Способ получения сорбента с полиоксиэтиленовыми группами
Использование: синтез сорбента для извлечения ценных металлов из водных растворов. Сущность изобретения: взаимодействие хлорметилированного стиролдивинилбензольного сополимера (ХМС) - промышленным продуктом - лапролом 402-2-100 - смесью полютиленгликолей со средней мол.м 400. Процесс 1роводят в присутствии 40 - 50%-ного водного раствора щелочи при 90 - 100° С при молярном соотношении полиэтиленгликоль: щелочь: хлор, содержащийся в сополимере, равном (0,7-1.3).(3-б):1. 2 таба
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации по патентам н товарным знакам (21) 4934787/05 (22) 08.05.91 (46) 15.10.93 Бюп йя 37-38 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химической технологии (72) Царенко НА; Якшин В.В„Жукова Н.Г„. Вилкова
О.М. Задохина ЛА (73) Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА С ПОЛИОКСИЗТИЛЕНОВЫМИ ГРУППАМИ (В) КЦ (11) 2001044 С1 (51) 5 С08 Р212 14 C08 FS 02
801 JZ0 30 (57) Использование: синтез сорбента для извлечения ценных металлов из водных растворов. Сущность изобретения: взаимодействие хлорметипированного стиролдивинилбензольного сополимера (ХМС) — промышленнЫР продуктом — лапролом
402-2-100 — смесью по йэтипенгликолей со средней мол.м 400. Процесстпроводят в присутствии 40 — 50%-ного водного раствора щелочи при 90—
100 С при молярном соотношении полиэтиленгликопь: щелочь: хлор, содержащийся в сопопимере, равном (0,7-1.3) (3-6):1. 2 табп
2001044
ПС Ч С
55
Изобретение относится к способу получения сорбента с функциональными полиоксиэтиленовыми группами. который может быть использован в аналитической химии и гидрометаллургии для извлечения ценных металлов иэ водных растворов.
Известен способ получения сорбента с функциональными полиоксиэтиленовыми группами путем взаимодействия хлорметилированного стиролдивинилбенэольного сополимера (ХМС) с полиэтиленгликолями в безводной органической среде в присутствии в качестве основания гидрида натрия.
Процесс проводят в тщательно осушенном диоксане при температуре 100 С в течение
24-36 ч. Полученные сорбенты способны эффективно извлекать ценные металлы из водных растворов, причем успешное извлечение наблюдается при наличии в исходном полиэтиленгликоле не менее 6 атомов кислорода.
Недостатками способа являются высокая стоимость исходных полиэтиленгликолей, обусловленная сложностью их получения и выделения в чистом виде; применение пожаро- и взрывоопасного гидрида натрия; необходимость применения безводных сред, связанные с этим дополнительные затраты на осушку исходных реагентов и растворителя. К недостаткам способа следует также отнести большую продолжительность процесса и необходимость использования высокотоксичного и пожароопасного метанола для разложения непрореагировавшего гидрида натрия по оконча ии реакции. Перечисленные недостатки делают укаэанный метод малоприемлемым для получения сорбентов с полиоксиэтиленовыми группами как в лабораторной практике, так и в промышленном масштабе, Целью изобретения является упрощение и интенсификация процесса получения сорбента с функциональными полиоксиэтиленовыми группами. снижение его стоимости. а также понижение пожаро- и взрывоопасности при проведении процесса.
Поставленная цель достигается тем, что в качестве полиэтиленгликолевой компоненты используют техническую смесь полизтиленгликолей со средней мол.м. 400— лапрол 402-2-100 в молярном соотношении
0,7-1,3:к количеству хлора, содержащемуся в ХМС, и процесс проводят в присутствии
40-50 -ного водного раствора щелочи при молярном соотношении щелочи к хлору, содержащемуся в ХМС; равном от (3-6):1 при температуре 90-100 С.
Для характеристики поглощающей способности (ПС) сорбентов испольэовали по5
50 каэатель, основанный на комплексообразовании полиоксиэтиленовых групп с хлорной кислотой в нитрометане. Для определения
ПС навеску 0,2 г сорбента заливают 10 мл
0,1 н. раствора хлорной кислоты в предварительно высушенном и перегнанном нитрометане и выдерживают при комнатной температуре, периодически перемешивая, в течение 30 мин. Затем раствор фильтруют, полимер промывают 40 мл нитрометана.
Полимер на фильтре обрабатывают 40 мл горячей воды (75-100 С), при этом комплекс полимера с хлорной кислотой разрушается, полимер остается на фильтре, а хлорная кислота переходит в раствор, Фильтрат собирают и титруют 0,1 н водным раствором щелочи. ПС определяют по формуле где Ч вЂ” объем израсходованного титрантв, мл;
С вЂ” концентрация титранта, мг-экв/мл;
m — нввеска поглотителя, г.
Изобретение иллюстрируют примеры конкретного выполнения.
8 синтезах использован хлорметилированный макропористый сополимер стирола с дивинилбенэолом (10 Д8Б) — ХМС, со-. держащий 18,17, О. с размером гранул 0,30,6 мм.
Пример 1 (прототип). К 10 r сухого
ХМС (0.05 моля О) прибавляют 100 мл диоксана, предварительно высушенного над безводным сульфатом натрия и первгнанного, и 19,1 г (0,08 моля) перегнанного пентаэтиленгликоля. 4,8 г 50 -ной суспензии гидрида натрия в масле быстро промывают сухим эфиром и добавляют к реакционной смеси так. чтобы температура не поднималась выше 100 С. Затем реакционную массу перемешивают при 100 С в течение 24 ч.
После охлаждения до комнатной температуры к реакционной смеси добавляют метанол для разложения непрореагировавшего гидрида натрия, Полимер отфильтровывают, промывают водой, метанолом. водой, затем ацетоном. Сушат в вакуум-сушильном LUKaфу при 50 С до постоянной массы, Получают 13,2 г сорбента, содержание хлора 0,7 )(,. ПС 1,5 мг-экв/г.
Пример 2. Смесь 10.0г XMC(0,05моля
Cl), 20,0 r лапрола 402-2-100 (0,05 моля) и
28,0 r (19 мл) 50J(-ного водного раствора гидроокиси калия (0,25 моля КОН) перемешивают при 100oÑ в течение 8 ч. После охлаждения реакционной смеси прибавляют
50мл воды, полимер отфильтровывают, промывают водой. 3 -ным раствором кислоты, 2001044 водой до нейтральной реакции промывных вод, затем ацетоном и сушат до постоянного веса.
Получают 15,6 г сорбента, содержание хлора 0,8, ПС 1,4 мг-экв/г.
Влияние условий реакции на процесс получения поглотителя с полиоксиэтиленовыми группами представлено в табл. 1.
Сравнение сорбентов по отношению к извлечению ценных металлов.
В коническую колбу помещают 0,1 г сорбентэ и 10 мл солянокислого раствора (7-9 моль/л НО) хлоридов металлов. содержащего по 10 мг/л железа, золота, галлия, олова, сурьмы. Колбу периодически встряхивают.
Через сутки раствор отфильтровывают, определяют содержание элементов атомноэмиссионным методом с возбуждением спектров в индукционном высокочастотном разряде и рассчитывают степень извлечения металлов. Результаты представлены в табл, 2.
Кэк видно из данных табл. 2, сорбент с функциональными полиоксиэтиленовыми группами, полученный по предлагаемому способу, по поглощающей способности по отношению к ценным металлам не уступает сорбенту, полученному в условиях прототипа, 5
10 (56) J. Am. Chem. Soc., 1979, ч. 101, N 5, р.
4249-4258.
Тэблицэ1
Пол чемный со бент
Температура, оС
Продолжитель» мость реакции, ч
Количество
ХМС, г
Молярное соотношение лапрол: Cl
Вид и концентрация раствора щелочи, $
Молярное соотношение щелочь:Cl
Пример }L Cl
Вес, г
ПС, мг-эквlг
Таблица 2
3
5
7
9
11
12
13
14
16
1О
1,0
0,7
0.6
1,3
1,4
1.0
1,0
1.0
1.0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
КОН. 50
КОН, 50
КОН. 50
КОН, 50
КОН. 50
КОН. 40
КОН, 40
КОН. 30
КОН, 20
КОН, 50
КОН, 50
КОН, 50
КОН. 50
NaOH, КОН, 50
KOH 50
5
5
5
5
3
6
5
ЮО
8
8
8
8
8
8
16
15.6
15,1
14,2
15,8
15,8
14.8
15,4
14,0
12,4
15,0
13.8
15,7
15,6
15.2
15,3
14,5
0,8
1,5
2,9
0,7
0.7
2.3
0,9
4,8
8,6
2,4
5,2
0,7
0,7
2,0
1,7
4.3
1,40
1,28
1,05
1,40
1,38
1.23
1,35
1,0
0,70
1,27
0,95
1,41
1,40
1,30
1,33
1.10
2001044
Составитель Г. Русских
Техред М,Моргентал Корректор А. Козориэ
Редактор
Заказ 3109
Тираж Подписное
НПО " Поиск " Роспатента
113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
Формула изобретения
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА С ПОЛИОКСИЭтиленовыми гРуппАми путем взаимодействия хлорметилированного стиролдивинилбенэольного сополимера с полиэтиленгликолем, отличающийся тем, что, с целью упрощения и интенсификации процесса, снижения стоимости сорбента, понижения пожаро-и взрывобезопасности процесса, в качестве полиэтилен гликоля используют промышленный продукт Лаирол-402-2 - смесь полиэтиленгликолей со средней мол.м. 400 и процесс проводят в присутствии 40-50 -ного водного раствора щелочи при молярном соотношении полиэтиленгликоль. щелочь: хлор, содержащийся в сополимере, 0,7 - 1,3: 310 6: 1 при 90- 100 С.
