayoob Z. Cobalamin status in patients with type 2 diabetes mellitus at primary health care centers in Bahrain – a cross-sectional study. J. Bahrain Med. Soc. 2024. V. 36. N 1. P. 1–7. DOI: 10.26715/jbms.36_1_1.
Shipton M.J., Thachil J. Vitamin B12 deficiency – a 21st century perspective. Clin. Med. 2015. V. 15. N 2. P. 145–150. DOI: 10.7861/clinmedicine.15-2-145.
Calvillo Á., Pellicer T., Carnicer M., Planas A. Bioprocess strategies for vitamin B12 production by microbial fermentation and its market applications. Bioengineering. 2022. V. 9. N 8. P. 365. DOI: 10.3390/bioengineering9080365.
Mahmudah R.S.N., Putri D.I. Developing a multi-criteria decision-making model for nuclear power plant location selection using fuzzy analytic hierarchy process and fuzzy VIKOR methods focused on socio-economic factors. Cleaner Eng. Technol. 2024. V. 19. N 2. P. 100737. DOI: 10.1016/j.clet.2024.100737.
Lupaşcu T., Petuhov O., Ţîmbaliuc N., Cibotaru S., Rotaru A. Adsorption capacity of vitamin B12 and creatinine on highly-mesoporous activated carbons obtained from ligno-cellulosic raw materials. Molecules. 2020. V. 25. N 13. P. 3095. DOI: 10.3390/molecules25133095.
Shattar S.F.A., Zakaria N.A., Foo K.Y. One step acid activation of bentonite derived adsorbent for the effective remediation of the new generation of industrial pesticides. Sci. Rep. 2020. V. 10. P. 20151. DOI: 10.1038/s41598-020-76723-w.
Smirnova D.N., Grishin I.S., Smirnov N.N. Synthesis, structure and properties of a bentonite–activated carbon composite. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 2. P. 59–66. DOI: 10.6060/ivkkt.20246702.6903.
Buzetzky D., Tóth N.Cs., Nagy N.M., Kónya J. Application of modified bentonites for arsenite (III) removal from drinking water. Period. Polytech. Chem. Eng. 2018. V. 62. N 4. P. 456–464. DOI: 10.3311/PPch.12197.
Badmaeva S.V., Khankhasaeva S.Ts., Ukhinova M.V. Synthesis, physical-chemical and adsorption properties of Fe/Al-bentonites. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2025. V. 68. N 10. P. 87-94. DOI: 10.6060/ivkkt.20256810.7209.
Li X., Chen J., Zhang Z., Kuang Y., Yang R., Wu D. Interactions of phosphate and dissolved organic carbon with lanthanum modified bentonite: implications for the inactivation of phosphorus in lakes. Water Res. 2020. V. 181. P. 115941. DOI: 10.1016/j.watres.2020.115941.
Junjun Li, Lingtao Sun, Xiaolong Jing, Rong Jin, Cherkasova T.G., Lu Li. Efficient preparation of bone carbon film with selective sorption of aquatic U(VI) by roll-to-roll printing method. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2025. V. 68. N 10. P. 124–129. DOI: 10.6060/ivkkt.20256810.7185.
GOST 21216-2014. The raw materials are clay. Test methods: interstate standard: date of introduction 2015-07-01 / Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification. M.: Standartinform. 2015. 43 p. (in Russian).
Niftaliev S.I., Mokshina N.Ya., Igumnov M.S., Plotniko-va S.E., Belousov P.E., Kim K.B. Study of vitamin B12 sorption kinetics on lanthanum-modified bentonite. Sorpt. Chromatograph. Process. 2025. V. 25. N 1. P. 122–130. DOI: 10.17308/sorpchrom.2025.25/12800.
Iacomi P., Llewellyn P.L. pyGAPS: a Python-based frame-work for adsorption isotherm processing and material charac-terisation. Adsorption. 2019. V. 25. N 8. P. 1533–1542. DOI: 10.1007/s10450-019-00168-5.
Cao Nhat Linh, Zyablov A.N., Duvanova O.V., Selemenev V.F. Sorption of carboxylic acids by molecularly imprinted polymers. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 2. P. 71–76. DOI: 10.6060/ivkkt.20206302.6071.
Akbari Alavijeh M., Nasiri Sarvi M., Ramazani Afarani Z. Properties of adsorption of vitamin B12 on nanoclay as a versatile carrier. Food Chem. 2017. V. 219. P. 207–214. DOI: 10.1016/j.foodchem.2016.09.140.
Mo J., Li Q., Sun X., Zhang H., Xing M., Dong B., Zhu H. Capacity and mechanisms of phosphate adsorption on lanthanum-modified dewatered sludge-based biochar. Water. 2024. V. 16. N 3. P. 418. DOI: 10.3390/w16030418.
Zhang L., Liu Y., Wang Y., Li X., Wang Y. Investigation of phosphate removal mechanisms by a lanthanum hydroxide adsorbent using p-XRD, FTIR and XPS. Appl. Surf. Sci. 2021. V. 557. P. 149838. DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.149838.
Fidaleo M., Tacconi S., Sbarigia C., Passeri D., Rossi M., Tata A.M., Dini L. Current nanocarrier strategies improve vitamin B₁₂ pharmacokinetics, ameliorate patients’ lives, and reduce costs. Nanomaterials. 2021. V. 11. N 3. P. 743. DOI: 10.3390/nano11030743.
Shang C., Geng Z., Sun Y., Che D., Zhao Q., Chen T., Tang M., Huo L. Lanthanum-modified phosphogypsum red mud composite for the coadsorption of cadmium and arsenic: mechanism study and soil remediation. Agriculture. 2024. V. 14. N 3. P. 464. DOI: 10.3390/agriculture14030464.
Karimova E.S., Azizov A.A., Alosmanov R.M. Study of sorption of Cr(III) ions by phosphorus-containing polymer sorbent. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 6. P. 112–118. DOI: 10.6060/ivkkt20186100.5788.
Shum H.Y., O'Neill B.J., Streeter A.M. Effect of pH changes on the binding of vitamin B₁₂ by intrinsic factor. J. Clin. Pathol. 1971. V. 24. N 3. P. 239–243. DOI: 10.1136/jcp.24.3.239.
Cruz-Lopes L.P., Macena M., Esteves B., Guiné R.P.F. Ideal pH for the adsorption of metal ions Cr⁶⁺, Ni²⁺, Pb²⁺ in aqueous solution with different adsorbent materials. Open Agric. 2021. V. 6. N 1. P. 115–123. DOI: 10.1515/opag-2021-0225.
Krupskaya V.V., Zakusin S.V., Tyupina E.A., Dorzhieva O.V., Zhukhlistov A.P., Belousov P.E., Timofeeva M.N. Experimental study of montmorillonite structure and transfor-mation of its properties under treatment with inorganic acid solutions. Minerals. 2017. V. 7. N 4. P. 49. DOI: 10.3390/min7040049.
Michaud D. Acidactivated clays. 911Metallurgist. [Online]. Available at: https://www.911metallurgist.com/blog/acid-activated-clay/ (accessed May 29, 2025).
Watanabe F., Yabuta Y., Tanioka Y., Bito T. Vitamin B₁₂ in foods, food supplements, and medicines—A review of its absorption and bioavailability. Nutrients. 2022. V. 14. N 1. P. 112. DOI: 10.3390/nu14010112.
Bajaj S.R., Singhal R.S. Degradation kinetics of vitamin B₁₂ in model systems of different pH and extrapolation to carrot and lime juices. J. Food Eng. 2019. V. 272. P. 109800. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2019.109800.
Rzhechitskaya L.E., Gamayurova V.S. Food chemistry. Part 2: Water-soluble vita-mins. Kazan: Izd-vo KNRTU. 2013. 140 p.
Schnellbaecher A., Binder D., Bellmaine S., Zimmer A. Vitamins in cell culture media: Stability and stabilization strategies. Biotechnol. Bioeng. 2019. V. 116. N 6. P. 1537–1555. DOI: 10.1002/bit.26942.
