Сорбент на основе кремнезема и способ его получения

Сорбент на основе кремнезема и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к новым кремнеземным, химически модифицированным сорбентам и позволяет повысить гидролитическую стабильность и обеспечить возможность использования сорбента в сорбции ионов металлов. Кремнезем с аминопропильными группами обрабатывают раствором бЈ-гетарил вЈ-(2- хлорхиноксалин-3-ил)ацетонитрилами в органическом растворителе в присутствии триэтаноламина в течение 1-16 ч при 100-130°С. Сорбент отфильтровывают и получают продукт, содержащий на поверхности кремнезема группы формулы с « (Л где R NH; S, с концентрацией (

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (IQISU(II) А i

Щ)5 В 01 D 15/08, G 01 N 30/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ЮТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

З N

1 (н 113 где R NH; NCH>,$, Способ получения указанных сорбентов заключается во взаимодействии амиГОСуа ствЕнный НОмитет пО H306pfTEHH55l и ОтнРытиям

ПРИ fHHT СССР (21) 4608306/26 (22) 13.09.88 (46) 30.01.91. Бил. У 4 (71) Киевский государственный университет им. Т. Г.Шевченко (72) А. К. Трофимчук, W.Ì. Воловенко, А.П.Козынченко, А.С.Тряшин и Э.С.Яновская (53) 543. 544(088. 8) (56) Модифицированные кремнеземы н сорбции, катализе и хроматографии/Под ред, Г.В.Лисичкина. — М.: Химия, 1986, с,63-65.

Lochmuller С.H., Amoss С.M. 3-(2, 4,5,7-Tetranitrofluorenimino)-propyldiethoxysiloxane High selective, boncled g -complexing phase for HPLC.—

I. СЬгomafogr,, 1975, v.108, У 1, р.8589. (54) СОРБЕНТ НА ОСНОВЕ КРЕМНЕЗЕМА И

СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к новым кремнеэемным, химически модифицированным сорбентам и позволяет повысить

Изобретение относится к новым хелатообраэумщим сорбентам, предназначенным для извлечения металлов из растворов и анализа ионов металлов, Цель изобретения — повьппение гидролнтической стабильности и обеспечение воэможности использования сорбента в сорбции ионов металлов, используя кремнеземы, содержащие привитые к поверхности 2"амино-3-гетарилпирроло )2 3-Ь хиноксалиновые молекулы об1 щей формулы

2 гидролитическую стабильность и обеспечить возможность использования сорбента в сорбции ионов металлов. Кремнезем с аминопропильными группами обрабатывают раствором 0(,-гетарил-g-(2хлорхиноксалин-3-ил)ацетонитрилами в органическом растворителе в присутствии триэтаноламина в течение 1-16 ч при 100-130 С. Сорбент отфильтровывают и получают продукт, содержащий на поверхности кремнезема группы формулы где R - NH1 НСНЗSÔ S ° с концентрацией (5-120) х 10Г моль/м поверхности кремнезема. 2 с.п.ф-лы, 2 табл.

3 1623685 нокремнеземов с (-гетарил-р -(2-хлорхиноксалин-3-ил) ацетонитрилами общей формулы где К = NH; NCH,S в органических растворителях в присутствии третичных аминов при 100-130"С. Выделение сорбентов из реакционной среды проводится обычными приемами.

Пример 1. В смеси, содержащей 50 мл диоксана, 2 мл триэтиламина и 8 мл диметилфармамида, растворяют 0,0214 г (0,64 10 моль) 0(—

-бензтиазол-2-ил)- 1к .-(2-хлорхиноксалин-3-ил)ацетонитрила. К полученному раствору прибавляют l 0 г силохрома

С-1 20, модифицированного †зминопропильныии группами (g-АПС) с концентрацией 0,17 ммоль/г, и перемешивают образовавшуюся суспензию при 100 С в о течение 1 ч. При этом интенсивная рубиново-красная окраска раствора бледнеет и к концу реакции переходит в бледно-желтую, Сорбент отфильтровы— вант, промывают ацетоиом и сушат B вакууме. Концентрация привитых групп составляет (5,0 0,8) 10 8 моль/м сорбента.

П р и м е Р 2. В смеси, содержащей .50 мл pII

О(-(2-хлорхиноксалин-3-ил)вдето гитрила. К полученному раствору добавля.;т

10 r f -AIIC, Суспензию перемешивают в течение 1 ч при 1 20 С. Сорбент ото филь тровывают, промывают диметплформамидом и ацетоном, сушат в вакууме.

Концентрация привитых групп составляет (108+0,8) !О моль/м сорбента.

Пример 3. В смеси, содержащей 100 мл диметилформамида и 5 мл триэтиламина, растворяют 2,1403 г (0,64 10 моль)! -(бензтиазол-2-ил)— ф-(2-хлорхиноксалин-3-ил) ацетонитрила. К полученному раcòâîðó прибавляют 10 г f -AHC. Суспензию перемешивао ют при 130 С в течение 16 ч. Сорбент отфильтровывают и промывают в экстракторе Сокслета диоксаном в течение

l суток, сушат в вакууме. Концентрация привитых групп составляет (120 0,8)" к 10 " моль/м сорбента. 2

lI р и м е р 4. B смеси, содержащей 50 мл диметилформамида и 3 мл

N-метилпиперидина, растворяют 0,6725 г

5 (,1 10 моль) g -(бензимидазол-2-ид)2 ° ф.-(2-хлорхиноксалин-3-ил)ацетонитрила. К полученному раствору прибавляют 10 г $ -АПС. Суспензию перемешивают при 130ОС ь течение 1 часа. Сорбент отфильтровывают, промывают диметилформамидом, ацетоном и сушат в вакууме. Концентрация привитых групп составляет (120+0,8) 10 В моль/м сорбента.

Пример 5. В смеси, содержащей 51;! мл диметилформамида и 3 мл триэтиламина, растворяют 0,7015 г (2,1 ° 10 моль) OC-(1-метилбенэимидазол-2-ил)-y(-(2-хлорхиноксалин-3-ил) ацетонитрила. К полученному раствору прибавляют 1О г -АПС. Суспензию перемешивают при 130 С в течение 1 ч. Сорбент отфильтровывают, промывают диметилформамидом, ацетоном и сушат в ва25 кууме. Концентрация привитых групп составляет (99 0,8) 10 моль/м2 сорбента.

Пример 6. В смеси, содержащей 50 мл диметилсульфоксида и 3 мл триэтиламина, растворяют 0,70)5 г (2,1 10 моль) k †(1-метилбенэимида-4 зол-2-ил)-ф-(2-хлорхиноксалин-3-ил) ацетопитрила. К полученному раствору прибавляют IO г g -АПС. Суспензию пере35 мешивают при 1?0 С в течение 1 ч. Сорбент отфильтровывают, промывают диметилсульфоксидом, ацетоном и сушат в вакууме. Концентрация привитых групп состагляет (99 0,8) ° 10 Омоль/м сорбента.

Все образцы сорбентов, содержащие привитые 2-амино-3-гетарилпирроло ! 2,3-Ь1хиноксалиновые фрагменты, окрашены в желтый цвет, Интенсивность окраски зависит от концентрации привитых групп, Сравнение спектров отражения модифицированньгх сорбентов в видимой и ультрафиолетовой областях со сгектрами пропускания раство1.ов 1-бен50 зил-2-амино — 3-гетариллирроло 2 3-b) )m% ноксалииов подтверждает образование на поверхности силикагелей 1-алкил-2амино-3-гетарилпирроло (2,3-Ь хиноксалиновых ядер. Максимумы поглощения спектров рассматриваемых соединений и материалов приведены в табл,l.

Для определения концентрации приви;ых 1-алкил-2-амино-3-гетарилпирроло (2,3-Ь) хицоксалиновых групп были за685 оо я

30 жн

I (н2 3

55

5 1623 писаны спектры пропускания суспензий сорбентов в глицерине в видимой области.

Расчет концентраций проводят по оптической плотности при частоте наиболее длинноволнового максимума. При рассчетах делают допущение, что коэффициенты экстинкции полос поглощения сорбентов равны коэффициентам экстинкции соответствующих полос растворимых аналогов. Это допущение контролируют, анализируя сорбент, содержащий привитые 2-амино-3-(бензтиазол-2-ил)-пирроло 2,3-Ь)хиноксалиновые группы, а также проведя анализ на содержание серы стандартными методами (растворение в щелочи, окисление серы до сульфата, осаждение в виде сульфата бария). Весовой и спектрофотометрический анализ дают сходящиеся в пределах опп бки опыта результаты.

Изучение сорбции ионов переходных, непереходных металлов и металлоидов нз водных растворов различной кислотности на полученных сорбентах представлены в табл.2 на примере сорбции на кремнеземе, содержащем привитые молекулы 2-амино-3-(бензтиаэол-2-ил) пирроло12,3-Ь)хиноксалина. При рН ниже 1 все полученные сорбенты связывают ионы металлов платиновой группы, Из приведенных данных можно сделать вывод о возможности применения новых синтезированных материалов для разделения, концентрирования, выделения и анализа некоторых ионов металлов (см.табл,2). о

Пример 7. 0,3 г сорбента на основе алохрома С-120 с привитыми 2амино-3-(бензтиазол-2-ил)-пирроло ?,3-b)xwraxcazwoaanrv группаин, синтезированного по примеру 3, контакти руют при комнатной температуре в статическом режиме с 25 мл раствора РВС1 концентрации 9,76 ° 10 моль/л при различной кислотности среды. В среде

0 5 м соляной кислоты полнота извлеЭ

L чения PdClg через 2 ч составляет

50,2Х, через сутки — 75,7Х в среде одномолярной соляной кислоты полнота извлечения PdC12 через 2 ч составля" ет 33,9Х, через сутки — 57,1 X.

Способность сорбента к извлечению палладия не зависит от количества оставшихся непрореагироваваих аминопропильных групп, так как PdC1 < не сорбнруется на аминосилохроме в испытуемых растворах (0,5-1,0 И НС1).

Полное элюирование палладия (11) происходит при промывании сорбента раствором тиомочевины.

Пример 8. 0,5 г сорбента, синтезированного по примеру 3, контактируют с 25 мл 1,235"10 4 В1(НО ) при рН 3. Полнота извлечения Bi(NO ) составляет 85,4Х, в то время как на аминосилохроме извлечение Bi(NO )> в рассматриваемых условиях составляет менее 6 . Полное элнирование сорбированного висмута (11?) происходит в

0,5 М Нсl.

Формула из о бр е те ни я

1, Сорбент на основе кремнезема, модифицированного аминопропильнычи

20 группами с привитыми полициклическими органическими лигандами, о т л и чающий с я тем, что, с целью повышения гидролитической стабильности и обеспечения возможности использо25 вания его в сорбции ионов металлов, в качестве привитых лигандов он содержит группы Ьормчпы где R-NH; NCH,S в количестве 5-120» 10 8 моль/м поверхности кремнезема.

2. Способ получения сорбента на основе кремнезема, включающий обработку

40 аминопропилкремнезема полициклическим соединением в органическом растворителе, отличающийся тем, что, с целью повышения гидролитической стабипьности и обеспечения возмож45 ности использования сорбента в сорбции ионов металлов, в качестве полициклического соединения используют k -гетарил-,).. †(2-хлорхиноксалин-3-ил)ацетонитрилы формулы

50 где R-NH, NCH>,S, обРаботкУ пРоводЯт в присутствии третичных аминов при

100-130 С в течение 1-16 ч.

1623685

Та блица 1

Характеристики электронных спектров диффузного отражения кремнеземов с привитыми молекулами 2-амино-3-гетарилпирроло(2,3-Ь)хиноксалинов и электронных спектров поглощения их аналогов в раг створе

1, -I

Э -1 см 2-Амино — l -áåíçèë-3- . ч, см (Относительная гетарилпирроло (2,3-Ь хи- (18 Я) интенсивность) ноксалины в метаноле

Привитое соединение

24000 (4,06)

29100 (пл.) (4,81) (4,72) 30300

31800

33400 (пл.) (10,5) (10,5) (4,58) (4,56) 36600

37300 нз м

СН,-

24480 (4,07)

28400 (4,66)

29280 (4,65)

32640 (4,07)

38!00 (4,57) 24200 (2,5)

28320 (7,0) 29280 (6,7)

32640 (2,8) I Ф5

38000 (7, 0) I (г13

Si — О-SlI

l (нг)г

Si — Π— Si-!

24000 (9 О)

29100 (пл.)

30300 (12,2)

31800 (12,0)

33400 (пл.) 24800 (7,0)

31400 (8,0)

37600 (7,5) НЯ

oN ©

l

С6Н5

СН3

И оо ß

Н2

О Q

37600 (4,10) (4,45) (4,55) 1623685

Таблица 2

Сорбция металлов на кремнеземе, содержащем привитые к поверхности молекулы 2-амино-3(бензтиазол-2-нл)-пирроло

Р,З-Ь) хиноксалина в динамическом режиме

Металлы

Процент сорбции при рН

9,0

Процент сорбции при рН

2,5

Висмут

Молибден

Селен

Олово

Таллий

Мыпл,як

Хром

Медь

Марганец

Никель

Свинец

Стронций

Алюминий

Кальций

Железо

Магний

100

15 8

10,4

100

100

73,9

55,9

18,2

95,4

95,3

Цинк

Ртуть

Составитель Т Чи "ки

Редактор Л.Пчолинская Техред M.Ìîðãåêòàë

Корректор И. Эрдейи

Заказ 154 Тирах Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.ухгород, ул. Гагари а, ° II ина 101