Способ получения ионитов на основе целлюлозы

 

Изобретение относится к области химической технологии, конкретно к способу получения ионообменных материалов, которые можно использовать для поглощения катионов из растворов. Изобретение позволяет повысить обменную емкости ионита, его хемостойкость и сни.зить горючесть за счет того, что целлюлозу активируют водой или 16%-ным водным раствором гидроксида натрия, аминируют диэтилэпоксипропиламином 6 ч при 70-80°С и фосфорилируют ортоили пирофосфорной кислотой в присутствии мочевины при массовом соотношении кислоты и мочевины 1:1-2, 140-160°С в течение часа. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 08 В 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4699531/05 (22) 02.06.89 (46) 07.10.91. Бюл. № 37 (71) Институт общей и неорганической химии, AH БССР и Минский медицинский институт (72) С.В.Ткачев, Н.К.Лунева, А.Г.Опутина и

И.Н.Ермоленко (53) 661.183,123(088.8) (56) Патент США № 3676423, кл. 260-212, опублик. 1971.

Авторское свидетельство СССР

¹ 401676, кл. С 08 В 15/00, 1972. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНИТОВ НА

ОСНОВЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к способу получения. ионообменных материалов, обладающих емкостью по кислотным и основным группам, которые можно использовать для поглощения катионов из растворов, Цель изобретения — повышение обменной емкости ионитэ, его хемостойкости и снижение. горючести.

Пример 1. Для получения ионитов целлюлозу в количестве 50 r обрабатывают раствором (500 мл) 16%-ной щелочи, выдерживают в течение 30 мин, отмывают пропанолом-2, затем смесью пропанол-2 — вода с молярной долей спирта 0,50 до рН 8-9, сушат, затем образцы обрабатывают 165 мл диэтилэпоксипропиламина при 80 С в течение 6 ч. Материал отмывают пропанолом-2 и смесью пропанол-2 — вода (1:1 по объему), сушат, производят анализ на азот. После

„„. Ы„„1б82359 Al (57) Изобретение относится к области химической технологии, конкретно к способу получения ионообменных материалов, которые можно использовать для поглощения катионов иэ растворов. Изобретение позволяет повысить обменную емкости ионита, его хемостойкость и снизить горючесть за счет того, что целлюлозу вктивируют водой . или 16 -ным водным раствором гидроксида натрия, аминируют диэтилэпоксипропиламином 6 ч при 70-80 С и фосфорилируют орта- или пирофосфорной кислотой в присутствии мочевины при массовом соотношении кислоты и мочевины 1:1-2, 140 — 160 С в течение часа. 1 табл. этого азотсодержащий материал фосфори-. лируют смесью мочевины и ортофосфорной кислоты, взятых в массовом соотношении

2:1, Материал термообрабатывают при

160 С 1 ч, после чего отмывают до отрицательной реакции на фосфор, Содержание азота 3,0 мас.% и ф оoсcф оoр а 88,0 мас.%. Высушенный материал переводят в H+-форму обработкой 0,5%-ным раствором соляной кислоты в течение 6 ч, отмывают до рН 7 промывных вод, сушат на воздухе, измельчают в течение 10 мин на вибромельнице, берут навеску 0,1000 r и титруют 0,1 í. HCI с использованием иономера ЭВ-74 (универсального) с электродами ЭСЛ-63-07 и ЭВЛ1МЗ.

Для изучения хемостойкости материал последовательно обрабатывают 0,05%-ным раствором HCI и 0,05%-ным раствором йаОН втечение 6 ч при 20-кпэтной повторя1682359 емости цикла. Ионит после каждого цикла отмывают до нейтральной среды водой и определяют емкость. Снижения емкостных характеристик не отмечено. При повторном определении фосфора и азота в образце 5 снижения содержания фосфора и азота не обнаружено.

Коэффициент горючести рассчитывают по формуле

10 Ъспыт. >негор где Яиспыт — площадь, ограниченная кривой температуры газообразных продуктов. горе- "5 ния и прямой, проведенной через точку начальной температуры и точку через 20 мин от начала испытаний, «>негор — то же, что и Зиспыт, только для негорючего (асбоцементного) образца. 20

Если Кср) 1 — горючий материал, если

К,р(1 — трудногорючий, если 1 (Кср (2,5— горючий трудновоспламеняемый, Как показали огневые испытания, коэффициент горючести образца 0,81. 25

Пример ы 2 и 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Активация целлюлозы проводится перед аминированием водой, Температура аминирования 70 С, фосфорилирования 140 †1 С. Содер- ЗО жание фосфора соответственно 5,6 и

6,5 мас, „азота 2,0 — 2,1 мас,, Полная емкость 3,8 — 4 мг-3KB/г, Пример ы 4 — 6. Способ осуществляют по примеру 1, Активацию перед аминирова- 35 нием проводят 16 -ной щелочью или водой, При фосфорилировании используют полифосфорную кислоту.

Пример ы 7 — 9, Способ осуществляют аналогично примеру 1, но процесс фосфори- 40 лирования осуществляют в расплаве полифосфорной кислоты и мочевины, взятых в массовом соотношении 1;1.

Пример ы 10 — 15 (сравнительные).

Способ получения аналогичен примеру 1, но 45 температура аминирования целлюлозы следующая; 60, 90, 60, 90 С, при фосфорилировании 140 — 150 С или при аминировании 80 и

70 С, а при фосфорилировании 130, 170 С.

При низкой температуре обработки получают продукт с недостаточной емкостью по кислотным и основным группам, а при высокой температуре наблюдается значительная деструкция материала, потеря прочности.

Пример ы 16 и 17 (по известному способу). Аминирование целлюлозы проводят триэтаноламином и эпихлоргидрином, соответственно для 5 г целлюлозы

35 и 60 мл каждого при 20 С в течение 19 ч, Перед аминированием целлюлозы обрабатывают 25 -ным раствором NaOH, образец нейтрализуют 10 -ной уксусной кислотой, отмывают водой, сушат в потоке теплого воздуха, обрабатывают аминоцеллюлозу раствором ортофосфорной кислоты и мочевины в соотношении 1:4 при 70 — 80 С в течение 40 мин, сушат и термообрабатывают B течение 1 ч при 140-150 С, Далее материал отмывают горячей водой и высушивают, В полученном материале определяют обменную емкость по кислотным группам

0,05 í.NaOH и по основным 0,1 н. H2S04.

Материал в зависимости от температуры обработки имеет полную емкость при 140ОС

1,77 мг-экв/г, при термообработке 150 С—

4,4 мг-экв/г. Материал горюч, Коэффициент горючести соответственно 1,2 и 1,1. Потеря фосфора и азота при обработке 0,1 н, NaOH составляет 50 / .

Условия обработки материала и свойства сорбентов приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ получения ионитов на основе целлюлозы, включающий активацию целлюлозы, аминирование и фосфорилирование в присутствии мочевины и выделение целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения обменной емкости ионита, его хемостойкости и снижения горючести, активацию проводят водой или

16 -ным водным раствором гидроокиси натрия, аминирование — диэтилэпоксипропиламином бч при 70 — 80 С; а фосфорилирование — орта- или пирофосфорной кислоты при массовом соотношении кислоты и мочевины 1:(1-2) при 140 — 160 С в течение 1 ч.

1682359

Огнеэаянн

НОСТЬ Х фициент рмиести

Сохраняеность р

N после обработки, I

Амнннрованне целлюлозы Фосфорилнро ванне образ ца

Пример актсрисгик.з песга

Содераание азО та мас, Кислота фос- Т, форная

Т, С 7гятявация олерлдпе фосфо а, нас.

0,1 н

МаОН

О,l я

НС!

100 Oi 81

100 О, 88

5,5

160 8,0 3,0

3,0

Орто3i8

140 5,6 2,0

150 6,5 гз!

160 10,1 3,7

2,0

0,88

0,69

1 00

4 ° О

2,2

3 ° 5

6,5

2,5

O,В3

4,75

140 5 ° 7 2 ° 8

150 80 Э5

160 131 Ь9

0,76

5,5

3,0

0,59

7,5

3,5

Пнро140 11 3 4 ° I

0,68

100

6 5

2,5

Пнро(расплав)

Пнро(расплав)

Орто0,70

6,0

150 11,3 3 6

140 2,0 0,3

2,0

70 НО д

60 162-яая

ИаОН

0,6 ренгеиы принеров

lÎ-15 испольэовать нецелесообразно

Термолеструкцня, ПОТЕРЯ ПРОЧЯОСТН

1,4

0,95

87

4,0

150 6,9 1,8

3iO

90 НсО

Орто0,85

100

Иедостаточиая емкость

37 О

130 4! 3

1) 7

60 16Х-яая

ИаоН

3i0!

Термодистр!гкцня полимера! 70

2,2

90 НзО

Пнро13

8О I6Z-ная

ИаОН

Недостаточная енкость

1ОС

1,8

130 3 6 О 5

3,0

Пиро15

Тернодеструкцил полимера! 70

2,2

70 НО

Пиро(расплавЛ

Трнзтаноланнн, зпихлортидрия

ПО Яз вест ному способу

50 1,2

6Э 1,1

1 27 1,77

Ь,4

1ЬО. 3,6

150 4,1

25Х-ная

NaOf

25Х-ная

Ns0B

Орто 16

17

ОртоРедактор Н.Яцола

Заказ 3381 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Произалдсгааннл-издательский комбинат Патент", г. Ужгород. Ул.Уагарина„101

16Х-ная

ИаОН

Н 0

Н 0

I62-яая

Иаон

Н 0

16Х-ная

NeOH

I 6I-ная

NaOH

I62-нал

ОртоОр тоПнроПнроПироСоставитель Т.Мартинская

Техред М.Моргентал Корректор О.Ципле