Способ получения сшитых полимерных сорбентов

Способ получения сшитых полимерных сорбентов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области получения трехмерных сополимеров в виде частиц сферической формы, обладающих высокой ионообменной и комплесообразующей способностью, которые могут применяться для извлечения из водных растворов катионов переходных металлов, а также ряда металлов, обладающих амфотерными свойствами, в форме анионов. Получение сорбентов осуществляют путем сшивания водорастворимых полимерных четвертичных солей N, N 1-диаллил-N, N 1- диметиламмония сшивающим агентом - N, N 1-метиленбисакриламидом в эмульсии типа вода в масле при концентрации полимера 25-55 мас.% в водном или водно-спиртовом растворе, содержащем 68-100 мас.% воды. Концентрация сшивающего агента составляет 1,64-2,75 мас.%. Смесь перемешивают со скоростью 200-370 об/мин. Это позволяет увеличить сорбционную емкость сорбентов до 7,07 м экв/г по ионам CU 2 +, до 2,38 мэкв/г по ионам CO 2+, до 2,71 мэкв/г по ионам NI 2+, а также упростить процесс получения сорбентов. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1595851

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f . (21) 4477529/31-05 (22) 22.07.88 (46) 30.09.90. Бюл. N 36 (71) Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева (72) Е.К.Драгалова, Д.А.Топчиев и Т.В. Галушко (53) 678.745(088.8) (56) Салдадзе К.M. и др. Комплексообразующие иониты (комплекситы). М.:

Химия, 1980, с.336.

Пашков А.В. и .др. Химически активные полимеры и их применение. М.:

Химия, 1969, с.34-38.

Авторское свидетельство СССР

М 980412, кл..С 08 F 230/04, 1980. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СШИТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СОРБЕНТОВ (57) Изобретение относится к области получения трехмерных сополимеров в виде частиц сферической формы, обладающих высокой ионообменной и комплексообразующей способностью, котоИзобретение относится к получению трехмерных сополимеров в виде частиц сферической формы, обладающих высокой .ионообменной и комплексообразующей способностью. Такие сополимеры могут применяться для извлечения из водных растворов катионов переходных металлов, а также ряда металлов, обладающих аморфными свойствами, в форме анионов.

Целью изобретения является увелиличение сорбционной емкости и упрощение способа получения сорбентов.

Пример 1. В стеклянный реактор помещают 50,0 г вазелинового иас(51)S С 08 F 289/00, 220/54, 226/02, В 01 рые могут применяться для извлечения из водных растворов катионов переходных металлов, а также ряда металлов, обладающих амфотерными свойствами, в форме. анионов. Получение сорбентов осуществляют путем сшивания водорастворимых полимерных четвертичных: ! l солей N,N -диалил-N, N -диметиламмония сшивающим агентом - N,N -метиленбисакриламидом в эмульсии типа вода в масле при концентрации полимера 25-55 мас.1 в водном или водноспиртовом растворе, содержащем 68

100 мас.3. Концентрация сшивающего агента составляет 1,64-2,75 мас.Ф.

Смесь перемешивают со скоростью 200 -.

370 об./мин. Это позволяет увеличить сорбицонную емкость сорбентов до

7,07 мэкв/г по ионам Си2, до

2,38 мэкв/г по ионам Со до . 1

2,71 мэке/г по ионам Ni а также упростить процесс получения сорбентов. 2 табл. ла, 0,11 г моноолеата сорбината и QQ

0,051 г- персульфата аммония, переме- Щ шивают со скоростью 200 об/мин; добав- ьь ляют смесь, состоящую из 4,10 г поли-! 1

N,N -диаллил-N,N -диметиламмоний хлорида (ПДМДААХ), растворенного в

0,90 мл дистиллированной воды, и

0,205 r N,N -метиленбисакриламида @ (МБАА), растворенного в 2,50 мл водно"метанольного раствора (обьемное соотношение растворителей 1: 1). Проводят реакцию при постоянном перемешйвании в токе азота в течение 5 ч при 70 С. После охлаждения реакционной массы образовавшиеся гранулы отI595851 деляют фильтрованием, промывают гексаном, сушат, Получают сшитый ПДМДААХ со степенью сшивки 5,1Ф и выходом 863, Средний размер гранул 2,04g0,08 мм. Коэффи5 циент набухания 2,44.

Полная обменная емкость в статических условиях (ПОЕ), мэкв/г: по 0,1 н, H SO 6,6; по 0,1 í. Na

Пример 2. Процесс осуществляется аналогично примеру i, разЛичия состоят только в концентрации полимера и применении силиконового масла вместо вазелинового. В реакции используют 3 r ПДМДААХ, растворенного в 2 мл дистиллированной воды.

Получают сшитый ПДИДААХ со степенью сшивки 7,2 ь и выходом 823, Средний размер гранул 1,48+0,05, коэффициент набухания 1,83. ПОЕ по

0,1 н. Н$0 5,9 мэкв/г.

Пример 3. Процесс осуществляется аналогично примеру 1, различия состоят. только в концентрации полимера. (1,86 г ПДМДААХ растворено в 3,14 мл дистиллированной воды) и использованном поверхностно-активном веществе (монолаурат сорбината 0,11 г).

Получают сшитый ПДМДААХ со степенью сшивки 11,54 и выходом 853. . Средний размер гранул 0,73+0,05 мм, КоэФФициент набухания 1,32, IlOE no

0 1 í. Н $0+ 5,! мэкв/г.

Сорбционная емкость из 0,1 н. растворов хлоридов металлов (СЕ) по Cu - 6,17 мэкв/г.

Пример 4. Процесс осуществляется аналогично примеру 1, различие состоит только в концентрации полимера. В реакции используют 3,012 r

ПДМДААХ, растворенного в 4,5 мл дистиллированной воды.

Получают сшитый ПДМДААХ со степенью сшивки 7,15ь и выходом 82ь. 4

Средний размер гранул полимера 0,88+

+0,05 мм, коэффициент набухания 1,98, Il p и м е р 5. Процесс осуществляется аналогично примеру 1, различие состоит TuslbKo в концентрации noJlHмера. В реакции используют 10 r

403-ного водного раствора ПДМДААХ.

Получают сшитый ПДМДААХ со степенью сшивки 5,0ь и выходом 92 ь. Средний размер гранул 1,05+0,05 мм, коэффициент набухания 2,71 ПОЕ по 0,1 н.

Нд$0 7,2 мэкв/г, по 0,1 н. НьРО

7,8 мэкв/г.

П р и и е р 6. Процесс осуществляется аналогично примеру 1, различие состоит лишь в том, что в масляную фазу добавляют смесь, состоящую из

5 r 404-ного водного раствора ПДМДААХ, в котором растворено 0,.141 г МБАА.

Получают сшитый ПДМДААХ со степенью сшивки 7,41 и выходом 823.

Средний размер гранул 0,82+0,05 мм, . коэффициент набухания 1,45, ПОЕ по

0,1 н. H<$0 5,5 мэкв/г.

Пример 7. Процесс осуществляется аналогично примеру 1, различия только в том, что в реакции используют 3 r поли-N,N -диаллил-N,N -ди1 метиламмоний Фосфата (ПДМДААФ), растворенного в 2 мл дистиллированной воды, и в качестве ПАВ применяют

0,12 г моностеарата сорбитана.

Получают сшитый ПДМДААФ со степенью сшивки 9,93 и выходом 893.

Средний размер гранул 1,3+0,05 мм, коэффициент набухания 1,47, СЕ по

Си 7 07 мэквlг, по Со 2,38 мэкв/г, по Ni 2,71 мэкв/г.

Пример 8. Процесс осуществляется, аналогично примеру 1, различия состоят в том, что используют 5 г

403-ного водного раствора ПДМДААХ, причем скорость перемешивания

280 об/мин.

Получают сшитый ПДМДААХ со степенью сшивки 10,7ь и выходом 884.

Средний размер гранул 0,49+0,03 мм, коэффициент набухания 1,44, ПОЕ по

0,1 н. Н$0 5,5 мэкв/г, СЕ по Си

6,31 мэкв/г.

Пример 9. Процесс осуществляется аналогично примеру 1, различия состоят в концентрации полимера (5 г

404-ного водного раствора ПДМДААХ) и скорости перемешивания (370об/мин).

Получают сшитый ПДМДААХ со степенью сшивки 10,74 и выходом 864.

Средний размер гранул 0,21+0,03 мм, коэффициент набухания 1,60, ПОЕ по

0,1 н. Н $0 5 9 мэкв/г, СЕ no Cu

6,77 мэквlг.

Влияние условий получения сшитого

1 полимерного сорбента на размер гранул и набухаемость в воде приведено в табл. 1.

В табл. 2 приведено сравнение ионообменной и комплексообразующей способности ионитов, полученных по предлагаемому и известным способам.

Для того, чтобы показать, что B сшивании принимают участие концевые

1595о5 таблица 1

Количество в исходной смеси, мас.Ъ

Полимер

Пример

Массо.— вое соот ношение спирт:

:вода

СкоСтепе сшивк

Коэффициент набухания,Средний размер гранул, мм нь рость перемешивания, о6./мин и, Полимер МБАА Растворитель

55,0

40,24

25,00

30,21

32,12

38,90

40,24

26,82

26,82

2,75

2,75

2,75

2,06

1,64

2,75

2,75

2,75

2,75

2,04+0,08 2,44

1,48т0,05 1,83

0,73+0,03 1,32

0,88+0,05 1,98

1,05+0,05 2,71

0,82т0,05 1,45

1,30т0,05 1,47

0,49т0,03 1,44

0,21+0, 03 1„60

42,25

57,01

72,25

67,72

66,24

58,35

57,01

70,42

7.0,43 пдидддх

ll

lI н

ll

ll пдидддф

ПДИДААХ

«н

0,46

0 31

0,22

0,17

0,13

0,31

0,23

0,23

200 5,1

11,5

«ll«« 7,2 и

11 7 4

9,9

280 10,7

370 10,7

Таблица 2

ПОЕ, мэкв/г

Ионит

С1 $0в+

Ф атее

Cu2+ Со2

Ni2+

По примеру

2

5

6,6

5,9

5э1

7,2

5,5

6,17

2,71

7 07

2,38

5 двойные связи полимерных четвертичных солей N,N -диаллил-N,N -диметиламмония, была проведена сополимеризация ПДИДААХ с акриламидом.

Пример 10. В 5 г 40ь-ного вод5 ного раствора ПДМДААХ растворяют

0,130 r акриламида и 0,0066 г персульФата аммония. Проводят реакцию сополимеризации в токе азота в течение 5 ч при 70 С.

Сняты спектры ЯМР 1ьС и Н полученного образца. В спектрах ЯИР не обнаружены сигналы, относящиеся к остаточным двойным связям.

Для сравнения сняты ЯИР-спектры

404»ного водного раствора ПДИДААХ, в котором обнаружено наличие сигна- лов: в С ЯИР-спектре с хим.сдви- 20 гами дс 125,2 и 129,7 м.д., а в спектре KH (100 накоплений) с хим.сдвигом 8» 5,55-6,30. Эти сигналы свидетельствуют о наличии в исходном растворе ПДИДААХ концевых двойных

СН =СН-связей.

Таким образом, применение предложенного способа позволяет увеличить

6 сорбционную емкость полученных сорбентов и упростить процесс получения сорбентов за счет исключения ряда сложных в аппаратурном оФормлении стадий, Формула изобретения

Способ получения сшитых полимерных сорбентов, включающий сшивание полимеров дивинильным сшивающим агентом, о т л и ч а ю щ и " c я тем, что, с целью увеличения сорбционной емкости и упрощения способа получения сорбентов, в качестве полимеров используют водорастворимые полимерные

I t четвертичные соли N,N -диаллил-N,Nдиметиламмония, в качестве сшивающего агента — N,N -метиленбисакрилI амид, сшивание осуществляют в эмульсии типа вода в масле при концентрации полимера 25-55 мас.ь в водном или водно-спиртовом растворе при массовом соотношении спирт - вода 0,130,46: 1, концентрации сшивающего агента 1,64-2,75 мас.ь при перемешивании смеси со скоростью 200-370 об/мин.

1595851

Продолжение табл. 2

СЕ, мэкв/г

Ионит

С11г+ Сог+ . ц г+

Яог+

I

5 6,31

5 9 6,77

2,00 2,19

7,18

6,20

4,8

Редактор Л.Веселовская

Заказ 2886 Тираж 430 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по. изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113335, Москва, Ж-35, Раушская наб., д ° 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãàðîä, ул.Гагарина, 101

8

По прототипу

AS-17 ,АН-40

АН-23

5,85

2,00

0 30

Составитель Г. Русских

Техред M.Дидык Корректор С.Черни