vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2024-60-3-183-191vestich-894Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯPHYSICAL CHEMISTRYВолокнистый анионит с третичными аминогруппами как компонент субстрата для выращивания растенийFibrous anion exchanger with ternary amino groups as a component of the substrate for plants growingНестеронокП. В.NesteronokP. V.

Нестеронок Петр Викторович – кандидат химических наук, старший научный сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Nesteronok Petr V. – Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk

petr.nester@gmail.comШаченковаЛ. Н.ShachenkovaL. N.

Шаченкова Лариса Николаевна – кандидат химических наук, заведующий лабораторией

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Shachenkova Larisa N – Ph. D. (Chemistry), Head of the Laboratory

13, Surganov Str., 220072, Minsk

sln13102005@mail.ruВонсовичН. В.VansovichN. V.

Вонсович Наталия Васильевна – младший научныйсотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Vansovich Nataliya V. – Junior Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk

natasha_ya_vonsovich@tut.byСолдатовВ. С.SoldatovV. S.

Солдатов Владимир Сергеевич – академик, докторхимических наук, профессор, главный научный сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Soldatov Vladimir S. – Academician, D. Sc. (Chemistry),Professor, Chief Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk

soldatov@ifoch.bas-net.byКосандровичЕ. Г.KоsandrovichE. G.

Косандрович Евгений Генрихович – доктор химических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Kоsandrovich Evgenii G. – D. Sc. (Chemistry), Associate Professor, Leading Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk

kosandrovich@ifoch.bas-net.byЕзубецА. П.YezubetsH. P.

Езубец Анна Петровна – научный сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Yezubets Hanna P. – Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk

anna.ezubets94@gmail.comИнститут физико-органической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Physical Organic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus202403092024603183191Copyright © Нестеронок П.В., Шаченкова Л.Н., Вонсович Н.В., Солдатов В.С., Косандрович Е.Г., Езубец А.П., 20242024Нестеронок П.В., Шаченкова Л.Н., Вонсович Н.В., Солдатов В.С., Косандрович Е.Г., Езубец А.П.Nesteronok P.V., Shachenkova L.N., Vansovich N.V., Soldatov V.S., Kоsandrovich E.G., Yezubets H.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/894

Выполнен необходимый комплекс исследований волокнистого анионита с третичными аминогруппами на основе промышленного полиакрилонитрильного волокна Нитрон С для определения его пригодности к использованию в качестве компонента ионитных почв. Образец ионита лабораторного приготовления имел рабочую обменную емкость 0,9 мэкв/г по лимитирующему биологическую продуктивность субстрата для выращивания растений аниону нитрата в физиологическом интервале рН = 5,5–7,5 и концентрации равновесного питательного раствора 0,02 экв/л. Это находится на уровне лучших гранульных ионитов и превосходит емкость использовавшихся ранее волокнистых ионитов для выращивания растений в невесомости на космических станциях в 1970–1994 гг. («Мир», «Союз» ТМ-10 – ТМ-17). Полученный ионит является полиамфолитом и содержит три типа ионообменных групп, обладает высокой гидрофильностью и механическими свойствами, позволяющими перерабатывать его в текстильные изделия и применять по любым назначениям, в которых могут быть использованы волокнистые иониты (очистка воздуха и воды, индивидуальные средства защиты органов дыхания и т. п.). 

A set of studies necessary to determine the suitability of a fibrous anion exchanger with ternary amino groups based on industrial polyacrylonitrile fiber Nitron C as a component of ion substrates was carried out. A laboratory-prepared ion exchanger sample had a working exchange capacity equal to 0.9 meq/g for the nitrate anion, which limits the biological productivity of the substrate for growing plants, in the physiological pH range = 5.5–7.5 and the concentration of the equilibrium nutrient solution is 0.02 eq/l. This capacity is at the level of the best granular ion exchangers and significantly exceeds the capacity of the previously used fibrous ion exchangers for growing plants in zero gravity conditions on space stations in 1970–1994 (Mir, Soyuz TM-10 – TM-17). The synthesized ion exchanger is a polyampholyte and contains three types of ion exchange groups, has high hydrophilicity and mechanical properties that allow it to be processed into textiles and used for any purpose, in which fibrous ion exchangers can be used (air and water purification, human protection means, etc.). 

волокнистый анионитгранульный катионитобменная емкостьпотенциометрическое титрованиепитательный растворионитный субстратfibrous anion exchangergranular cation exchangerexchange capacitypotentiometric titrationnutrient solutionion exchanger substrateReferencesИскусственные субстраты для растений на основе волокнистых ионообменных материалов / В. С. Солдатов [и др.] // Изв. Акад. наук Белорус. ССР. Сер. хим. наук. – 1985. – № 6. – C. 85–90.Soldatov V. S., Peryshkina N. G., Lukashevich L. I., Khoroshko R. P. Artificial substrates for plants based on fibrous ion exchanging materials. Izvestiya Akademii nauk Belorusskoi SSR. Seriya khimicheskikh nauk = Proceedings of the Academy of Sciences of the Belarusian SSR. Chemistry series, 1985, no. 6, pp. 85–90 (in Russian).Nechitailo, G. S. Space biology: studies at orbital stations / G. S. Nechitailo, A. L. Mashinsky. – M.: Mir Pupl., 1993. – 504 p.Nechitailo G. S., Mashinsky A. L. Space biology. Studies at Orbital Stations. Moscow, Mir Pupl., 1993, 504 p.Кривобок, А. С. Методы биолого-технической деструкции корневых остатков применительно к космической витаминной оранжерее с ионитным почвозаменителем / А. С. Кривобок, Ю. А. Беркович, Н. М. Кривобок // Авиакосм. и экол. медицина. – 2012. – Т. 46, № 4. – С. 48–52.Krivobok A. S., Berkovich Yu. A., Krivobok N. M. Methods of bio-engineering destruction of root residues in application to a space vitamin greenhouse with ionite artificial soil. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina = Aerospace and Environmental Medicine, 2012, vol. 46, no. 4, pp. 48–52 (in Russian).Developing a technique to enhance durability of fibrous ion-exchange resin substrate for space greenhouses / A. S. Krivobok [et al.] // Life Sci. Space Res. – 2018. – Vol. 16. – P. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.10.001Krivobok A. S., Bercovich Yu. A., Shcherbacova V. A., Chuvilskaya N. A. Developing a technique to enhance durability of fibrous ion-exchange resin substrate for space greenhouses. Life Sciences in Space Research, 2018, vol. 16, pp. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.10.001A high-performance ground-based prototype of horn-type sequential vegetable production facility for life support system in space / Y. Fu [et al.] // Adv. Space Res. – 2013. – Vol. 52, iss. 1. – P. 97–104. https://doi.org/10.1016/j.asr.2013.03.020Fu Yuming, Liu Hui, Shao Lingzhi, Wang Minjuan, Berkovich Yu. A., Erokhin A. N., Liu Hong. A high-performance ground-based prototype of horn-type sequential vegetable production facility for life support system in space. Advances in Space Research, 2013, vol. 52, iss. 1, pp. 97–104. https://doi.org/10.1016/j.asr.2013.03.020Перспективы применения космических оранжерей в комплексе систем жизнеобеспечения космонавтов в условиях лунной орбитальной станции, лунной базы и межпланетных транспортных кораблей / Ю. А. Беркович [и др.] // Косм. техника и технологии. –2019. – Т. 25, № 2. – С. 37–54.Berkovich Yu. A., Smolyanina S. O., Zheleznyakov A. G., Guzenberg A. S. Prospects for using space greenhouses as a part of a suite of crew life support systems of a lunar orbital station, a lunar base and interplanetary transfer vehicles. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii = Space technique and technologie, 2019, vol. 25, no. 2, pp. 37–54 (in Russian).Характеристики некоторых искусственных заменителей почвы для космических оранжерей типа «Свет» / Ю. А. Беркович [и др.] // Авиакосм. и экол. медицина. – 1997. – Т. 31, № 6. – С. 51–55.Berkovich Yu. A., Krivobok S. M., Krivobok N. M., Sinyak Yu. E., Zakharov S. B., Matusevich V. V. On the characteristics of some artificial soil substitutes for space greenhouses. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina = Aerospace and Environmental Medicine, 1997, vol. 31, no. 6, pp. 51–55 (in Russian).Шункевич, А. А. Синтез, структура и свойства волокнистых ионитов ФИБАН / А. А. Шункевич // Химия и технология новых веществ и материалов: сб. науч. тр. / Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т физико-орган. химии; под ред. А. В. Бильдюкевича. – Минск, 2005. – С. 158–188.Shunkevich, A. A. Synthesis, structure and properties of fibrous ion exchangers FIBAN. Khimiya i tekhnologiya novykh veshchestv i materialov: sb. nauch. tr. [Chemistry and technology of new substances and materials. Collection of scientific papers]. Minsk, Tehnoprint Publ., 2005, pp. 158–188 (in Russian).Получение новых ионитов на основе полиакрилонитрильного волокна Нитрон С / Е. Г. Косандрович [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2019. – Т. 55, № 1. – С. 7–17. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2019-55-1-7-17Kosandrovich E. G., Korshunova Т. А., Shachenkova L. N., Yakubel O. N., Vansovich N. B. Synthesis of the new ion exchangers based on polyacrylonitrile fiber Nitron C. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2019, vol. 55, no. 1, pp. 7–17 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2019-55-1-7-17Soldatov, V. S. Potentiometric titration of ion exchangers / V. S. Soldatov // React. and Funct. Polym. – 1998. – Vol. 38, № 2–3. – P. 73–112. https://doi.org/10.1016/s1381-5148(98)00018-2.Soldatov V. S. Potentiometric titration of ion exchangers. Reactive and Functional Polymers, 1988, vol. 38, no. 2–3, pp. 73–112. https://doi.org/10.1016/s1381-5148(98)00018-2Нестеренок, П. В. Метод определения параметров кислотности полиамфолитов / П. В. Нестеренок, В. С. Солдатов // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2013. – № 2. – C. 31–36.Nesterenok P. V., Soldatov V. S. A method for determination of polyampholytes’ acidity parameters. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2013, no. 2, pp. 31–36 (in Russian).Солдатов, В. С. Ионитные почвы / В. С. Солдатов, Н. Г. Перышкина, Р. П. Хорошко. – Минск: Наука и техника, 1978. – 270 с.Soldatov V. S., Piorishkina N. G., Horoshko R. P. Ion Exchange Soils. Minsk, Nauka i Tehnika Publ., 1978. 270 p. (in Russian).Солдатов, В. С. Физический смысл параметров обобщенного уравнения Гендерсона–Гассельбаха / В. С. Солдатов // ДАН. – 1994. – Т. 336, № 6. – С. 782–785.Soldatov V. S. Physical meaning of the parameters of the generalized Henderson-Hasselbach equation. Doklady Akademii nauk = Proceedings of the Academy of Sciences, 1994, vol. 336, no. 6, pp. 782–785 (in Russian).Soldatov, V. S. Acid-base properties of ion exchangers. II. Determination of the acidity parameters of ion exchangers with arbitrary functionality / V. S. Soldatov, Z. I. Sosinovich, T. V. Mironova // React. Funct. Polym. – 2004. – Vol. 58, № 1. – P. 13–26. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2003.11.004Soldatov, V. S., Sosinovich Z. I., Mironova T. V. Acid-base properties of ion exchangers. II. Determination of the acidity parameters of ion exchangers with arbitrary functionality. Reactive and Functional Polymers, 2004, vol. 58, no. 1, pp. 13–26. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.-2003.11.004Нестеронок, П. В. Протолитические свойства аминокарбоксильных полиамфолитов на основе модакриловой полимерной матрицы / П. В. Нестеронок, В. С. Солдатов // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2014. – № 4. – С. 72–79.Nesterenok P. V., Soldatov V. S. Protolytic properties of aminocarboxylic polyampholytes based on modacryl polymeric matrix. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2014, no. 4, pp. 72–79 (in Russian).Красинская, Т. А. Адаптационный процесс растений-регенерантов, выращенных в культуре in vitro, в условиях ех vitro и способы его улучшения / Т. А. Красинская, Н. В. Кухарчик, М. С. Кастрицкая // Плодоводство. – 2010. – Т. 22 – С. 309–320.Krasinskaya T. A., Kukharchik N. V., Kastritskaya M. S. Adaptation process of plant regenerants after in vitro in ex vitro conditions and ways to improve it. Plodovodstvo = Fruit Growing, 2010, vol. 22, pp. 309–320 (in Russian).Рундя, А. П. Влияние субстрата на адаптацию сортов вишни ex vitro / А. П. Рундя, Т. Н. Викс, Н. В. Кухарчик // Плодоводство. – 2018. – Т. 30. – С. 99–103.Ryndia H. P., Vicks T. N., Kykharchyk N. V. Substrate influence on ex vitro adaptation of cherry cultivars. Plodovodstvo = Fruit Growing, 2018, vol. 30, pp. 99–103 (in Russian).Рундя, А. П. Особенности использования субстратов с добавлением AQUASORB 3005 KB при адаптации растений в условиях ex vitro / А. П. Рундя // Плодоводство. – 2015. – Т. 27 – С. 165–172.Ryndia H. P. The peculiarities of substrates with AQUASORB 3005 KB use for plants adaptation under ex vitro conditions. Plodovodstvo = Fruit Growing, 2015, vol. 27, pp. 165–172 (in Russian).Бободжанова, Х. И. Оценка эффективности ризогенеза in vitro и адаптации ex vitro сортов винограда таджикской селекции / Х. И. Бободжанова, Н. В. Кухарчик // Вестн. Белорус. гос. с.-х. акад. – 2022. – № 2. – С. 105–111.Bobodzhanova H. I., Kukharchik N. V. Efficiency mark of in vitro rhizogenesis and ex vitro adaptation of Tajik grape varieties. Vestnik BGSHA = Bulletin of the Belarusian State Agricultural Academy, 2022, no. 2, pp. 105–111 (in Russian).

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