DE102004032255A1 - Method for removing dissolved heavy metals, transition metals and/or metalloids from aqueous solution comprises contacting the solution with a water-insoluble hydrophilic polymer complex structure unit present in particle form - Google Patents

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Abstract

Method for removing dissolved heavy metals, transition metals and/or metalloids (I) from aqueous solution (II) comprises contacting (by passing) (II) with a water-insoluble hydrophilic polymer complex structure unit (III) (present in particle form) (where recurring metal complex structure unit has at least one formula of (A), (A1) or (A2)) and cross-linking bridges. Method for extracting dissolved heavy metals, transition metals and/or metalloids (I) from aqueous solution (II) comprises contacting (by passing) (II) with a water insoluble hydrophilic polymer complex structure unit (III) (present in particle form) (where recurring metal complex structure unit has at least one formula of (A), (A1) or (A2)) and cross-linking bridges. R : H or optionally substituted alkyl residue; T1>optionally over a electrophilic link with N connected with at least one thiol- or thione group (preferably thiocarbamoyl group) or with at least a thiol group substituted alkyl- or aryl carbonyl group to form metal chelate; and T2>thiocarbamate (preferably over a N-atom bounded heterocyclic residue with at least a thiol- or thione group or with at least a thiol group substituted alkyl- or aryl carbonamide group to form metal chelate. An independent claim is also included for a hydrophilic polymeric complex former (in fine particulate form and filterable) obtained by cross linking a water-insoluble hydrophilic copolymer (IV) of formula [-(A3)m-(B1)-(C1)o-(D)p-(E)q-(F1)r-] (where (A3), (B1), (C1), (D), (E) and (F) are copolymerized monomers) and where at least one-third of the copolymerized monomer (A3) and (B1) reacts with (A), (A1) or (A2). A3 : allylamine, monosubstituted allylamine or diallylamine (in free form or in salt form); B1 : diacetone acrylamide; C1 : (meth)acrylamide or 2-hydroxy ethyl acrylate; D : (meth)acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, methacryloyloxy ethane sulfonic acid, 2-acryl amido-2-methpropane sulfonic acid (in free form or in salt form); E : ester of (meth)acryl-, maleic- or itaconic acid, N-tert.butyl acrylamide, styrene, N-vinylpyrrolidone or N-vinylcaprolactam; F1 : bifunctional, trifunctional or tetra functional monomer of acrylamide, methacrylamide or (meth)acryl ester; and m-r : relative portion of the monomer at the copolymer in mol percent (where m, n are 0-69.5 mol.% (with the proviso that m+n is greater than or equal to 15 mol.% and m is greater than or equal to 10 mol.% (when n is less than or equal to 10 mol.%)), o is 0-80 mol%, p is 0-50 mol.% (with the proviso that o+p is greater than or equal to 30 mol.%), q is 0-50 mol.% and r is 0.5-10 mol.%. [Image].

Description

1. Einleitung:1 Introduction:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Extraktion von Metallen aus wäßrigen Lösungen unter Verwendung neuer wasserunlöslicher hydrophiler Polymerer mit metallbindenden Gruppen.The The invention relates to a method for the extraction of metals aqueous solutions below Use of new water-insoluble hydrophilic polymer with metal-binding groups.

Unter dem Begriff Metalle werden im Rahmen der Erfindung in Wasser gelöste Schwermetalle, insbesondere in Wasser gelöste Verbindungen von Übergangsmetallen und/oder Halbmetallen sowie einfache oder komplexe Salze von Edelmetallen verstanden, die in neutraler bis saurer Lösung mindestens zu einem Teil als Kationen vorliegen.Under In the context of the invention, the term "metals" is used to refer to heavy metals dissolved in water, especially dissolved in water Compounds of transition metals and / or semi-metals as well as simple or complex salts of precious metals understood that in neutral to acidic solution at least in part present as cations.

Darunter werden insbesondere Salze von Kupfer, Silber, Gold, Zink, Cadmium, Quecksilber, Zinn, Blei, Eisen, Cobalt, Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin verstanden, ebenso Salze von Vanadium, Mangan, Rhenium, Thorium, Uran sowie Antimonhydroxid und arsenige Säure.among them In particular, salts of copper, silver, gold, zinc, cadmium, Mercury, tin, lead, iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, Palladium, osmium, iridium and platinum understood, as well as salts of Vanadium, manganese, rhenium, thorium, uranium and antimony hydroxide and arsenic acid.

Das Verfahren zielt erstens auf die Entfernung von Schwermetallen aus verdünnten wäßrigen Lösungen, die als Abfall in unschädlicher Qualität an die Umwelt abgegeben werden und dafür entgiftet werden müssen.The The method firstly aims at the removal of heavy metals diluted aqueous solutions, which are harmless as waste quality be released to the environment and have to be detoxified.

Das Verfahren zielt zweitens auf die Anreicherung wertvoller Metalle aus stark verdünnten wäßrigen Lösungen ihrer Salze, die wertvolle Übergangsmetalle neben wertlosen Erdalkaliund Erdmetallen enthalten.The Second, the process aims at the enrichment of valuable metals from heavily diluted aqueous solutions of their Salts, the valuable transition metals besides worthless alkaline earth and earth metals.

Das Verfahren zielt drittens auf die Gewinnung von Schwermetallen im Rahmen des Bergbaues nach dem Laugungsverfahren.The Third, the process aims at the extraction of heavy metals in the Framework of mining after the leaching process.

2. Stand der Technik:2. State of the art:

Mit Schwermetallen belastete wäßrige Lösungen fallen in allen industriellen Prozessen an, in denen Metalle gewonnen und verarbeitet werden.With Heavy metals contaminated aqueous solutions fall in all industrial processes in which metals are recovered and are processed.

Die heute übliche Gewinnung der Edel- und Nichteisenmetalle beruht zum Großteil auf der Gewinnung von Erzkonzentraten durch Abbau von Erzen und Anreicherung zu Konzentraten, meist durch die Technik der Flotation in wäßriger Trübe.The usual today The extraction of precious and non-ferrous metals is largely based on the extraction of ore concentrates by mining of ores and enrichment to concentrates, mostly by the technique of flotation in aqueous turbid.

Ein neueres Verfahren zur Aufarbeitung von Erzen, bei dem viele Nachteile des Flotationsprozesses vermieden werden, stellt das Laugungsverfahren dar, insbesondere in Form des "bio-leaching", bei dem zerkleinertes erzhaltiges Gestein mit sauren wäßrigen Lösungen behandelt wird, die das Metall in Form gelöster Salze aufnehmen. Der für die Laugung erforderliche Säuregehalt kann durch Zugabe von Mineralsäure, insbesondere Schwefelsäure, eingestellt werden oder sich im Lauf des Prozesses durch bakterielle Prozesse von selbst einstellen. Der Laugungsprozeß kann in der Erzlagerstätte selbst vorgenommen werden, sofern für eine ausreichende Zerkleinerung des Erzkörpers gesorgt ist.One newer process for processing ores, which has many disadvantages The flotation process avoids the leaching process in particular in the form of the "bio-leaching", in which shredded Erzhaltiges rock treated with acidic aqueous solutions which is the metal in the form of dissolved salts take up. The for the leaching required acidity can by adding mineral acid, especially sulfuric acid, be discontinued or become bacterial through the process Stop processes by yourself. The leaching process can in the ore deposit be made even if sufficient comminution of the ore body is taken care of.

Die Gewinnung des Metalls aus den sauren Lösungen kann z.B. durch Abtrennung und Anreicherung mittels Flüssig-flüssig-Extraktion, durch Elektrolyse oder durch Zementation mit einem unedleren Metall, z.B. Zink oder Eisen, erfolgen. Das Verfahren hat für oxidische und stark oxidierte sulfidische Erze Bedeutung, es hat jedoch den Nachteil, auf Erze mit einem hohen Anteil an carbonatischer Gangart wegen der Freisetzung von großen Mengen Kohlensäure kaum anwendbar zu sein. Es spielt eine zunehmend wichtige Rolle bei der Gewinnung von Kupfer aus alten Bergehalden und aus der Verwertung des sogenannten "eisernen Hutes" von Kupferlagerstätten.The Obtaining the metal from the acidic solutions may e.g. by separation and enrichment by means of liquid-liquid extraction, by electrolysis or by cementation with a less noble metal, e.g. Zinc or iron. The process has for oxidic and heavily oxidized sulfidic ores meaning, however, it has the Disadvantage, on ores with a high proportion of carbonate gangue because of the release of big ones Amounts of carbon dioxide hardly applicable. It is playing an increasingly important role in the extraction of copper from old mining dumps and from the recovery of the so-called "iron Hutes "of copper deposits.

Die Anreicherung des Wertmetallanteils kann außer durch Flüssig-flüssig-Extraktion auch durch Ionenaustausch und ähnliche Prozesse erfolgen.The Enrichment of the Wertmetallanteils can except by liquid-liquid extraction also by ion exchange and the like Processes take place.

Eine wichtige Rolle spielt auch die Aufbereitung von Wässern, die dem natürlichen Kreislauf zurückgegeben werden sollen, oder von Wässern, die zur Nutzung vorgesehen, jedoch durch Schwermetallsalze verunreinigt sind. Derartige Lösungen entstehen aus der gewerblichen Nutzung von Brauchwasser, aus Niederschlags- oder Grundwasser durch Kontakt mit metallsalzhaltigen Böden, mit Bergematerial oder Deponiegut; sie sind oft giftig und stellen eine Umweltgefahr dar.A Also important is the treatment of waters that the natural one Returned cycle or waters, intended for use, but contaminated by heavy metal salts are. Such solutions arise from the commercial use of service water, from precipitation or groundwater by contact with metal salt soils, with Tailings or landfill material; they are often poisonous and make one Environmental hazard.

Für die Entfernung der Schwermetallfracht, z.B. der Salze von Zink, Cadmium, Blei, Kupfer, Silber, Quecksilber, aus verunreinigtem Wasser sind Verfahren bekannt geworden, die auf dem Prinzip der Biosorption beruhen. Dabei werden die Schwermetalle in Wasseraufbereitungsanlagen durch Zugabe von abgetöteten Mikroorganismen, welche ein hohes Absorptionsvermögen für Schwermetalle zeigen, an die abgetöteten Mikroorganismen gebunden und mit diesen durch Filtration oder Flotation aus dem Wasser entfernt. Das Verfahren zählt zum Stand der Technik. In diesem Zusammenhang ist auf eine Vielzahl von Arbeiten zu verweisen, von denen einige im folgenden ausgewählt sind:For the distance heavy metal freight, e.g. the salts of zinc, cadmium, lead, Copper, silver, mercury, from contaminated water are processes become known, which are based on the principle of biosorption. there The heavy metals are added to water treatment plants by adding killed microorganisms, which has a high absorption capacity for heavy metals show to those killed Microorganisms bound and with these by filtration or flotation removed from the water. The method is state of the art. In this context, a large number of works refer to some are selected below are:

  • Zouboulis, A.I.; Rousou, E.G.; Matis, K.A.; Hancock, I.C. "Removal of toxic metals from aqueous mixtures: Part 1. Biosorption ", J. Chem. Tech. Biotechnol. 1999, 74, 429-436.Zouboulis, A.I .; Rousou, E.G .; Matis, K.A .; Hancock, I.C. "Removal of toxic metals of aqueous mixtures: Part 1. Biosorption ", J. Chem. Tech. Biotechnol. 1999, 74, 429-436.
  • Kefala, M.I.; Zouboulis, A.I.; Matis, K.A. "Biosorption of cadmium ions by Actinomycetes and separation by flotation ", Envir. Pollution 1999, 104, 283-293.Kefala, M.I .; Zouboulis, A.I .; Matis, K.A. "Biosorption of cadmium ions by Actinomycetes and separation by flotation ", Envir. Pollution 1999, 104, 283-293.
  • Eccles, H. "Treatment of metal-contaminated wastes: why select a biological process?", Trends Biotech. 1999, 17 (12), 462-465.Eccles, H. "Treatment of metal-contaminated wastes: why select a biological process? ", Trends Biotech. 1999, 17 (12), 462-465.
  • Aldrich, C.; Feng, D. "Removal of heavy metals from wastewater effluents by biosorptive flotation", Miner. Eng. 2000, 13, 1129-1138.Aldrich, C .; Feng, D. "Removal of heavy metals from wastewater effluents by biosorptive flotation ", Miner. Eng. 2000, 13, 1129-1138.

3. Aufgabe der Erfindung: 3. Object of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem schwermetallsalzhaltige wäßrige Lösungen auch in hoher Verdünnung durch eine einfache extraktive Behandlung von dem Teil ihrer Metallfracht befreit werden können, der auf Schwermetalle entfällt. Das Verfahren hat in erster Linie für den Bergbau, die Wasserwirtschaft und die Umwelttechnik Bedeutung.Of the Invention has for its object to provide a method with the heavy metal salt-containing aqueous solutions also in high dilution a simple extractive treatment of the part of their metal freight can be exempted, which accounts for heavy metals. The process has primarily for mining, water management and the environmental engineering importance.

4. Gegenstand der Erfindung4. Subject of the invention

Die Erfindung betrifft die Extraktion von Schwermetall-Ionen aus wäßrigen Lösungen unter Verwendung eines festen, wasserunlöslichen polymeren Sorptionsmittels in Partikelform.The The invention relates to the extraction of heavy metal ions from aqueous solutions under Use of a solid, water-insoluble polymeric sorbent in particle form.

Es ist bekannt, daß viele hydrophile Polymere nach Einführung bestimmter funktioneller Gruppen dazu geeignet sind, eine Vielfalt von Metallionen aus verdünnten wäßrigen Lösungen zu entfernen.It is known that many hydrophilic polymers after introduction certain functional groups are suitable for a variety diluted from metal ions aqueous solutions remove.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß die schwermetallhaltigen wäßrigen Lösungen mit einem hydrophilen, aber waserunlöslichen Polymer behandelt werden, das metallophile Gruppen enthält, wodurch der Gehalt an Schwermetall-Ionen oder Halbmetallverbindungen auf ein umweltverträgliches und gesundheitlich unbedenkliches Maß abgesenkt wird.The inventive method is based on the fact that the heavy metal-containing aqueous solutions with a hydrophilic but water-insoluble Polymer containing metallophilic groups, whereby the content of heavy metal ions or semimetal compounds an environmentally friendly and harmless level is lowered.

4.1. Das Extraktionsverfahren4.1. The extraction process

Ein Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Entfernung von salzartig gelösten Schwermetallen, Übergangsmetallen und/oder Halbmetallen aus wäßrigen Lösungen und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung vorübergehend mit einem in Partikelform vorliegenden wasserunlöslichen hydrophilen polymeren Komplexbildner vorübergehend in Kontakt gebracht wird, der wiederkehrende metallkomplexbildende Struktureinheiten mindestens einer der Formeln (A'), (A'') und (B') enthält und Vernetzungsbrücken aufweist,

Figure 00030001
worin die Reste R, T und T' die nachfolgende Bedeutung haben:

R:
H oder ein gegebenenfalls substituierter Alkylrest, z.B. eine Carboxymethylgruppe;
T:
ein ggf. über ein elektrophiles Bindeglied mit N verbundener Rest mit mindestens einer zur Bildung von Metallchelaten befähigte Thiol- oder Thiongruppe, insbesondere eine Thiocarbamoylgruppe oder eine mit mindestens einer Thiolgruppe substituierte Alkyl- oder Arylcarbonylgruppe;
T':
eine Thiocarbamatgruppe, ein bevorzugt über ein N-Atom angebunder heterocyclischer Rest mit mindestens einer zur Bildung von Metallchelaten befähigten Thiol- oder Thiongruppe, oder eine mit mindestens einer Thiolgruppe substituierte Alkyl- oder Arylcarbonamidgruppe, z.B. eine Mercaptoacetamidogruppe oder eine 2,3-Dimercaptopropionamidogruppe.
An object of the invention is therefore a process for the removal of salt-like dissolved heavy metals, transition metals and / or semimetals from aqueous solutions and is characterized in that the solution is temporarily brought into contact with a present in particulate water-insoluble hydrophilic polymeric complexing agent, the recurring metal complex forming Contains structural units of at least one of the formulas (A '), (A'') and (B') and has crosslinking bridges,
Figure 00030001
in which the radicals R, T and T 'have the following meaning:
R:
H or an optionally substituted alkyl radical, for example a carboxymethyl group;
T:
a radical possibly linked via an electrophilic linker to N with at least one thiol or thione group capable of forming metal chelates, in particular a thiocarbamoyl group or an alkyl or arylcarbonyl group substituted by at least one thiol group;
T ':
a thiocarbamate group, a heterocyclic radical preferably bonded via an N atom with at least one thiol or thione group capable of forming metal chelates, or an alkyl or arylcarbonamide group substituted by at least one thiol group, for example a mercaptoacetamido group or a 2,3-dimercaptopropionamido group.

Unter dem Begriff Thiocarbamatgruppe werden folgende von der Thiocarbaminsäure abgeleitete Partialstrukturen verstanden: der Dithiocarbamatrest, der Thiourethanrest, der Thioharnstoffrest, letzterer auch in Form ein- oder mehrfach substituierter Derivate.Under The term thiocarbamate group is derived from thiocarbamic acid Understood partial structures: the Dithiocarbamatrest, the Thiourethanrest, the thiourea radical, the latter also in the form of one or more times substituted derivatives.

Die Vernetzungsbrücken können beispielsweise dadurch gebildet werden, dass das zur Herstellung des wasserunlöslichen hydrohilen Polymers verwendete Comonomergemisch mindestens 0,5 mol-% Monomereinheiten enthält, insbesondere solche, die von einem Moder polyfunktionellen Monomer abgeleitet sind, welches zwei bis vier polymerisationsfähige Doppelbindungen trägt.The crosslinks can For example, be formed by that for the production of the water Hydrohilic polymer used comonomer mixture at least 0.5 mol% Contains monomer units, especially those derived from a moder polyfunctional monomer which are two to four polymerizable double bonds wearing.

Vernetzungsbrücken können im Sinn der Erfindung auch dadurch gebildet werden, dass nukleophile Gruppen, z.B. primäre oder sekundäre Aminogruppen, mit elektrophilen Gruppen, z.B. einer Methylolgruppe oder einer Carbonsäureanhydridgruppe in einer anderen Kette oder einem anderen Kettensegment umgesetzt werden.Networking bridges can be found in the Sense of the invention also be formed by nucleophilic groups, e.g. primary or secondary Amino groups, with electrophilic groups, e.g. a methylol group or a carboxylic acid anhydride group be implemented in another chain or chain segment.

Nach Aufnahme des Metallionengehalts aus der Lösung kann das hydrophile, aber wasserunlösliche Polymer durch Filtration, Flockung, Zentrifugieren und/oder Flotation vollständig abgetrennt werden. Das in Partikelform vorliegende wasserunlösliche hydrophile Polymer kann auch auf einem Träger aufgebracht sein und so mit der metallsalzhaltigen Lösung in Kontakt gebracht werden, zum Beispiel als Beschichtung auf einer ein- oder zweiseitig beschichteten Folie.To Absorption of the metal ion content from the solution may be hydrophilic, but water-insoluble polymer completely separated by filtration, flocculation, centrifugation and / or flotation become. The particulate water-insoluble hydrophilic Polymer can also be on a carrier be applied and so with the metal salt solution in Be brought in contact, for example as a coating on a or two-sided coated film.

Mit dem erfindungsmäßen Verfahren gelingt es auf einfache Weise, verdünnten wäßrigen Lösungen von Schwermetallsalzen oder -verbindungen den Metallgehalt durch einfaches In-Kontakt-Bringen zu entziehen. Es reicht dazu aus, die erfindungsgemäßen Polymeren als wäßrige Suspension in der metallsalzhaltigen wäßrigen Lösung zu verteilen, über eine bestimmte Zeit damit in Kontakt zu halten und anschließend wieder abzutrennen.With the inventive method succeeds in a simple manner, dilute aqueous solutions of heavy metal salts or compounds to the metal content by simply bringing into contact revoke. It is sufficient, the polymers of the invention as an aqueous suspension in the metal salt-containing aqueous solution spread over to keep it in contact for a certain amount of time and then to separate it again.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, einer wäßrigen Lösung, die sich durch Kontakt mit einem schwermetallhaltigen Material, zum Beispiel durch Auslaugen eines Erzkörpers oder beim Durchgang durch einen mit Erzrückständen belasteten Boden mit Metallsalzen beladen hat, den Schwermetallgehalt mit einfachen Verfahrenschritten zu entziehen.The inventive method allows it, an aqueous solution that by contact with a heavy metal containing material, for Example by leaching an ore body or when passing through one burdened with ore residues Soil loaded with metal salts, the heavy metal content with simple To withdraw procedural steps.

Entsprechende Wässer können sein: Wasser aus metallbelasteten natürlichen Quellen, Niederschlagswasser, das durch Bergehalden oder metallbelastete Aquifere gegangen ist, Laugungslösungen aus dem Leaching-Verfahren, saure Rückstandslösungen aus Erzgruben, Hüttenabwässer, Gießereiabwässer, Abwässer aus Galvanisierbetrieben, andere Industrieabwässer, Deponieabwässer, Lösungen, die bei der Naßreinigung von belasteten Böden anfallen.Appropriate waters can be: water from metal contaminated natural springs, rainwater, that has gone through mine dumps or metal-laden aquifers, leach solutions from the leaching process, acid residue solutions from ore mines, metallurgical wastewater, foundry wastewater, wastewater Galvanizing plants, other industrial wastewater, landfill wastewater, solutions, in the wet cleaning of polluted soils attack.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vor allem für Wässer oder wäßrige Lösungen geeignet, die Verbindungen folgender Metalle enthalten: Zinn, Blei, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Cadmium, Quecksilber, Indium, Thallium, Arsen(III), Antimon(III), Selen(IV), Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Platin. Es ist für die Gewinnung von Konzentratlösungen teurer Metalle aus niedrig konzentrierten und stark oxidierten sulfidischen Erzen besonders wertvoll.The inventive method is especially for waters or aqueous solutions suitable, containing the compounds of the following metals: tin, lead, copper, Silver, Gold, Zinc, Cadmium, Mercury, Indium, Thallium, Arsenic (III), Antimony (III), selenium (IV), vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, Nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum. It is for the extraction of concentrate solutions expensive metals from low concentrated and heavily oxidized sulfidic Ores are especially valuable.

Die Metallextraktion kann auch dadurch erfolgen, dass die metallhaltige wäßrige Lösung in ein Fließbett aus der wäßrigen Suspension mindestens eines erfindungsgemäßen wasserunlöslichen, aber hydrophilen polymeren Komplexbildners eingebracht wird und nach einiger Zeit wieder abgetrennt wird. Die Abtrennung kann zum Beispiel durch Sedimentation und Dekantation, durch Filtration oder über ein Diaphragma bewirkt werden. Eine besonders rasch wirkende Form der Schwerkrafttrennung kann die Abtrennung eines beladenen Polymeren mit einer Zentrifuge sein.The Metal extraction can also be done by the metal-containing aqueous solution in a fluidized bed from the aqueous suspension at least one water-insoluble, but hydrophilic polymeric complexing agent is introduced and is separated again after some time. The separation can for Example by sedimentation and decantation, by filtration or over Diaphragm be effected. A particularly fast acting form of the Gravity separation can be the separation of a loaded polymer be with a centrifuge.

Eine dritte Möglichkeit besteht darin, den wasserunlöslichen, aber hydrophilen polymeren Komplexbildner zusammen mit einem Bindemittel auf einen bandförmigen Träger aufzubringen und diesen in loser oder aufgerollter Form oder in Form von Schnitzeln mit dem metallsalzbelasteten Wasser in Kontakt zu bringen. Ein dafür geeignetes System ist beschrieben in DE 197 20 538 A1 .A third possibility is to apply the water-insoluble but hydrophilic polymeric complexing agent together with a binder to a band-shaped carrier and to bring it into contact with the metal salt-loaded water in loose or rolled-up form or in the form of chips. A suitable system is described in DE 197 20 538 A1 ,

Im technischen Maßstab kann die Abtrennung eines mit dem Schwermetall beladenen erfindungsgemäßen polymeren Komplexbildners vor allem auch durch Flotation bewirkt werden, insbesondere durch einen Prozeß nach dem Prinzip der "dissolved air flotation". Ein dabei zu lösendes Problem ist die Verwendung von "Sammlern" und "Schäumern", die zur Abscheidung des beladenen Polymeren erforderlich sind, jedoch nach der Flotation nicht im Wasser verbleiben dürfen. Dieses Problem kann durch die Verwendung von flüchtigen Sammlern wie Ethanol oder von kationischen Polymeren, z.B. von kationischer Stärke in kleinen Konzentrationen, gelöst werden.in the technical scale may be the separation of a polymer loaded with the heavy metal according to the invention Complexing agent especially be effected by flotation, in particular by a process the principle of "dissolved air flotation ". An thereby to be solved Problem is the use of "collectors" and "foaming agents" for the deposition of the loaded polymer, but after flotation should not remain in the water. This problem can be caused by the use of volatile collectors such as ethanol or of cationic polymers, e.g. of cationic strength in small Concentrations, dissolved become.

Auch kann die Rückseite von mit einem erfindungsgemäßen Polymer beschichteten Blättchen oder Schnitzeln so gestaltet sein, daß sie die flotative Trennung ohne Verwendung von wasserbelastenden Schäumern oder Kollektoren ermöglicht. Dies wird z.B. durch die Kaschierung der Rückseite mit einem hydrophoben Medium möglich.Also can the back from with a polymer according to the invention coated leaflets or Schnitzeln be designed so that they are the flotative separation without the use of water-polluting frothers or collectors. This is e.g. by laminating the backside with a hydrophobic medium possible.

4.2. Die polymeren Komplexbildner4.2. The polymeric complexing agents

Die als Sorptionsmittel für Schwermetalle dienenden hydrophilen, aber wasserunlöslichen polymeren Komplexbildner sind neu. Sie bestehen aus feinteiligen Partikeln und werden aus neuen Copolymeren der allgemeinen Formel I durch Einführung spezieller funktioneller Gruppen hergestellt. -(A)m-(B)n-(C)o-(D)p-(E)q-(F)r- I The hydrophilic, but water-insoluble polymeric complexing agents used as sorbents for heavy metals are new. They consist of finely divided particles and are prepared from novel copolymers of general formula I by introducing special functional groups. - (A) m - (B) n - (C) o - (D) p - (E) q - (F) r - I

In Formel I bezeichnen
(A), (B), (C), (D), (E) und (F) copolymerisierte Monomere, und
m, n, o, p, q und r den relativen Anteil der Monomere am Copolymer in mol-Prozent, gemäß folgender Definition:

A:
Allylamin, ein monosubstituiertes Allylamin, oder Diallylamin, in freier Form oder in Form eines Salzes;
B:
Diacetonacrylamid;
C:
Acrylamid, Methacrylamid, N-(2-Hydroxyethyl)acrylamid, 2-Hydroxyethylacrylat;
D:
Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Methacryloyloxyethansulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Acrylamidomethansulfonsäure, gegebenenfalls einfach veresterte Acrylamidomethanphosphonsäure, N-Acryloyltaurin in freier Form oder in Salzform;
E:
ein Ester der Acryl-, Methacryl-, Malein- oder Itaconsäure, insbesondere Butylacrylat oder Methylmethacrylat, ferner N-tert.Butylacrylamid, Styrol, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylcaprolactam;
F:
ein Monomer, welches Vernetzungsbrücken bereitstellt, insbesondere ein bifunktionelles, trifunktionelles oder tetrafunktionelles Monomer aus der Reihe der Acrylamide, Methacrylamide, Acrylester, Methacrylester;
m, n:
jeweils 0 – 69,5 mol-%, mit der Maßgabe, dass m + n ≥ 15 mol-%, und dass m ≥ 10 mol %, wenn n ≤ 10 mol-%;
o:
0 – 80 mol-%, p: 0 – 50 mol-%, mit der Maßgabe, dass + p ≥ 30 mol-%;
q:
0 – 50 mol-%;
r:
0,5 – 10 mol-%.
In formula I designate
(A), (B), (C), (D), (E) and (F) copolymerized monomers, and
m, n, o, p, q and r are the relative proportions of monomers in the copolymer in terms of mole percent, according to the following definition:
A:
Allylamine, a monosubstituted allylamine, or diallylamine, in free form or in the form of a salt;
B:
diacetone;
C:
Acrylamide, methacrylamide, N- (2-hydroxyethyl) acrylamide, 2-hydroxyethyl acrylate;
D:
Acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, methacryloyloxyethanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, acrylamidomethanesulfonic acid, optionally monounsaturated acrylamidomethanephosphonic acid, N-acryloyltaurine in free form or in salt form;
e:
an ester of acrylic, methacrylic, maleic or itaconic acid, in particular butyl acrylate or methyl methacrylate, furthermore N-tert-butylacrylamide, styrene, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam;
F:
a monomer providing crosslink bonds, in particular a bifunctional, trifunctional or tetrafunctional monomer from the series of acrylamides, methacrylamides, acrylic esters, methacrylic esters;
m, n:
each 0 - 69.5 mol%, with the proviso that m + n ≥ 15 mol%, and that m ≥ 10 mol%, when n ≤ 10 mol%;
O:
0 - 80 mol%, p: 0 - 50 mol%, with the proviso that + p ≥30 mol%;
q:
0-50 mol%;
r:
0.5-10 mol%.

In den erfindungsgemäß zur Metallextraktion verwendeten Copolymeren ist mindestens ein Drittel der copolymerisierten Monomeren (A) und/oder (B) zu einem metallbindenden Monomer der Formel (A'), (A'') oder (B') umgesetzt.In the invention for metal extraction copolymer used is at least one third of the copolymerized Monomers (A) and / or (B) to a metal-binding monomer of Formula (A '), (A' ') or (B') implemented.

Figure 00060001
Figure 00060001

Das Copolymer I enthält ebenso wie das daraus hergestellte erfindungsgemäße Copolymer 0,5–10 mol-% copolymerisierte Monomereinheiten, die Vernetzungsbrücken bilden, insbesondere solche, die von einem bi- oder polyfunktionellen Monomer abgeleitet sind, welches zwei bis vier polymerisationsfähige Doppelbindungen trägt.The Copolymer I contains as well as the copolymer of the present invention prepared therefrom 0.5-10 mol% copolymerized monomer units that form crosslink bridges, in particular those derived from a bi- or polyfunctional monomer which are two to four polymerizable double bonds wearing.

Vernetzungsbrücken können im Sinn der Erfindung auch dadurch gebildet sein, daß nukleophile Gruppen, z.B. die primären oder sekundären Aminogruppen des Monomeranteil (A) mit elektrophilen Gruppen, z.B. einer Methylolgruppe oder einer Carbonsäureanhydridgruppe in einer anderen Kette oder einem anderen Kettensegment umgesetzt werden.Networking bridges can be found in the Sense of the invention also be formed by the fact that nucleophilic Groups, e.g. the primary or secondary Amino groups of the monomer portion (A) with electrophilic groups, e.g. one Methylol group or a carboxylic acid anhydride group in one another chain or chain segment.

Die Monomereinheiten A und/oder B, die im fertigen Polymer eine Thion- oder Thiolgruppe, z.B. eine Thiocarbamatgruppe tragen, werden also nach dem Aufbau des Copolymergerüstes in einem zweiten Arbeitsschritt mit der funktionellen Gruppe T oder T' versehen, wobei die metallchelatbildenden Monomereinheiten A', A'', B' resultieren.The Monomer units A and / or B, which in the finished polymer is a thione or thiol group, e.g. carry a thiocarbamate group, so be after the construction of the copolymer skeleton in a second step with the functional group T or T ', where the metal chelating monomer units A ', A ", B' result.

Zur nachträglichen Modifikation durch Thiocarbamoylgruppen oder Mercaptoalkanoylgruppen geeignete copolymerisierte Monomere sind beispielsweise Allylamin, N-Methylallylamin, N-Ethylallylamin, N-Allylaminoessigsäure, 4-Sulfobutylallylamin, Diallylamin.to later Modification by thiocarbamoyl groups or mercaptoalkanoyl groups suitable copolymerized monomers are, for example, allylamine, N-methylallylamine, N-ethylallylamine, N-allylaminoacetic acid, 4-sulfobutylallylamine, Diallylamine.

Polymere mit einem Gehalt an copolymerisierten Allylammoniumsalzen und Verfahren zu ihrer Herstellung sind aus der Anmeldung US 4,329,441 bekannt.Polymers containing copolymerized allylammonium salts and processes for their preparation are known from the application US 4,329,441 known.

Die Herstellung von entsprechenden Polymeren erfolgt bevorzugt durch radikalische Polymerisation von Allylammoniumsalze enthaltenden Monomergemischen und liefert ein Copolymer, das der Formel I entspricht und mindestens 3 Monomere enthält, worin die einzelnen Comonomeren durch den relativen Anteil m, n, o, p, q und r repräsentiert sind, der die Zusammensetzung des Ausgangsmonomergemisches im Molprozent repräsentiert und daher normativ zu verstehen ist.The Preparation of corresponding polymers is preferably carried out by containing radical polymerization of allylammonium salts Monomergemischen and provides a copolymer corresponding to the formula I. and contains at least 3 monomers, wherein the individual comonomers are represented by the relative proportion m, n, o, p, q and r represents which represents the composition of the starting monomer mixture in mole percent and therefore normative.

Im Sinn der Erfindung stellen Allylammoniumsalze und Diallylammoniumsalze besonders einfach zu funktionalisierende und daher bevorzugte Monomereinheiten (A) dar. Es kommen jedoch für die Polymerisation auch andere Monomere vom Allylamintyp infrage, zum Beispiel die Allylaminomethansulfonsäure, die 4-(N-Allylamino)butansulfonsäure, das Hydrochlorid des N-Allylglycins oder der 4-(N-Allylamino)buttersäure.in the Purpose of the invention provide allylammonium salts and diallylammonium salts particularly easy to functionalize and therefore preferred monomer units (A) dar. However, it comes for the polymerization also questioned other allylamine-type monomers, for example, allylaminomethanesulfonic acid, 4- (N-allylamino) butanesulfonic acid, Hydrochloride of N-allylglycine or 4- (N-allylamino) butyric acid.

Aus J.Am.Chem.Soc. 79, 3128-3131 [1958] und J.Am.Chem.Soc. 80, 3615-3618 [1958] ist bekannt, daß Diallylammoniumsalze bei der radikalisch gestarteten Copolymerisation so eingebaut werden, daß eine cyclische Struktur entsteht, für die ein Piperidinring als Strukturelement anzunehmen ist. Die beschriebenen Polymeren sind nicht vernetzt.Out J. Am. 79, 3128-3131 [1958] and J. Am. Chem. Soc. 80, 3615-3618 [1958] it is known that diallylammonium salts be incorporated in the radically initiated copolymerization so that a cyclic Structure arises, for which is assumed to be a piperidine ring as a structural element. The polymers described are not networked.

Die Monomereinheit (C) steht vor allem den Comonomeranteil, der dafür sorgt, daß sich das Copolymer pH-unabhängig hydrophil verhält. Dafür besonders geeignete Monomere sind: Acrylamid, Methacrylamid, Hydroxyethylacrylat.The Monomer unit (C) is above all the comonomer portion, which ensures that yourself the copolymer is pH-independent behaves hydrophilic. Especially for that suitable monomers are: acrylamide, methacrylamide, hydroxyethyl acrylate.

Die Monomereinheit (D) steht für den Comonomerenanteil, der dafür sorgt, daß das Polymer bei pH-Werten >4 hydrophil verhält, sie bestimmt den Ladungscharakter des Copolymeren und damit die Neutralsalzverträglichkeit in neutraler und alkalischer Lösung. Günstige Monomere sind: Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Methacryloyloxyethansulfonsäure.The Monomer unit (D) stands for the comonomer fraction, the one for it make sure that Polymer at pH values> 4 behaves hydrophilic, it determines the charge character of the copolymer and thus the Neutral salt tolerance in neutral and alkaline solution. Cheap Monomers are: acrylic acid, Methacrylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, methacryloyloxyethanesulfonic acid.

Von den Comonomeren (C) und (D) ist mindestens eine im Copolymer vorhanden.From At least one of the comonomers (C) and (D) is present in the copolymer.

Die Monomereinheit (E) bestimmt wesentlich die Teilcheneigenschaften der Copolymeren und ihr Verhalten gegenüber organischen Lösungsmitteln. Besonders geeignete Monomere sind: Butylacrylat, Methylmethacrylat, N-tert.Butylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon.The Monomer unit (E) significantly determines the particle properties the copolymers and their behavior towards organic solvents. Particularly suitable monomers are: butyl acrylate, methyl methacrylate, N-tert-butylacrylamide, N-vinylpyrrolidone.

Die Copolymeren der Formel I enthalten mindestens 0,5 mol-% eines Monomeren, das Vernetzungsbrücken bereitstellt, bevorzugt in Form eines der unter (F) oben angegebenen bi- oder trifunktionellen Monomeren.The Copolymers of the formula I contain at least 0.5 mol% of a monomer, the networking bridges preferably in the form of one of (F) above bifunctional or trifunctional Monomers.

Die Monomereinheit (F) bestimmt als Vernetzer – über die Dichte der Vernetzungsbrücken – wesentlich die Quellbarkeit der Polymeren und damit das Eindringvermögen wäßriger Lösungen.The Monomer unit (F) determines as crosslinkers - on the density of the crosslinking bridges - essential the swellability of the polymers and thus the penetration of aqueous solutions.

(F) steht vor allem für Ester und Amide der Acrylsäure oder Methacrylsäure, die von bifunktionellen oder polyfunktionellen Alkoholen oder Aminen abgeleitet sind. Dafür typische Monomere sind Ethylenglykoldiacrylat, Tris-methylolpropan-triacrylat, Pentaerythrit-tetraacrylat, Methylenbisacrylamid, 1,3-bis-Acrylamidopropan, Trisacryloylhexahydro-s-triazin. Günstige vernetzungsbrücken-bildende Comonomere sind auch Hydroxymethylacrylamid, Methoxymethylacrylamid, Hydroxymethylmethacrylamid oder Methoxymethylmethacrylamid.(F) stands especially for Esters and amides of acrylic acid or methacrylic acid, that of bifunctional or polyfunctional alcohols or amines are derived. Therefore typical monomers are ethylene glycol diacrylate, tris-methylolpropane triacrylate, Pentaerythritol tetraacrylate, methylenebisacrylamide, 1,3-bis-acrylamidopropane, Trisacryloylhexahydro-s-triazine. Cheap networking bridges Comonomers are also hydroxymethylacrylamide, methoxymethylacrylamide, Hydroxymethylmethacrylamide or methoxymethylmethacrylamide.

In den Copolymeren von Allylammonium- und Diallylammoniumsalzen (A) liegen die Monomereinheiten herstellungsbedingt zunächst in Form neutraler Salze vor. Der spätere Einbau einer Thiol- oder Thiongruppe T in Copolymere der Formel I kann jedoch nur über freie primäre oder sekundäre Aminogruppen erfolgen, die im Polymer I durch Umsetzung mit Basen freigesetzt und an ein Isothiocyanat oder eine Isothiocyanat-Vorläuferverbindung addiert werden können. Die Isothiocyanat-Vorläuferverbindung reagiert unter den Umsetzungsbedingungen als Äquivalent eines Isothiocyanates.In the copolymers of allylammonium and diallylammonium salts (A) the monomer units are due to the production initially in Form of neutral salts. The later Incorporation of a thiol or thione group T in copolymers of the formula I can only over free primary or secondary Amino groups are carried out in the polymer I by reaction with bases released and to an isothiocyanate or an isothiocyanate precursor compound can be added. The isothiocyanate precursor compound reacts under the reaction conditions as the equivalent of an isothiocyanate.

Die Copolymerisation von Allylammoniumsalzen und Diallylammoniumsalzen wird durch die Gegenwart von freien Allylaminen unterdrückt. Sie ist daher an die Gegenwart von Anionen starker Säuren gebunden. Günstig sind Chlorid oder die Anionen von Sulfonsäuren, auch Trifluoracetat kommt infrage.The Copolymerization of allylammonium salts and diallylammonium salts is suppressed by the presence of free allylic amines. she is therefore bound to the presence of strong acid anions. Are cheap Chloride or the anions of sulfonic acids, including trifluoroacetate comes question.

Davon abgesehen, ist die Copolymerisation von Allylammoniumsalzen schwierig und führt ohne spezielle radikalische Polymerisationsverfahren weder zu hohen Einbauraten noch zu akzeptablen Copolymerausbeuten. Die Copolymerisation von Allylammoniumsalzen und Diallylammoniumsalzen in nichtwäßriger Lösung gelingt nur in Gegenwart spezieller Co-Initiatoren oder Kettenüberträger.From that Apart from that, the copolymerization of allylammonium salts is difficult and leads without special radical polymerization neither too high Incorporation rates still acceptable copolymer yields. The copolymerization Allylammonium salts and diallyl ammonium salts in non-aqueous solution succeed only in the presence of special co-initiators or chain transfer.

Aus der US 4 329 441 ist bekannt, daß die Copolymerisation von Allylammoniumsalzen und Diallylammoniumsalzen in Gegenwart von Phosphorverbindungen mit einer PH-Bindung zu hohen Polymerausbeuten führt. Besonders günstige Verbindungen sind Dialkylphosphite und Alkyl- oder Arylphosphinate. Auch phosphorige Säure, Benzolphosphinsäure und Diphenylphosphinoxid sind für die Zwecke der Erfindung als Kettenüberträger grundsätzlich geeignet.From the US 4,329,441 It is known that the copolymerization of allylammonium salts and diallylammonium salts in the presence of phosphorus compounds with a PH bond leads to high polymer yields. Particularly favorable compounds are dialkyl phosphites and alkyl or aryl phosphinates. Phosphoric acid, benzene-phosphinic acid and diphenylphosphine oxide are also fundamentally suitable as chain transfer agents for the purposes of the invention.

Ebenso führt die Verwendung von aliphatischen, aromatischen oder heterozyklischen Thiolen, bzw. enolisierbaren Thionen, als Kettenüberträger zum effizienten Einbau von Allylammoniumgruppen in Copolymere.As well leads the Use of aliphatic, aromatic or heterocyclic Thiols, or enolisable thiones, as chain transfer agents for efficient incorporation of allylammonium groups in copolymers.

DE 29 44 092 A1 enthält eine Beschreibung der Verfahrensschritte, nach denen geeignete Polymere durch eine Fällungspolymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart eines radikalischen Initiators und mindestens eines Thiols hergestellt werden. Das beschriebene Verfahren eignet sich auch für die Herstellung von Polymeren mit primären oder sekundären Ammoniumgruppen, aus denen durch Thiocarbamoylgruppen T modifizierte erfindungsgemäße Polymere zugänglich sind. Die Polymerisation wird bevorzugt unter Rückflußbedingungen durchgeführt, d.h. bevorzugt bei Temperaturen zwischen 80 und 100°C. Ein für die Polymerisation besonders günstiges Lösungsmittel ist t-Butanol. DE 29 44 092 A1 contains a description of the process steps according to which suitable polymers are prepared by a precipitation polymerization of ethylenically unsaturated monomers in the presence of a radical initiator and at least one thiol. The process described is also suitable for the preparation of polymers having primary or secondary ammonium groups, from which polymers modified according to the invention by thiocarbamoyl groups T are available. The polymerization is preferably carried out under reflux conditions, ie preferably at temperatures between 80 and 100 ° C. A particularly favorable solvent for the polymerization is t-butanol.

Homo- und Copolymere mit einem Gehalt an Diacetonacrylamid-Monomereinheiten (B) sind mehr als vier Jahrzehnte bekannt. Der Einbau des metallophilen Strukturelementes T' erfolgt im Fall von Polymeren, die Diacetonacrylamid enthalten, bevorzugt durch Umsetzung der Ketogruppe mit einem Hydrazinderivat, z.B. einem Dithiocarbazat, einem Derivat des Thiosemicarbazids oder einer davon abgeleiteten heterocyclischen N-Aminoverbindung, zum Beispiel einem Derivat des 3-Mercapto-4-amino-1,2,4-triazols.Homo- and copolymers containing diacetoneacrylamide monomer units (B) are known for more than four decades. The installation of the metallophilic Structural element T 'takes place in the case of polymers containing diacetone acrylamide by reacting the keto group with a hydrazine derivative, e.g. one Dithiocarbazate, a derivative of thiosemicarbazide or one of them derived heterocyclic N-amino compound, for example a Derivative of 3-mercapto-4-amino-1,2,4-triazole.

Es ist bekannt, daß Ketonderivate von Thiocarbazinsäuren bei pH-Werten um den Neutralbereich in einem Gleichgewicht vorliegen, das je nach dem pH-Wert auf der Seite der ringoffenen Hydrazone oder der cyclischen Dihydrothiadiazole (Thiadiazolidine) liegt. Für die Ketonderivate der Dithiocarbazinsäuren ist bekannt, daß sie als Thiadiazolidin-2-thione vorliegen. Im nachstehenden Formelschema ist den angegebenen Derivaten des copolymerisierten Diacetonacrylamids unabhängig von der Gleichgewichtslage die ringoffene Form zugrundegelegt.It is known that ketone derivatives of thiocarbazic acids are in equilibrium at pH values around the neutral range, which, depending on the pH on the side of the ring-open hydrazones or the cyclic dihydrothiadiazoles (thiadiazolidines). The ketone derivatives of dithiocarbazic acids are known to be present as thiadiazolidine-2-thiones. In the formula scheme below, the specified derivatives of the copolymerized diacetoneacrylamide are based on the ring-open form, regardless of the equilibrium position.

Die Copolymeren I fallen bei der Fällungspolymerisation in hoher Ausbeute und Reinheit aus, sofern der Gehalt an hydrophobem Monomer 10 – 20 mol-%, bezogen auf Gesamtmonomer, nicht übersteigt. Sie werden als leicht filtrierbare und leicht zu trocknende Pulver erhalten. Besonders geeignete Polymere enthalten Acrylamid als neutrales Comonomer (C) und Acrylsäure, Methacrylsäure oder 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure als saure Comonomere (D).The Copolymers I fall in the precipitation polymerization in high yield and purity, provided that the content of hydrophobic Monomer 10-20 mol%, based on total monomer, does not exceed. They are considered easy obtainable filterable and easy to dry powder. Especially suitable polymers contain acrylamide as a neutral comonomer (C) and acrylic acid, methacrylic acid or 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid as acid comonomers (D).

In der Herstellung der Copolymeren I werden als Polymerisationsinitiatoren bevorzugt organische Peroxide verwendet. Geeignete Initiatoren sind t-Butylperoxyoctoat, t-Butylperoxybenzoat, Dibenzoylperoxid. Die Polymerisation wird unter Ausschluß von Luftsauerstoff durchgeführt, bevorzugt in einer Stickstoffatmosphäre.In the preparation of the copolymers I are used as polymerization initiators preferably organic peroxides used. Suitable initiators are t-butyl peroxy octoate, t-butyl peroxybenzoate, Dibenzoyl. The polymerization is carried out in the absence of atmospheric oxygen carried out, preferably in a nitrogen atmosphere.

Es ist nicht bekannt, ob der Einbau der Monomeren in die rasch wachsende Kette statistisch erfolgt, man kann jedoch annehmen, daß zumindest in der ersten Phase des Kettenwachstums ein diffusionskontrollierter Verbrauch der Monomeren aus der Lösung erfolgt. Durch das diffusionskontrollierte Wachstum der Polymerketten wird die Einheitlichkeit der Polymeren begünstigt. Über die Einheitlichkeit der gebildeten Copolymeren ist jedoch nichts bekannt.It It is not known if the incorporation of the monomers into the rapidly growing Chain occurs statistically, but one can assume that at least in the first phase of chain growth a diffusion-controlled Consumption of the monomers takes place from the solution. By the diffusion-controlled Growth of the polymer chains will increase the uniformity of the polymers favored. About the However, uniformity of the copolymers formed is not known.

Die Bildung von Vernetzungsbrücken und damit eine stabile Partikelform kann auch nachträglich durch Umsetzung eines nicht vernetzten oder nur schwach vernetzten Polymeren, das in suspendierter Form vorliegt, mit einem bifunktionell reagierenden Aldehyd erzielt werden, zum Beispiel durch Nachbehandlung eines nicht vernetzten Copolymeren mit Formaldehyd, Glyoxal, Glyoxylsäure, Glutardialdehyd, 2,5-Dimethoxytetrahydrofuran oder mit einem Formaldehydvorläufer. Auch die Bildung von Vernetzungsbrücken über intercatenare Amidfunktionen ist möglich.The Formation of crosslinking bridges And thus a stable particle shape can also be retrofitted by implementation a non-crosslinked or only slightly crosslinked polymer, the is present in suspended form, with a bifunctional reacting Aldehyde can be achieved, for example, by post-treatment of a non crosslinked copolymers with formaldehyde, glyoxal, glyoxylic acid, glutaraldehyde, 2,5-dimethoxytetrahydrofuran or with a formaldehyde precursor. Also the formation of crosslinks via intercatenare Amide functions is possible.

Geeignete vernetzte Polymere sind in Wasser über weite pH-Bereiche quellbar, aber aufgrund der eingebauten Vernetzungsbrücken nicht löslich. Es ist davon auszugehen, daß das Polymer eine ionenaustauscherähnliche Funktion ausübt und bevorzugt mit Übergangsmetall-Ionen Chelate bildet, an denen die Thiolgruppe, bzw. die enolisierbare Thiongruppe, entweder als Neutralligand oder über ihr konjugiertes Anion beteiligt ist. Die Chelate können intracatenar oder intercatenar ausgebildet sein.suitable crosslinked polymers are swellable in water over wide pH ranges, but not soluble due to the built in crosslinking bridges. It It can be assumed that the Polymer an ion exchanger-like Function performs and preferably with transition metal ions Chelates forms, where the thiol group, or the enolisable Thione group, either as a neutral ligand or via its conjugated anion is involved. The chelates can be formed intracatenar or intercatenar.

Ein hoher Anteil an Carboxylgruppen enthaltenden Monomeren in Copolymer I oder im erfindungsgemäßen metallbindenden Copolymer kann dabei stören, indem er zur Bindung von Erdalkali- und Erdmetall-Ionen führt, infolgedessen die Quellung der Polymerpartikel erniedrigt und die Aufnahme von Schwermetallionen durch das Polymer behindert. Andererseits kann die Behandlung eines schwach vernetzten Polymeren mit Erdalkali-Ionen oder Aluminium-Ionen jedoch gezielt dazu ausgenutzt werden, die Vernetzung und damit die Quellbarkeit des Copolymeren im Gebrauchszustand einzustellen.One high proportion of carboxyl-containing monomers in copolymer I or in the metal-binding invention Copolymer can interfere by leading to the binding of alkaline earth and earth metal ions, as a result the swelling of the polymer particles decreases and the uptake of Heavy metal ions hindered by the polymer. On the other hand can the treatment of a weakly crosslinked polymer with alkaline earth ions or aluminum ions, however, can be exploited specifically, the Crosslinking and thus the swellability of the copolymer in use adjust.

Eine Liste von zweckmäßig zusammengesetzten Copolymeren I, die über die Molverhältnisse m, n, o, p, q und r der eingesetzten Monomeren definiert sind, ist im Folgenden angegeben. Die Summe der Molverhältnisse m bis r bezieht sich auf die Molverhältnisse der eingesetzten Monomeren. Ihre Summe beträgt daher 100 Prozent. Die Angaben über die Zusammensetzungen der Copolymeren sind normativ, die tatsächlich gefundene Zusammensetzung kann davon geringfügig abweichen.A List of purposefully assembled Copolymers I, over the molar ratios m, n, o, p, q and r of the monomers used is defined indicated below. The sum of the molar ratios m to r refers on the molar ratios the monomers used. Their sum is therefore 100 percent. The information about the Compositions of the copolymers are normative, those actually found Composition may differ slightly.

Im folgenden wird zwischen den Copolymeren der Formel I, die keine chelatbildende Funktion tragen (CP-1 bis CP-18), und den daraus zugänglichen polymeren Metallkomplexbildnern CPT, die mit einer chelatbildendenden Thiol- oder Thiongruppe funktionalisiert sind, unterschieden. In den chelatbildenden Polymeren CPT kann der Anteil des funktionstragenden Monomeren maximal dem Zahlenindex m entsprechen, denn aus der unvollständig verlaufenden Umsetzung der funktionalisierbaren Comonomeren mit dem zur Einführung der Thiol/Thiongruppe befähigten Reagens geht in der Regel ein Teil unverändert hervor. Dieser Anteil wird nicht gesondert gekennzeichnet. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Drittel der Monomeren (A) oder (B) zu einem metallbindenden Monomer A', A'' oder B' umgesetzt.in the The following is between the copolymers of the formula I, the no carry chelating function (CP-1 to CP-18), and the resulting accessible polymeric metal complexing agents CPT containing a chelating agent Thiol or thione group are functionalized, distinguished. In the chelating polymer CPT may be the proportion of the functional Monomers maximum correspond to the numerical index m, because of the incomplete Reaction of the functionalizable comonomers with the introduction of the thiol / thione group enabled Reagent is usually a part of unchanged. This proportion will not be marked separately. According to the invention is at least one-third of the monomers (A) or (B) to a metal-binding Monomer A ', A' 'or B' reacted.

Nachstehend ist eine Liste von Copolymeren angeführt, die sich zur Einführung von eine Thiol/Thiongruppe enthaltenden funktionellen Gruppen eignen. CP-1 bis CP-15 stehen für die Allyl- und Diallylammoniumcopolymeren, die nach dem in DE 29 44 092 A1 sowie in US 4 329 441 beschriebenen Verfahren zugänglich sind, CP-16 bis CP-18 für Copolymere auf der Grundlage von Diacetonacrylamid.Listed below is a list of copolymers useful in the introduction of thiol / thione group containing functional groups. CP-1 to CP-15 stand for the allyl and diallyl ammonium copolymers, which after the in DE 29 44 092 A1 as in US 4,329,441 CP-16 to CP-18 for copolymers based on diacetone acrylamide.

Copolymere CP-1 bis CP-7

Figure 00110001
Copolymers CP-1 to CP-7
Figure 00110001

Copolymere CP-8 bis CP-15

Figure 00120001
Copolymers CP-8 to CP-15
Figure 00120001

Copolymere CP-16 bis CP-18

Figure 00130001
Copolymers CP-16 to CP-18
Figure 00130001

In den oben angegebenen Copolymeren CP-1 bis CP-18 stellt das Symbol (id) die Verknüpfungsstelle einer zweiten Copolymerkette und damit – über den Vernetzungsgrad – ein die Quellbarkeit steuerndes Strukturelement dar. Die dadurch nahegelegte Identität der daran gebundenen Monomerreste ist jedoch kein Erfindungsmerkmal.In the above-mentioned copolymer CP-1 to CP-18 represents the symbol (id) the linkage of a second copolymer chain and thus - on the degree of crosslinking - a the Swelling controllable structural element dar. The thus suggested identity However, the monomer residues bound thereto are not inventive in nature.

Besonders vorteilhafte hydrophile polymere Komplexbildner sind beispielsweise solche, die aus einem vernetzten Copolymer der Formel I hergestellt wurden und folgende copolymerisierte Comonomeranteile enthalten:

  • (A) Allylammoniumchlorid oder Diallylammoniumchlorid in einem molaren Anteil zwischen 20 und 50 mol-%,
  • (C) Acrylamid in einem molaren Anteil zwischen 30 und 50 mol-%,
  • (D) Acrylsäure oder Methacrylsäure in einem molaren Anteil zwischen 0 und 35 mol-%
  • (E) Butylacrylat in einem molaren Anteil zwischen 0 und 15 mol-%, sowie
  • (F) N,N-Methylen-bis-acrylamid in einem Anteil zwischen 1 und 5 mol-%.
Particularly advantageous hydrophilic polymeric complexing agents are, for example, those which have been prepared from a crosslinked copolymer of the formula I and contain the following copolymerized comonomer components:
  • (A) allylammonium chloride or diallylammonium chloride in a molar fraction of between 20 and 50 mol%,
  • (C) acrylamide in a molar fraction between 30 and 50 mol%,
  • (D) acrylic acid or methacrylic acid in a molar proportion between 0 and 35 mol%
  • (E) butyl acrylate in a molar proportion between 0 and 15 mol%, as well as
  • (F) N, N-methylene-bis-acrylamide in a proportion between 1 and 5 mol%.

Als Polymerisationsinitiator wird in den Beispielen entweder t-Butylperoxyoctoat (t-Butylperoctoat) oder t-Butylperoxybenzoat (t-Butylperbenzoat) verwendet. Der verwendete Kettenüberträger ist Diethylphosphit, 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazol oder 2,2'-Dimercaptodiethylether.When Polymerization initiator in the examples either t-butyl peroxyoctoate (t-butyl peroctoate) or t-butyl peroxybenzoate (t-butyl perbenzoate) used. The used chain transfer is Diethyl phosphite, 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole or 2,2'-dimercapto-diethyl ether.

Für die Umsetzung von neutralisierten Copolymeren, die Allylamin- bzw. Diallylamineinheiten als freie Basen enthalten, eignen sich als Reaktionspartner insbesondere folgende aliphatische Isothiocyanate: Methylisothiocyanat, Ethylisothiocyanat, Allylisothiocyanat, die niederen Isothiocyanatoessigsäurealkylester, 2-Isothiocyanatopyridin, letzteres auch in dimerisierter Form.For the implementation of neutralized copolymers, the allylamine or diallylamine units as free bases, are particularly suitable as reactants the following aliphatic isothiocyanates: methyl isothiocyanate, ethyl isothiocyanate, Allyl isothiocyanate, the lower alkyl isothiocyanatoacetate, 2-isothiocyanatopyridine, the latter also in dimerized form.

Als Reaktionspartner, die in das Polymergerüst bidentatchelatbildende Thiocarbamatgruppen einzuführen imstande sind, eignen sich Acylisothiocyanate, zum Beispiel Acetylisothiocyanat, Trimethylacetylisothiocyanat, Benzoylisothiocyanat, Alkoxycarbonylisothiocyanate, Alkoxythiocarbonylisothiocyanate, Carbamoylisothiocyanate, zum Beispiel N,N-Dimethylcarbamoylisothiocyanat, N,N-Dimethylthiocarbamoylisothiocyanat, Sulfonylisothiocyanate, z.B. Methansulfonylisothiocyanat, Benzolsulfonylisothiocyanat, N,N-Dimethylsulfamoylisothiocyanat; Phosphorylisothiocyanate, z.B. Diethoxyphosphorylisothiocyanat, Diethoxythiophosphorylisothiocyanat, Diphenoxythiophosphorylisothiocyanat, 3-Isothiocyanato-benzo-l,2-thiazol-l,l-dioxid.When Reaction partner, the bidentatchelatbildenden in the polymer backbone thiocarbamate groups introduce are capable of acyl isothiocyanates, for example, acetyl isothiocyanate, Trimethylacetylisothiocyanate, benzoylisothiocyanate, alkoxycarbonylisothiocyanates, Alkoxy thiocarbonyl isothiocyanates, carbamoyl isothiocyanates, for example N, N-dimethylcarbamoylisothiocyanate, N, N-dimethylthiocarbamoylisothiocyanate, sulfonylisothiocyanates, e.g. Methanesulfonylisothiocyanate, benzenesulfonylisothiocyanate, N, N-dimethylsulfamoylisothiocyanate; Phosphoryl isothiocyanates, e.g. Diethoxyphosphorylisothiocyanat, Diethoxythiophosphorylisothiocyanate, diphenoxythiophosphorylisothiocyanate, 3-isothiocyanato-benzo-l, 2-thiazol-l, l-dioxide.

Die reaktiven Isothiocyanate werden aus den entsprechenden Acylhalogeniden, Acylhalogenid-Analogen bzw. Alkylchlorformiaten oder aus Phosphorylhalogeniden durch Umsetzung mit anorganischen Thiocyanaten nach bekannten Methoden hergestellt. Eine weitere Herstellungsmethode besteht darin, Dithiocarboxylate, Dithiocarbamate, Xanthogenate oder Thiophosphate mit Chlorcyan oder Bromcyan umzusetzen. Diese Umsetzungen führen bekannterweise zunächst zur Bildung von Acyl-thiocyanaten, die unter den Bedingungen der Synthese zu den erwünschten reaktiven Isothiocyanaten umgelagert werden.The reactive isothiocyanates are selected from the corresponding acyl halides, Acyl halide analogues or alkyl chloroformates or from phosphoryl halides by reaction with inorganic thiocyanates according to known methods produced. Another method of preparation is dithiocarboxylates, Dithiocarbamates, xanthates or thiophosphates with cyanogen chloride or To react cyanogen bromide. These reactions are known to lead first Formation of acyl thiocyanates under the conditions of the synthesis to the desired ones reactive isothiocyanates are rearranged.

Phosphoryl- und Thiophosphorylisothiocyanate sind bekannte und gut reaktionsfähige Heterocumulene, die Amine in wasserfreien Systemen addieren und in hohen Ausbeuten phosphorylierte Thioharnstoffe bilden. Sie werden nach verschiedenen Methoden hergestellt, von denen die Umsetzung der entsprechend Phosphorylchloride und Thiophosphorylchloride mit Alkalimetallthiocyanaten, Ammoniumthiocyanat oder Bleithiocyanat in aprotischen Lösungsmitteln die bekannteste darstellt.phosphoryl and thiophosphoryl isothiocyanates are known and readily reactive heterocumulenes, add the amines in anhydrous systems and in high yields form phosphorylated thioureas. They will be different Methods are prepared, of which the implementation of the corresponding phosphoryl chlorides and thiophosphoryl chlorides with alkali metal thiocyanates, ammonium thiocyanate or lead thiocyanate in aprotic solvents the best known represents.

Im Zusammenhang mit den elektronegativ substituierten Isothiocyanaten ist folgendes Schrifttum als repräsentativ anzusehen:

  • Houben-Weyl; Methoden der Organischen Chemie Band 12/1,Seiten 276-286
  • Houben-Weyl; Methoden der Organischen Chemie Band 12/2, Seiten 607-798
  • R.M. Kamalov, M.G.Zimin und A.N. Pudovik; in Russian Chemical Reviews 54 (12) 1210-1226 [1985]: Isothiocyanates of Phosphorus Acids, N-Phosphorylated Thionocarbamates and Thioureas.
In connection with the electronegatively substituted isothiocyanates, the following literature should be regarded as representative:
  • Houben-Weyl; Methods of Organic Chemistry Volume 12/1, pages 276-286
  • Houben-Weyl; Methods of Organic Chemistry Volume 12/2, pages 607-798
  • RM Kamalov, MGZimin and AN Pudovik; in Russian Chemical Reviews 54 (12) 1210-1226 [1985]: Isothiocyanates of Phosphorus Acids, N-Phosphorylated Thionocarbamates and Thioureas.

Wichtige Daten und Hinweise zu Synthesen und Umsetzungen finden sich außerdem in Übersichtsarbeiten, z.B. beiImportant Data and notes on syntheses and reactions can also be found in reviews, e.g. at

  • V. Sharma in Sulfur Reports 8, (5) 327-470 [1989] undV. Sharma in Sulfur Reports 8, (5) 327-470 [1989] and
  • J. Goerdeler in Quart.Rep.Sulfur Chem. 5 (3) [1970], 169-175.J. Goerdeler in Quart. Rep. Sulfur Chem. 5 (3) [1970], 169-175.
  • J. Michalski; Liebigs Ann.Chem [1977] 6, 924,J. Michalski; Liebigs Ann. Chem. [1977] 6, 924,
  • Roczniki Chem. 31, 585 [1957] und in DBP 952,085, DAS 1,067,017, DAS 1,129,953.Roczniki Chem. 31, 585 [1957] and in DBP 952,085, 1,067,017, The 1,129,953.

Angaben über die komplexchemischen Eigenschaften der Acylthioharnstoffe finden sich unter anderem inInformation about the Complex-chemical properties of the acylthioureas can be found among others in

  • Nachr.Chem.Techn.Lab. 40, Nr.6, 682-691 sowie beiNachr.Chem.Techn.Lab. 40, No. 6, 682-691 and at
  • L. Beyer, E.Hoyer; Z.Chem. 21, 3, 81-91.L. Beyer, E.Hoyer; Z.Chem. 21, 3, 81-91.

Angaben zur Komplexbildung von phosphorylierten Thioharnstoffen mit Übergangsmetallen finden sich vor allem beiinformation for the complex formation of phosphorylated thioureas with transition metals especially found

  • M.G. Zimin, R.M. Kamalov, R.A. Cherkasov und A.N. Pudovik in Phosphorus & Sulfur 13, 371 [1982].M. G. Zimin, R.M. Kamalov, R.A. Cherkasov and A.N. Pudovik in Phosphorus & Sulfur 13, 371 [1982].

Anstelle der freien Isothiocyanate können auch reaktive Vorstufen davon eingesetzt werden, zum Beispiel S-Alkyldithiocarbamate, O-Arylcarbamate oder cyclisierte Dimere, die aus stark elektrophilen Isothiocyanaten durch längeres Stehen gebildet werden und beim Erhitzen wieder Isothiocyanate geben.Instead of the free isothiocyanates can also reactive precursors thereof are used, for example S-alkyldithiocarbamates, O-aryl carbamates or cyclized dimers consisting of highly electrophilic Isothiocyanates by longer Standing are formed and give again isothiocyanates when heated.

Die Umsetzung von Aminogruppen mit ausreichend elektrophilen Isothiocyanaten verläuft im allgemeinen mit hoher Ausbeute, sofern das Polymergerüst nicht zu hoch vernetzt ist, um die Umsetzung mit dem Isothiocyanat zuzulassen. Probleme können sich daraus ergeben, daß bei unselektiver Reaktionsführung auch Carboxylgruppen in den entsprechenden Copolymeren zur Reaktion kommen. Diese Reaktion kann zum Aufbau von Carbamidgruppen oder Vernetzungsbrücken führen.The Reaction of amino groups with sufficiently electrophilic isothiocyanates extends generally in high yield unless the polymer backbone is is too high crosslinked to allow the reaction with the isothiocyanate. Problems can result from the fact that at unselective reaction also carboxyl groups in the corresponding copolymers for the reaction come. This reaction can be used to build up carbamide groups or crosslinks to lead.

Für die Umsetzung von copolymerisierten Allylamin- oder Diallylamin-Monomereinheiten eignen sich auch aktivierte Ester in Form der Thiolactone aus 4-Mercaptoalkancarbonsäuren, zum Beispiel das Homocysteinthiolacton.For the implementation of copolymerized allylamine or diallylamine monomer units Activated esters in the form of thiolactones from 4-mercaptoalkanecarboxylic acids, for Example, the homocysteine thiolactone.

Verbindungen, die für die Einführung eines Restes =N-T', bzw. eines cyclisierten Äquivalentes, in Colymere mit Diacetonacrylamideinheiten B geeignet sind, finden sich in der Reihe der Mercaptocarbonsäurehydrazide, der Thiosemicarbazide, der Dithiocarbazate, der heterocyklischen N-Aminothione aus den Reihen der N-Aminotriazolin-thione, N-Aminoimidazolinthione, und der N-Aminothiohydantoine.Links, the for the introduction a remainder = N-T ', or a cyclized equivalent, in polymers with diacetoneacrylamide units B are found in the series of mercaptocarboxylic acid hydrazides, thiosemicarbazides, the dithiocarbazate, the heterocyclic N-aminothiones from the Rows of N-aminotriazoline thiones, N-aminoimidazoline thiones, and N-aminothiohydantoins.

Für die Umsetzung von Copolymeren I mit Diacetonacrylamideinheiten B eignen sich insbesondere folgende Derivate des Thiosemicarbazids als Reaktionspartner: 2-Methylthiosemicarbazid, 4-Methylthiosemicarbazid, 4-Allylthiosemicarbazid, 4,4-Dimethylthiosemicarbazid, 4-Trimethylacetylthiosemicarbazid,
4-Diethoxyphosphorylthiosemicarbazid, 4-Diethoxythiophosphorylthiosemicarbazid, die Alkali- oder Ammoniumsalze der Dithiocarbazinsäure und der 1-Methyldithiocarbazinsäure.
For the reaction of copolymers I with Diacetonacrylamideinheiten B are particularly suitable the following derivatives of thiosemicarbazide as reactants: 2-methylthiosemicarbazide, 4-methylthiosemicarbazide, 4-allylthiosemicarbazide, 4,4-dimethylthiosemicarbazide, 4-trimethylacetylthiosemicarbazide,
4-Diethoxyphosphorylthiosemicarbazide, 4-Diethoxythiophosphorylthiosemicarbazid, the alkali metal or ammonium salts of dithiocarbazic acid and 1-methyldithiocarbazic acid.

Geeignete N-Amino-azolin-thione sind 1-Amino-5,5-dimethyl-2-thiohydantoin, 4-Amino-3-mercapto-1,2,4-triazol, 4-Amino-3-methyl-5-mercapto-1,2,4-triazol, 4-Amino-3,5-dimercapto-1,2,4-triazol, 4-Amino-3-hydroxy-5-mercapto-1,2,4-triazol, 3,4-Diamino-5-mercapto-1,2,4-triazol und N-Aminorhodanin.suitable N-amino-azolin-thiones are 1-amino-5,5-dimethyl-2-thiohydantoin, 4-amino-3-mercapto-1,2,4-triazole, 4-amino-3-methyl-5-mercapto-1,2,4-triazole, 4-amino-3,5-dimercapto-1,2,4-triazole, 4-Amino-3-hydroxy-5-mercapto-1,2,4-triazole, 3,4-diamino-5-mercapto-1,2,4-triazole and N-aminorhodanine.

Ebenso eignen sich dafür Thioglykolsäurehydrazid, 2,3-Dimercaptopropionsäurehydrazid und Homocysteinhydrazid, das aus dem Thiolacton besonders einfach zugänglich ist. Auch bei den 2-Mercaptoalkylcarbonsäurehydraziden ist ein Gleichgewicht zwischen cyclisierter und ringoffener Form in Betracht zu ziehen.As well are suitable for it Thioglykolsäurehydrazid, 2,3-Dimercaptopropionsäurehydrazid and homocysteine hydrazide, which is particularly easy from the thiolactone accessible is. Also in the 2-mercaptoalkylcarboxylic acid hydrazides is an equilibrium between cyclized and ring open form into consideration.

Bei den Derivaten der Dithiocarbazinsäuren bleibt die Umsetzung mit einer Carbonylfunktion bekannterweise nicht auf der Stufe des Hydrazons stehen, es entstehen 1,3,4-Thiadiazolidin-2-thione, deren Ring durch Bildung eines Schwermetallchelates leicht geöffnet wird.at the derivatives of dithiocarbazinic remains with the implementation a carbonyl function is not known at the stage of the hydrazone stand, there arise 1,3,4-Thiadiazolidin-2-thiones, the ring by formation of a Heavy metal chelates slightly open becomes.

Eine Liste von erfindungsgemäßen komplex- bzw. chelatbildenden Thioharnstoffpartialstrukturen, Thiosemicarbazongruppen, Acylhydrazongruppen und Amidgruppen findet sich im folgenden: Chelatbildende Thiocarbazat- und Thiosemicarbazonpartialstrukturen:

Figure 00170001
Chelatbildende Thioharnstoffpartialstrukturen:
Figure 00180001
A list of complexing or chelating thiourea partial structures according to the invention, thiosemicarbazone groups, acylhydrazone groups and amide groups can be found in the following: Chelating thiocarbazate and thiosemicarbazone partial structures:
Figure 00170001
Chelating thiourea partial structures:
Figure 00180001

Chelatbildende Mercaptoacylhydrazon- und Mercaptoamid-Partialstrukturen:Chelating mercaptoacylhydrazone and mercaptoamide partial structures:

Besonders günstige Strukturen sind von den Säurehydraziden der Mercaptoalkancarbonsäuren abgeleitet, die ihrerseits aus Thiolactonen besonders einfach hergestellt werden können.Especially favorable Structures are of the acid hydrazides the mercaptoalkanecarboxylic acids derived, in turn, made of thiolactones particularly simple can be.

Figure 00190001
Figure 00190001

4.3. Vorteile der Erfindung4.3. Advantages of the invention

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die erfindungsgemäßen Copolymeren im Vergleich zu Biosorbentien höhere Mengen an Metall aufnehmen können und eine stärkere Absenkung der Metallbelastung ermöglichen. Somit entfällt der Umgang mit Sorbentien in großen Mengen und die Notwendigkeit, dafür große Anlagen- und Deponievolumina bereitzustellen. Auch die Rückgewinnung wirtschaftlich interessanter Metallanteile aus den belasteten Polymeren wird so erleichtert.One particular advantage of the invention is that the copolymers of the invention higher in comparison to biosorbents Can absorb quantities of metal and a stronger one Allow lowering of the metal load. Thus eliminates the Dealing with sorbents in large Volumes and the need for large plant and landfill volumes provide. Also the recovery economically interesting metal components from the loaded polymers is so relieved.

Darüberhinaus kann durch die Auswahl der Thiol-/Thionliganden, insbesondere der Thiocarbamatliganden, ein selektives Extraktionsvermögen erzielt und die Empfindlichkeit gegen Störungen durch Erdalkalien, Aluminium, Zink oder Eisen gering gehalten werden. Des weiteren können die erfindungsgemäßen Copolymeren durch die gewählte Monomerzusammensetzung optimal an den gesamten Prozeß einschließlich der Isolierung des metallbelasteten Polymeren angepaßt werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß die erfindungsgemäßen Sorptionsmittel regeneriert, z.B. durch Behandlung mit der wäßrigen Lösung eines SH-Gruppen enthaltenden wasserlöslichen niedermolekularen Komplexbildners (z.B. Na2S2O3, (NH4)2S2O3, NH4SCN, KSCN), und damit mehrfach verwendet werden können.Moreover, selection of the thiol / thion ligands, particularly the thiocarbamate ligands, can provide selective extraction capability and minimize susceptibility to alkaline earth, aluminum, zinc or iron disturbances. Furthermore, the copolymers according to the invention can be optimally adapted to the entire process, including the isolation of the metal-loaded polymer, by the chosen monomer composition. A further advantage results from the fact that the sorption agent according to the invention regenerates, for example by treatment with the aqueous solution of a SH-containing water-soluble low-molecular complexing agent (eg Na 2 S 2 O 3 , (NH 4 ) 2 S 2 O 3 , NH 4 SCN , KSCN), and so can be used repeatedly.

5. Herstellungs- und Anwendungsbeispiele:5. Manufacturing and application examples:

5.1. Herstellung von erfindungsgemäßen Stammpolymeren.5.1. Production of master polymers according to the invention.

Nachstehend wird die Herstellung und Modifizierung einer Reihe von repräsentativen Copolymeren durch Einbau einer Thiocarbamatgruppe T beschrieben.below will be the production and modification of a number of representative Copolymers by incorporation of a Thiocarbamatgruppe T described.

Die Ausgangsmaterialien Allylammoniumchlorid und Diallylammoniumchlorid werden in üblicher Weise durch Behandlung der freien Amine mit Chlorwasserstoff hergestellt, bevorzugt unter Bedingungen, unter denen die Hydrochloride auskristallisieren und ohne Bindung von Wasser gefaßt werden können.The Starting materials allylammonium chloride and diallylammonium chloride become commonplace Prepared by treating the free amines with hydrogen chloride, preferably under conditions in which the hydrochlorides crystallize out and can be taken without binding of water.

t-Butanol wird, wenn nicht anders angegeben, mit einem Zusatz von 10 % Chlorbenzol eingesetzt. Die Dauer der Polymerisation nach Ende der Monomerzugabe beträgt, wenn nicht anders angegeben, 4 Stunden.t-butanol is, unless otherwise stated, with an addition of 10% chlorobenzene used. The duration of the polymerization after the end of the monomer addition is, Unless otherwise stated, 4 hours.

Beispiel 1: Allylamincopolymere CP-1 bis CP-3 (carboxylgruppenhaltig, vernetzt)Example 1 Allylamine Copolymers CP-1 to CP-3 (containing carboxyl groups, crosslinked)

CP-1:CP-1:

Man legt in einem Vierhalskolben 200 ml t-Butanol unter Stickstoff vor, erhitzt zum Rückfluß und hält 15 Minuten am Sieden.you puts 200 ml of t-butanol under nitrogen in a four-necked flask, heated to reflux and hold for 15 minutes boiling.

Zum siedenden Gemisch gibt man 0,3 ml t-Butylperoctoat in 5 ml sauerstofffreiem t-Butanol (Initiatorlösung) und tropft innerhalb 60 Minuten unter Rühren eine unter Stickstoff hergestellte Monomerlösung aus
34,8 g (0,49 mol) Acrylamid,
23,3 g (0,25 mol) Allylammoniumchlorid,
18,0 g (0,25 mol) Acrylsäure,
1,54 g (0,01 mol) Methylen-bis-acrylamid und
2,30 g Diethylphosphit in
300 ml t-Butanol zu.
0.3 ml of t-butyl peroctoate in 5 ml of oxygen-free t-butanol (initiator solution) are added to the boiling mixture, and a monomer solution prepared under nitrogen is added dropwise within 60 minutes with stirring
34.8 g (0.49 mol) of acrylamide,
23.3 g (0.25 mol) of allylammonium chloride,
18.0 g (0.25 mol) of acrylic acid,
1.54 g (0.01 mol) of methylene-bis-acrylamide and
2.30 g of diethyl phosphite in
300 ml of t-butanol too.

Nach 10 bis 15 Minuten setzt die Abscheidung des Polymeren als weißes Pulver ein.To 10 to 15 minutes sets the deposition of the polymer as a white powder one.

Weitere 5 ml Initiatorlösung werden nach beendeter Zugabe der Monomeren nachgegeben. Man rührt unter Rückfluß weiter und kühlt auf Raumtemperatur ab. Man saugt das ausgefallene Copolymer über eine Nutsche ab, wäscht mit Isopropanol nach und trocknet im Vakuum.
Ausbeute: 63 g = 81 % d. Theorie
Another 5 ml of initiator solution are added after complete addition of the monomers. The mixture is stirred under reflux and cooled to room temperature. The precipitated copolymer is suctioned off on a suction filter, washed with isopropanol and dried in vacuo.
Yield: 63 g = 81% d. theory

CP-2 und CP-3CP-2 and CP-3

  • werden analog hergestellt, jedoch mit dem Unterschied: daß im Comonomergemisch anstelle von Acrylsäure die äquivalenten Mengen (0,25 mol) Methacrylsäure, bzw. Itaconsäure eingesetzt werden.are prepared analogously, but with the difference: that in the comonomer mixture instead of acrylic acid the equivalent Amounts (0.25 mol) of methacrylic acid, or itaconic acid be used.

Beispiel 2:Example 2:

CP-4 bis CP-6 (Diallylamincopolymer carboxylgruppenhaltig, vernetzt)CP-4 to CP-6 (diallylamine copolymer containing carboxyl groups, crosslinked)

Man verfährt wie in Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß die Comonomerzusammensetzung wie folgt festgelegt und die Menge an Diethylphosphit erhöht ist:you moves as in Example 1, but with the difference that the comonomer composition follows and the amount of diethyl phosphite is increased:

CP-4:CP-4:

  • 34,8 g Acrylamid (0,49 mol),34.8 g of acrylamide (0.49 mol),
  • 34,0 g Diallylammoniumchlorid (0,25 mol),34.0 g of diallylammonium chloride (0.25 mol),
  • 18,0 g Acrylsäure stab. (0,25 mol),18.0 g of acrylic acid Rod. (0.25 mol),
  • 1,54 g Methylenbis-acrylamid (0,01 mol) und1.54 g of methylenebis-acrylamide (0.01 mol) and
  • 2,8 g Diethylphosphit in2.8 g of diethyl phosphite in
  • 400 ml t-Butanol400 ml of t-butanol
  • Ausbeute: 65g weißes, in Wasser quellbares, aber unlösliches Pulver (73,6% d.Th.)Yield: 65g white, Swellable in water but insoluble Powder (73.6% of theory)

Die Cl-Bestimmung (8,5% Cl) zeigt, daß das Diallylammoniumchlorid zu 85 % in das Copolymer eingebaut istThe Cl determination (8.5% Cl) shows that the diallylammonium chloride is incorporated in the copolymer to 85%

CP-5:CP-5:

  • 34,8 g Acrylamid (0,49 mol),34.8 g of acrylamide (0.49 mol),
  • 34,0 g Diallylammoniumchlorid (0,25 mol),34.0 g of diallylammonium chloride (0.25 mol),
  • 18,0 g Acrylsäure stab. (0,25 mol),18.0 g of acrylic acid Rod. (0.25 mol),
  • 3,08 g Methylenbis-acrylamid (0,02 mol) und3.08 g of methylenebis-acrylamide (0.02 mol) and
  • 2,8 g Diethylphosphit in2.8 g of diethyl phosphite in
  • 400 ml t-Butanol400 ml of t-butanol

CP-6:CP-6:

  • 34,8 g Acrylamid (0,49 mol),34.8 g of acrylamide (0.49 mol),
  • 34,0 g Diallylammoniumchlorid (0,25 mol),34.0 g of diallylammonium chloride (0.25 mol),
  • 18,0 g Acrylsäure stab. (0,25 mol),18.0 g of acrylic acid Rod. (0.25 mol),
  • 6,15 g Methylenbis-acrylamid (0,04 mol) und6.15 g of methylenebis-acrylamide (0.04 mol) and
  • 2,8 g Diethylphosphit in2.8 g of diethyl phosphite in
  • 400 ml t-Butanol400 ml of t-butanol

Beispiel 3:Example 3:

CP-7 (Amphoteres Allylamincopolymer sulfonatgruppenhaltig, vernetzt)CP-7 (amphoteric allylamine copolymer containing sulfonate groups, crosslinked)

Man verfährt wie in Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß die Comonomerzusammensetzung wie folgt festgelegt ist.you moves as in Example 1, but with the difference that the comonomer composition follows is set.

  • 23,45 g (0,33 mol) Acrylamid,23.45 g (0.33 mol) of acrylamide,
  • 18,8 g (0,33 mol) Allylamin,18.8 g (0.33 mol) allylamine,
  • 68,3 g (0,33 mol) 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure,68.3 g (0.33 mol) of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid,
  • 1,54 g (0,01 mol) Methylenbis-acrylamid und1.54 g (0.01 mol) of methylenebis-acrylamide and
  • 2,30 g Diethylphosphit2.30 g diethyl phosphite
  • 500 ml t-Butanol500 ml of t-butanol
  • Ausbeute: 80,6g wasserunlösliches pulverförmiges Polymer (72,6% d.Th)Yield: 80.6 g water-insoluble powdery Polymer (72.6% of theory)

Beispiel 4:Example 4:

CP-8 und CP-9:CP-8 and CP-9:

Man verfährt wie in Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß die Comonomerzusammensetzung wie folgt festgelegt ist. Die Nachrührzeit unter Rückfluß beträgt 6 Stunden.you moves as in Example 1, but with the difference that the comonomer composition follows is set. The stirring time under reflux is 6 hours.

CP-8:CP-8:

  • 27,0 g (0,38 mol) Acrylamid,27.0 g (0.38 mol) of acrylamide,
  • 12,7 g (0,10 mol) N-t-Butylacrylamid,12.7 g (0.10 mol) of N-t-butylacrylamide,
  • 46,75 g (0,50 mol) Allylammoniumchlorid,46.75 g (0.50 mol) of allylammonium chloride,
  • 3,08 g (0,02 mol) Methylenbis-acrylamid und3.08 g (0.02 mol) of methylenebis-acrylamide and
  • 2,30 g Diethylphosphit2.30 g diethyl phosphite
  • 500 ml t-Butanol500 ml of t-butanol
  • Ausbeute: 56,8 g wasserunlösliches pulverförmiges Polymer (63% d.Th)Yield: 56.8 g of water-insoluble powdery Polymer (63% of theory)

Die Cl-Bestimmung (16,91% Cl) ergibt, daß das Allylammoniumchlorid zu 85 % in das Copolymer eingebaut ist.The Cl determination (16.91% Cl) shows that the allylammonium chloride is incorporated in the copolymer to 85%.

CP-9:CP-9:

  • 27,0 g (0,38 mol) Acrylamid,27.0 g (0.38 mol) of acrylamide,
  • 12,7 g (0,10 mol) N-t-Butylacrylamid,12.7 g (0.10 mol) of N-t-butylacrylamide,
  • 67,25 g (0,50 mol) Diallylammoniumchlorid,67.25 g (0.50 mol) of diallylammonium chloride,
  • 3,08 g (0,02 mol) Methylenbis-acrylamid und3.08 g (0.02 mol) of methylenebis-acrylamide and
  • 2,30 g Diethylphosphit2.30 g diethyl phosphite
  • 500 ml t-Butanol500 ml of t-butanol
  • Ausbeute: 59 g wasserunlösliches pulverförmiges Polymer (54% d.Th)Yield: 59 g of water-insoluble powdery Polymer (54% of theory)
  • Die Cl-Bestimmung (13,2 % Cl) ergibt, daß das Allylammoniumchlorid zu 82 % in das Copolymer eingebaut ist.The Cl determination (13.2% Cl) shows that the allylammonium chloride 82% incorporated in the copolymer.

Beispiel 5:Example 5:

CP-10CP-10

  • wird analog CP-8 hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß anstelle von Diethylphosphit 1,5 g 2,2'-Dimercaptodiethylether als Co-Initiator eingesetzt werden. Ausbeute 70 g pulverförmiges Polymer.is produced analogously to CP-8, but with the difference that instead of diethyl phosphite 1.5 g of 2,2'-dimercapto-diethyl ether be used as a co-initiator. Yield 70 g of powdered polymer.

CP-11CP-11

  • wird analog CP-8 hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß anstelle von Diethylphosphit 1,2 g 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazol als Co-Initiator eingesetzt werden. Ausbeute 65 g pulverförmiges Polymer.is produced analogously to CP-8, but with the difference that instead of diethyl phosphite 1.2 g of 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole as co-initiator be used. Yield 65 g of powdered polymer.

Beispiel 6:Example 6:

CP-12, CP-13 (carboxylgruppenhaltige Diallylammoniumcopolymere, vernetzt)CP-12, CP-13 (carboxyl group-containing Diallylammonium copolymers, crosslinked)

CP-12: (niedrig vernetzt)CP-12: (low networked)

  • wird analog CP-3 hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß das Monomerverhältnis wie Folgt variiert wird: Acrylamid 39,5 mol%, Diallylammoniumchlorid 40 mol%, Itaconsäure 10 mol%, Butylacrylat 10 mol%, N,N'-Methylenbis-acrylamid 0,5 mol%.is produced analogously to CP-3, but with the difference that this monomer ratio as follows: Acrylamide 39.5 mol%, diallyl 40 mol%, itaconic 10 mol%, Butyl acrylate 10 mol%, N, N'-methylenebis-acrylamide 0.5 mol%.
  • Ausbeute: 65 g wasserunlösliches pulverförmiges Polymer. Das Polymer quillt sehr stark in Wasser.Yield: 65 g water-insoluble powdery Polymer. The polymer swells very strongly in water.

CP-13CP-13

  • wird hergestellt, indem eine Supension von 50 g CP-12 in 200 ml Chlorbenzol 3 Stunden unter Rückfluß gekocht wird. Das erhaltene Copolymer wird abgesaugt, mit Isopropanol verrührt, erneut abgesaugt und im Vakuum getrocknet. Das Polymer zeigt in Wasser gegenüber CP-12 stark vermindertes Quellvermögen, zurückzuführen auf eine Vernetzung über Carbonamidbindungen.is prepared by adding a suspension of 50 g CP-12 in 200 ml of chlorobenzene is boiled under reflux for 3 hours. The obtained Copolymer is filtered off with suction, stirred with isopropanol, again filtered off with suction and im Vacuum dried. The polymer shows in water towards CP-12 strongly reduced swelling power, attributed to a networking over Carbonamidbindungen.

Beispiel 6 zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren Fällungspolymere ergibt, deren Quellbarkeit stark durch die Vernetzung beeinflußt werden kann.example 6 shows that the inventive method precipitation polymers results, whose swellability are strongly influenced by the cross-linking can.

Beispiel 7:Example 7:

CP-14 (amphoteres Diallylammoniumcopolymer, vernetzt):CP-14 (amphoteric diallyl ammonium copolymer, ) Links:

  • wird durch Copolymerisation analog dem amphoteren Copolymer CP-7 hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß die Lösungsmittelmenge verdoppelt wird und folgende Monomere im unten angegebenen Molverhältnis eingesetzt werden: Diallylamin 48 mol-%, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure 48 mol-%, Ethylenglykoldiacrylat 4 mol-%.is prepared by copolymerization analogous to the amphoteric copolymer CP-7 prepared, but with the difference that the amount of solvent doubled is used and the following monomers in the molar ratio given below become: Diallylamine 48 mol%, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid 48 mol%, ethylene glycol 4 mol%.

Das Copolymer zeigt in Wasser geringes Quellvermögen.The Copolymer shows low swelling capacity in water.

Beispiel 8:Example 8:

CP-15 (Kationisches Diallylammoniumcopolymer, vernetzt):CP-15 (cationic diallyl ammonium copolymer, ) Links:

Man verfährt wie in Beispiel 4, CP-9, jedoch mit dem Unterschied, daß das Diallylammoniumchlorid der Vorlage zugegeben wird und das Comonomerengemisch wie folgt zusammengesetzt ist. Lösung A: 53,4 g Diallylammoniumchlorid (0,40 mol) 2,8 g Diethylphosphit (0,02 mol) in 300 ml t-Butanol Lösung B: 27,0 g Acrylamid (0,38 mol) 12,7 g t-Butylacrylamid (0,10 mol) 3,02 g Methylenbis-acrylamid (0,02 mol) 200 ml t-Butanol Lösung C: 0,6 ml t-Butylperoctoat 60 ml t-Butanol The procedure is as in Example 4, CP-9, but with the difference that the diallyl ammonium chloride is added to the template and the comonomer mixture is composed as follows. Solution A: 53.4 g of diallylammonium chloride (0.40 mol) 2.8 g of diethyl phosphite (0.02 mol) in 300 ml of t-butanol Solution B: 27.0 g acrylamide (0.38 mol) 12.7 g t-butylacrylamide (0.10 mol) 3.02 g methylenebis-acrylamide (0.02 mol) 200 ml t-butanol Solution C: 0.6 ml t-butyl peroctoate 60 ml t-butanol

Von Lösung C wird die Hälfte zugegeben, sobald die Vorlage (Lösung A) zum Sieden gekommen ist, unmittelbar danach wird Lösung B in 30 Minuten zugegeben, die Zugabe der zweiten Hälfte von Lösung C erfolgt, sobald die Zugabe von Lösung B beendet ist. Die Nachrührzeit beträgt 3 Stunden.From solution C will be half added as soon as the template (solution A) has come to a boil, immediately after solution B in 30 minutes added, the addition of the second half of solution C takes place as soon as the Addition of solution B is finished. The stirring time is 3 hours.

  • Ausbeute 70g (73% d.Th)Yield 70g (73% of theory)
  • Cl (gefunden) 12,6%;Cl (found) 12.6%;
  • Cl (berechnet) 14,8%Cl (calculated) 14.8%

Beispiel 9:Example 9:

Copolymere CP-16 bis CP-18Copolymers CP-16 to CP-18

Man verfährt wie in Beispiel 1, wobei das Ausgangsmonomergemisch wie folgt zusammengesetzt ist. Die Zugabe von Diethylphosphit als Co-Initiator kann entfallen. Die Nachrührzeit beträgt 2 Stunden. CP-16: 74 mol% Acrylamid 25 mol% Diacetonacrylamid 1 mol% Methylenbis-acrylamid CP-17: 48 mol% Acrylamid 25 mol% Acrylsäure 25 mol% Diacetonacrylamid 2 mol% Methylenbis-acrylamid CP-18: 48 mol% Acrylamid 10 mol% 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure (Na-Salz) 40 mol% Diacetonacrylamid 2 mol% Methylenbis-acrylamid The procedure is as in Example 1, wherein the starting monomer mixture is composed as follows. The addition of diethyl phosphite as co-initiator can be omitted. The stirring time is 2 hours. CP-16: 74 mol% acrylamide 25 mol% diacetone acrylamide 1 mol% methylenebis-acrylamide CP-17: 48 mol% acrylamide 25 mol% acrylic acid 25 mol% diacetone acrylamide 2 mol% methylenebis-acrylamide CP-18: 48 mol% acrylamide 10 mol% 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (Na salt) 40 mol% diacetone acrylamide 2 mol% methylenebis-acrylamide

5.2. Herstellung von erfindungsgemäßen thiocarbamatmodifizierten Copolymeren5.2. Preparation of thiocarbamate-modified according to the invention copolymers

CPT-1: thioharnstoffmodifiziertes vernetztes Allylamincopolymer (carboxylgruppenhaltig)CPT-1: thiourea-modified crosslinked allylamine copolymer (containing carboxyl groups)

Man suspendiert 50 g Allylammoniumcopolymer CP-2 in 400ml Methanol, tropft 12 ml Triethylamin zu, saugt ab, trägt in 400 ml Acetonitril ein, erhitzt unter Rühren zum Rückfluß und gibt eine Lösung von 7,5 g Methylisothiocyanat (0,1 mol) in 50 ml Acetonitril zu. Man hält 3 Stunden unter Rückfluß, kühlt auf Raumtemperatur ab, gibt 100ml Methanol nach und saugt ab. Man wäscht zweimal mit je 100 ml Methanol und trocknet im Vakuum bei 45°C. Man erhält 53,2 g eines in Wasser quellbaren, jedoch nicht wasserlöslichen Pulvers.
Analyse: Sberechnet: 4,86 %, Sgefunden: 3,90 %
50 g of allylammonium copolymer CP-2 are suspended in 400 ml of methanol, 12 ml of triethylamine are added dropwise, the mixture is taken up in 400 ml of acetonitrile, heated to reflux with stirring, and a solution of 7.5 g of methyl isothiocyanate (0.1 mol) is added 50 ml of acetonitrile too. The mixture is refluxed for 3 hours, cooled to room temperature, 100 ml of methanol and filtered off with suction. It is washed twice with 100 ml of methanol and dried in vacuo at 45 ° C. This gives 53.2 g of a water-swellable, but not water-soluble powder.
Analysis: S calculated : 4.86%, S found : 3.90%

CPT-2: thioharnstoffmodifiziertes vernetztes Diallylamincopolymer (carboxylgruppenhaltig)CPT-2: thiourea-modified crosslinked diallylamine copolymer (containing carboxyl groups)

  • wird analog CPT-1 erhalten, jedoch mit folgenden Unterschieden: Es werden 40 g Diallylammonium-copolymer CP-4 eingesetzt. Die Mengen an Triethylamin und Methylisothiocyanat betragen: 7,5 g Triethylamin, 5,0 g Methylisothiocyanat (Überschuß).is obtained analogously to CPT-1, but with the following differences: 40 g of diallylammonium copolymer CP-4 are used. The amounts of triethylamine and methyl isothiocyanate: 7.5 g of triethylamine, 5.0 g of methyl isothiocyanate (excess).

Man erhält 45 g eines weißen, quellfähigen, aber in Wasser unlöslichen Copolymeren.you receives 45 g of a white, swellable, but insoluble in water Copolymers.

Acylthioharnstoffmodifizierte Diallylamincopolymere (vernetzt, carboxylgruppenfrei)Acylthioharnstoffmodifizierte Diallylamine copolymers (crosslinked, carboxyl group-free)

CPT-3:CPT-3:

Man suspendiert unter Rühren 51,3 g Allylammoniumcopolymer CP-7 (vernetzt, carboxylgruppenfrei) in 200ml Acetonitril, gibt 20,2 g Triethylamin (0,2mol) zu, erhitzt unter Rühren zum Rückfluß und tropft eine frisch bereitete Lösung von Ethoxycarbonylisothiocyanat in 150 ml Acetonitril zu. Man hält 2 Stunden unter Rückfluß, kühlt auf 40-45°C, gibt 100ml Methanol zu, kühlt auf Raumtemperatur und saugt auf einer Nutsche ab. Man wäscht mit 100 ml Methanol nach und trocknet im Vakuum bei 40°C. Man erhält 60 g eines weißen, in Wasser suspendierbaren Pulvers, das bei Behandlung mit verdünnter Ammoniaklösung quillt, jedoch nicht löslich wird.you suspended with stirring 51.3 g of allylammonium copolymer CP-7 (crosslinked, carboxyl group-free) in 200 ml of acetonitrile, 20.2 g of triethylamine (0.2 mol), heated with stirring to reflux and dripping a freshly prepared solution of ethoxycarbonyl isothiocyanate in 150 ml of acetonitrile. It lasts 2 hours under reflux, cool 40-45 ° C, Add 100ml of methanol, cool to room temperature and sucks on a suction filter. You wash with 100 ml of methanol and dried in vacuo at 40 ° C. This gives 60 g a white, in Water suspendible powder which swells on treatment with dilute ammonia solution, but not soluble becomes.

CPT-4:CPT-4:

Der Versuch wird wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, daß eine eine frisch aus 24,9 g Benzoylchlorid und 15,2 g Ammoniumthiocyanat (= je 0,2 mol) in 200 ml Aceton durch Rühren über 1 Stunde und Absaugen von ausgefallenem Salz (NH4Cl) bereitete Lösung von Benzoylisothiocyanat eingesetzt wird. Man erhält 54 g eines gelblichen, in Wasser unter saurer Reaktion suspendierbaren unlöslichen Polymeren.The experiment is repeated, but with the difference that a fresh from 24.9 g of benzoyl chloride and 15.2 g of ammonium thiocyanate (= 0.2 mol each) in 200 ml of acetone by stirring for 1 hour and suction of precipitated salt (NH 4 Cl) prepared solution of benzoyl isothiocyanate is used. This gives 54 g of a yellowish, suspendable in water under acid reaction insoluble polymers.

CPT-5: Thiobiuretmodifiziertes vernetztes Diallylamincopolymer (carboxylgruppenfrei)CPT-5: thiobiuret-modified crosslinked diallylamine copolymer (carboxyl group-free)

Man bereitet aus Dimethylthiocarbamidchlorid und Ammoniumrhodanid in Acetonitril bei 10-20°C eine Lösung von 0,1 mol Dimethylthiocarbamoylisothiocyanat, saugt von ausgeschiedenem Salz ab und tropft das Filtrat zu einer Suspension von 5O,5g des carboxylgruppenhaltigen Diallylammonium-copolymeren CP-6 und 15 ml Triethylamin in 300 ml Acetonitril. Man gibt 10 ml Triethylamin nach, rührt 3 Stunden bei 45-50°C, kühlt auf Raumtemperatur ab und saugt auf einer Nutsche ab. Man wäscht das Gemisch zweimal mit 200 ml Methanol nach und trocknet bei 40°C im Vakuum. Man erhält ein blaßgelbes Pulver, das in Wasser unter schwach saurer Reaktion suspendierbar ist.you Prepared from Dimethylthiocarbamidchlorid and Ammoniumrhodanid in Acetonitrile at 10-20 ° C a solution of 0.1 mol Dimethylthiocarbamoylisothiocyanat, sucks of excreted Salt and the filtrate is added dropwise to a suspension of 5O, 5g of the carboxyl-containing diallyl ammonium copolymers CP-6 and 15 ml of triethylamine in 300 ml of acetonitrile. 10 ml of triethylamine are added after, stir 3 hours at 45-50 ° C, cools down Room temperature and sucks on a suction filter. You wash that Mixture twice with 200 ml of methanol and dried at 40 ° C in vacuo. You get a pale yellow Powder which can be suspended in water under a weakly acidic reaction is.

CPT-6: Phosphorylthioharnstoff-modifiziertes Allylamincopolymer (vernetzt, carboxylgruppenhaltig)CPT-6: phosphorylthiourea-modified Allylamine copolymer (crosslinked, containing carboxyl groups)

Man bereitet aus 9,0 g Diethoxyphosphorylchlorid und 3,9 g Ammoniumrhodanid in 80 ml Tetrahydrofuran eine Lösung von 0,05 mol Diethoxyphosphorylisothiocyanat (Angaben A. Lopusinski, M. Michalski und W.J. Stec; Liebigs Ann.Chem.l977, 924-947), saugt von ausgeschiedenen Salzen ab und gibt die Lösung bei 5-10°C zu einer mit 15 ml Triethylamin neutralisierten Suspension von 25 g CP-6 in 150 ml Acetonitril. Nach dem Abklingen der exothermen Reaktion wird die Suspension 2 Stunden auf Rückfloß erwärmt und über Nacht erkalten gelassen. Man saugt auf einer Nutsche ab, wäscht das Polymer mit Methanol und trocknet im Vakuum. Man erhält ein geruchsfreies Pulver, das in Wasser unter neutraler Reaktion suspendierbar ist.you prepared from 9.0 g of diethoxyphosphoryl chloride and 3.9 g of ammonium thiocyanate in 80 ml of tetrahydrofuran a solution of 0.05 moles of diethoxyphosphoryl isothiocyanate (information A. Lopusinski, M. Michalski and W.J. Stec; Liebigs Ann.Chem.l977, 924-947), sucks Of precipitated salts and gives the solution at 5-10 ° C to a with 15 ml triethylamine neutralized suspension of 25 g CP-6 in 150 ml of acetonitrile. After the decay of the exothermic reaction The suspension is heated for 2 hours on reflux and allowed to cool overnight. It sucks on a suction filter, the polymer is washed with methanol and dried in vacuo. You get an odorless powder that is in water under neutral reaction is suspendable.

CPT-7: Thiophosphoryl-thioharnstoff-modifiziertes Allylamincopolymer (vernetzt, carboxylgruppenhaltig)CPT-7: Thiophosphoryl thiourea modified Allylamine copolymer (crosslinked, containing carboxyl groups)

Die Herstellung von CPT-6 aus CP-6 wird mit einer Lösung von 0,05 mol Diethoxyphosphorylisothiocyanat wiederholt, die aus äquimolaren Mengen Na-Diethyldithiophosphat und Chlorcyan in Dichlormethan/Acetonitril hergestellt wurde. Die erhaltene Suspension wird unter Rühren 4 Stunden auf Rückfluß erhitzt. Man saugt nach Stehen über Nacht auf einer Nutsche ab, wäscht das Polymer zweimal mit je 50 ml Methanol und trocknet im Vakuum. Man erhält 28g eines gelblichen Pulvers.The Preparation of CPT-6 from CP-6 is performed with a solution of 0.05 moles of diethoxyphosphoryl isothiocyanate repeated, from equimolar Amounts of Na diethyl dithiophosphate and cyanogen chloride in dichloromethane / acetonitrile. The The suspension obtained is heated with stirring for 4 hours at reflux. you sucks over after standing Night on a nutsche, washes the polymer twice with 50 ml of methanol and dried in vacuo. You get 28g of a yellowish powder.

CPT-8: Dithiocarbamatmodifiziertes Allylamincopolymer (vernetzt, carboxylgruppenfrei)CPT-8: dithiocarbamate modified Allylamine copolymer (crosslinked, carboxyl group-free)

28,5 g CP-7 werden in 100 ml Methanol suspendiert. Man gibt unter Rühren 2,5g KOH zur Suspension, rührt 15 Minuten, saugt das Polymer ab, wäscht mit 50 ml Wasser und 50 ml Methanol, redispergiert in 100 ml Isopropanol, gibt 9 ml Schwefelkohlenstoff zu und tropft eine Lösung von 2,8 g KOH in 75 ml Methanol zu. Die gelbgefärbte Suspension wird 1 Stunde gerührt, abgesaugt und mit Methanol gewaschen. Das Polymer zeigt in Wasser alkalische Reaktion, geht jedoch nicht in Lösung.28.5 g CP-7 are suspended in 100 ml of methanol. With stirring, 2.5 g KOH to the suspension, stirring 15 minutes, the polymer sucks, washed with 50 ml of water and 50 ml of methanol, redispersed in 100 ml of isopropanol, gives 9 ml of carbon disulfide and drips a solution of 2.8 g of KOH in 75 ml of methanol. The yellow-colored suspension is 1 hour touched, filtered off with suction and washed with methanol. The polymer shows in water alkaline reaction, but does not dissolve.

CPT-9:CPT-9:

Man suspendiert 35 g Copolymer CP-7 (vernetztes amphoteres Copolymer) in 150 ml Acetonitril und gibt nacheinander 12 ml Triethylamin und 13 g frisch destilliertes Ethoxycarbonylisothiocyanat zu. Man rührt 1 Stunde bei 50-60°C, läßt erkalten, saugt ab, wäscht mit Methanol und trocknet im Vakuum. Man erhält 38g thioharnstoffmodifiziertes Polymer in Form eines weißen wasserunlöslichen Pulvers.you 35 g copolymer CP-7 (crosslinked amphoteric copolymer) suspended in 150 ml of acetonitrile and are successively 12 ml of triethylamine and 13 g of freshly distilled ethoxycarbonylisothiocyanate. It is stirred for 1 hour at 50-60 ° C, lets cool, sucks, washes with methanol and dried in vacuo. This gives 38 g of thiourea-modified Polymer in the form of a white water Powder.

CPT-10:CPT-10:

  • wird analog CPT-1 erhalten, jedoch mit folgenden Unterschieden: es werden 20 g Diallylammonium-copolymer CP-14 eingesetzt und durch Rühren mit einem Überschuß Triethylamin neutralisiert. Das erhaltene Copolymer wird in 150 ml Acetonitril mit einem Überschuß an Allylisothiocyanat zwei Stunden gekocht, nach Abkühlen auf Raumtemperatur abgesaugt, mit Methanol gewaschen und getrocknet.is obtained analogously to CPT-1, but with the following differences: 20 g of diallyl ammonium copolymer CP-14 are used and stir with an excess of triethylamine neutralized. The resulting copolymer is dissolved in 150 ml of acetonitrile with an excess of allyl isothiocyanate cooked for two hours, after cooling filtered off with suction to room temperature, washed with methanol and dried.

Man erhält 23 g eines weißen, in Wasser unlöslichen Copolymeren, dessen Quellfähigkeit gegenüber dem Ausgangspolymer geringfügig erhöht ist.you receives 23 g of a white, insoluble in water Copolymers whose swellability compared to the Output polymer slightly elevated is.

5.3. Anwendungsbeispiele: Metallextraktion mit erfindungsgemäßen thiocarbamatmodifizierten Copolymeren:5.3. Application examples: Metal extraction with thiocarbamate modified according to the invention copolymers:

Beispiel A:Example A:

Entfernung von gelöstem Kupfer aus wäßriger Lösung (25 mg CuSO4 × 5H2O = 0,10 mmol pro 1000 ml):
In je 1000 ml Kupfersulfatlösung werden werden je 2g eines der nachfolgenden Copolymeren eingerührt. Nach 5 Minuten wird die Lösung über eine Glasfritte abgesaugt und der jeweilige Kupfergehalt bestimmt.
Removal of dissolved copper from aqueous solution (25 mg CuSO 4 × 5H 2 O = 0.10 mmol per 1000 ml):
2 g of one of the following copolymers are stirred into each 1000 ml of copper sulfate solution. After 5 minutes, the solution is filtered off with suction through a glass frit and the respective copper content is determined.

  • CPT-1 (je 2g/1000ml Lösung 1)CPT-1 (per 2g / 1000ml solution 1)
  • CPT-2 (je 2g/1000ml Lösung 2)CPT-2 (2g / 1000ml solution each 2)
  • CPT-3 (je 2g/1000ml Lösung 3)CPT-3 (2g / 1000ml solution each 3)

Der Restgehalt an Cu beträgt für
Lösung 1: 0,1 mg Cu/1000 ml
Lösung 2: < 0,05 mg Cu1000 ml
Lösung 3: 0,14 mg Cu/1000 ml
d.h. das gelöste Kupfer wird zu mehr als 90% entfernt
The residual content of Cu is for
Solution 1: 0.1 mg Cu / 1000 ml
Solution 2: <0.05 mg Cu1000 ml
Solution 3: 0.14 mg Cu / 1000 ml
ie the dissolved copper is removed by more than 90%

Beispiel B:Example B:

Entfernung von gelöstem Cadmium aus wäßriger Lösung:distance of solved Cadmium from aqueous solution:

Es werden 6000 ml Cadmiumsulfatlösung mit einem Gehalt von 5 mg CdSO4 = 0,024 mmol/1000 ml hergestellt, in 3 Teile zu je 2000 ml geteilt, jeweils mit Pufferlösung auf pH=2, pH=4 und pH=6 eingestellt und halbiert. In je 1000 ml Cadmiumsulfatlösung werden werden je 1g thiocarbamatmodifiziertes Copolymer eingerührt.
Lösungen 4/1-3: CPT-5 (je 1mg Cd/1000ml)
Lösungen 5/1-3: CPT-8 (je 1mg Cd/1000ml)
6000 ml of cadmium sulfate solution containing 5 mg of CdSO 4 = 0.024 mmol / 1000 ml are prepared, divided into 3 parts of 2000 ml each, adjusted in each case with buffer solution to pH = 2, pH = 4 and pH = 6 and halved. 1 g of thiocarbamate-modified copolymer are stirred into 1000 ml each of cadmium sulfate solution.
Solutions 4 / 1-3: CPT-5 (1mg cd / 1000ml each)
Solutions 5 / 1-3: CPT-8 (1mg cd / 1000ml each)

Nach 25 Minuten Stehzeit wird die Lösung über eine Glasfritte abgesaugt und der Cadmiumgehalt bestimmt. Er beträgt für Lösung 4/1: pH = 2 0,051 mg Cd/1000 ml Lösung 4/2: pH = 4 0,027 mg Cd/1000 ml Lösung 4/3: pH = 6 0,027 mg Cd/1000 ml Lösung 5/1: pH = 2 0,05 mg Cd/1000 ml Lösung 5/2: pH = 4 0,011 mg Cd/1000 ml Lösung 5/3: pH = 6 0,022 mg Cd/1000 ml After 25 minutes of standing time, the solution is filtered off with suction through a glass frit and the cadmium content is determined. He is for Solution 4/1: pH = 2 0.051 mg Cd / 1000 ml Solution 4/2: pH = 4 0.027 mg Cd / 1000 ml Solution 4/3: pH = 6 0.027 mg Cd / 1000 ml Solution 5/1: pH = 2 0.05 mg Cd / 1000 ml Solution 5/2: pH = 4 0.011 mg Cd / 1000 ml Solution 5/3: pH = 6 0.022 mg Cd / 1000 ml

Das gelöste Cadmium wird somit zu mehr als 95% entfernt.The dissolved Cadmium is thus removed by more than 95%.

Beispiel C:Example C:

Entfernung von gelöstem Arsentrioxid aus wäßriger Lösungdistance of solved Arsenic trioxide from aqueous solution

6000 ml einer vorbereiteten As2O3-Lösung mit einem Gehalt von 2 mg As2O3 = 0,0101 mmol/1000 ml werden in drei Teile zu je 2000 ml geteilt und mit Pufferlösungen auf pH=2, pH=4, pH=6 eingestellt. Davon werden durch Halbieren insgesamt 6 Lösungen zu je 1000 ml hergestellt.6000 ml of a prepared As 2 O 3 solution containing 2 mg of As 2 O 3 = 0.0101 mmol / 1000 ml are divided into three parts of 2000 ml each and adjusted with buffer solutions to pH = 2, pH = 4, pH = 6 is set. Of these, a total of 6 solutions of 1000 ml each are prepared by halving.

In je 1000 ml Arseniklösung werden werden je 1g thiocarbamatmodifiziertes Copolymer eingerührt.In 1000 ml each of arsenic solution are stirred per 1 g thiocarbamate-modified copolymer.

  • Lösungen 6/1-3: CPT-5 (je 1g/1000ml Lösung)solutions 6 / 1-3: CPT-5 (per 1g / 1000ml solution)
  • Lösungen 7/1-3: CPT-7 (je lg/1000ml Lösung)solutions 7 / 1-3: CPT-7 (per lg / 1000ml solution)

Der pH-Wert der Lösungen 6/2, 6/3, 7/2 und 7/3 wird mit 0,01m Pufferlösung nachgestellt. Die entstandenen Suspensionen werden durch Einblasen von Luft gerührt. Nach einer Stunde werden die Lösungen jeweils über eine Glasfritte abgesaugt. Der verbleibende Arsengehalt wird mittels ICP-MS bestimmt.Of the pH of the solutions 6/2, 6/3, 7/2 and 7/3 are readjusted with 0.01m buffer solution. The resulting Suspensions are stirred by blowing in air. After an hour will be the solutions each over vacuumed a glass frit. The remaining arsenic content is determined by ICP-MS determined.

Er beträgt für Lösung 6/1: pH = 2 0,018 mg As/1000 ml Lösung 6/2: pH = 4 0,005 mg As/1000 ml Lösung 6/3: pH = 6 0,015 mg As/1000 ml Lösung 7/1: pH = 2 0,025 mg As/1000 ml Lösung 7/2: pH = 4 <0,005 mg As/1000 ml Lösung 7/3: pH = 6 <0,01 mg As/1000 ml He is for Solution 6/1: pH = 2 0.018 mg As / 1000 ml Solution 6/2: pH = 4 0.005 mg As / 1000 ml Solution 6/3: pH = 6 0.015 mg As / 1000 ml Solution 7/1: pH = 2 0.025 mg As / 1000 ml Solution 7/2: pH = 4 <0.005 mg As / 1000 ml Solution 7/3: pH = 6 <0.01 mg As / 1000 ml

Das bedeutet, daß es mit den erfindungsgemäßen Polymeren möglich ist, in einem einfachen Arbeitsgang arsenbelastetes Wasser bis auf Trinkwasserqualität (WHO-Standard < 0,01 mg As/1000 ml) zu reinigen.The means it with the polymers according to the invention possible is, in a simple operation arsenbelastetes water up drinking water quality (WHO standard <0.01 mg As / 1000 ml).

Beispiel D:Example D:

Entfernung von gelöstem Quecksilber(II)acetat (MM 318,7) aus wäßriger Lösung In je 1000 ml Quecksilberacetatlösung mit einem Gehalt von 2 mg = 0,00627 mmol/1000 ml) werden werden je 2g thiocarbamatmodifiziertes Copolymer eingerührt.
Lösung 8: CPT-2 (je 2g/1000ml)
Lösung 9: CPT-3 (je 2g/1000ml)
Lösung 10: CPT-9 (je 2g/1000ml)
Removal of dissolved mercury (II) acetate (MM 318.7) from aqueous solution In each 1000 ml of mercuric acetate solution with a content of 2 mg = 0.00627 mmol / 1000 ml) are stirred per 2 g thiocarbamatmodifiziertes copolymer.
Solution 8: CPT-2 (2g / 1000ml each)
Solution 9: CPT-3 (2g / 1000ml each)
Solution 10: CPT-9 (2g / 1000ml each)

Nach 15 Minuten Stehzeit werden die Lösungen über eine Glasfritte abgesaugt und der jeweilige Quecksilbergehalt bestimmt. Er beträgt für
Lösung 8: 0,14 mg Hg/1000 ml
Lösung 9: 0,08 mg Hg/1000 ml
Lösung 10: 0,11 mg Hg/1000 ml
d.h. das gelöste Quecksilber wird zu mehr als 90% entfernt.
After 15 minutes of standing time, the solutions are filtered off with suction through a glass frit and the respective mercury content is determined. He is for
Solution 8: 0.14 mg Hg / 1000 ml
Solution 9: 0.08 mg Hg / 1000 ml
Solution 10: 0.11 mg Hg / 1000 ml
ie the dissolved mercury is removed by more than 90%.

Claims (12)

Verfahren zur Entfernung von gelösten Schwermetallen, Übergangsmetallen und/oder Halbmetallen aus wäßrigen Lösungen, gekennzeichnet dadurch, daß die Lösung vorübergehend mit einem in Partikelform vorliegenden wasserunlöslichen hydrophilen polymeren Komplexbildner in Kontakt gebracht wird, der wiederkehrende metallkomplexbildende Struktureinheiten mindestens einer der Formeln (A'), (A'') und (B') enthält und Vernetzungsbrücken aufweist,
Figure 00330001
worin die Reste R, T und T' die nachfolgende Bedeutung haben: R: H oder ein gegebenenfalls substituierter Alkylrest; T: ein ggf. über ein elektrophiles Bindeglied mit N verbundener Rest mit mindestens einer zur Bildung von Metallchelaten befähigten Thiol- oder Thiongruppe; T': eine Thiocarbamatgruppe, ein bevorzugt über ein N-Atom angebunder heterocyclischer Rest mit mindestens einer zur Bildung von Metallchelaten befähigten Thiol- oder Thiongruppe, oder eine mit mindestens einer Thiolgruppe substituierte Alkyl- oder Arylcarbonamidgruppe.
Process for the removal of dissolved heavy metals, transition metals and / or semimetals from aqueous solutions, characterized in that the solution is temporarily contacted with a particulate water-insoluble hydrophilic polymeric complexing agent comprising recurring metal complex-forming structural units of at least one of the formulas (A '), (A '') and (B ') and has crosslinking bridges,
Figure 00330001
wherein the radicals R, T and T 'have the following meaning: R: H or an optionally substituted alkyl radical; T: an optionally connected via an electrophilic link with N rest with at least one capable of forming metal chelates thiol or thione group; T ': a thiocarbamate group, a heterocyclic radical preferably bonded via an N atom with at least one thiol or thione group capable of forming metal chelates, or an alkyl or arylcarbonamide group substituted by at least one thiol group.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in Partikelform vorliegende wasserunlösliche hydrophile polymere Komplexbildner neben weiteren copolymerisierten Monomeren mindestes 5 mol-% wiederkehrende metallkomplexbildende Struktureinheiten mindestens einer der Formeln (A'), (A'') und (B'), sowie mindestens 0,5 mol-% eines copolymerisierten Monomers enthält, welches Vernetzungsbrücken bereitstellt,
Figure 00340001
worin die Reste R, T und T'die nachfolgende Bedeutung haben: R: H oder ein gegebenenfalls substituierter Alkylrest; T: ein ggf. über ein elektrophiles Bindeglied mit N verbundener Rest mit mindestens einer zur Bildung von Metallchelaten befähigten Thiol- oder Thiongruppe; T': eine Thiocarbamatgruppe, ein bevorzugt über ein N-Atom angebunder heterocyclischer Rest mit mindestens einer zur Bildung von Metallchelaten befähigten Thiol- oder Thiongruppe, oder eine mit mindestens einer Thiolgruppe substituierte Alkyl- oder Arylcarbonamidgruppe.
Process according to Claim 1, characterized in that the water-insoluble hydrophilic polymeric complexing agent present in particulate form comprises, in addition to further copolymerized monomers, at least 5 mol% of recurring metal complex-forming structural units of at least one of the formulas (A '), (A'') and (B'), and contains at least 0.5 mol% of a copolymerized monomer which provides crosslinking bridges,
Figure 00340001
wherein the radicals R, T and T 'have the following meaning: R: H or an optionally substituted alkyl radical; T: an optionally connected via an electrophilic link with N rest with at least one capable of forming metal chelates thiol or thione group; T ': a thiocarbamate group, a heterocyclic radical preferably bonded via an N atom with at least one thiol or thione group capable of forming metal chelates, or an alkyl or arylcarbonamide group substituted by at least one thiol group.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wasserunlösliche hydrophile polymere Komplexbildner hergestellt worden ist aus einem wasserunlöslichen hydrophilen Copolymer der Formel I, -(A)m-(B)n-(C)o-(D)P-(E)q-(F)r-I worin (A), (B), (C), (D), (E) und (F) copolymerisierte Monomere bezeichnen, und m, n, o, p, q und r den relativen Anteil der Monomere am Copolymer in mol-Prozent bezeichnen, gemäß folgender Definition: A: Allylamin, ein monosubstituierte Allylamin oder Diallylamin, in freier Form oder in Form eines Salzes; B: Diacetonacrylamid; C: Acrylamid, Methacrylamid, 2-Hydroxyethylacrylat; D: Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Methacryloyloxyethansulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, in freier Form oder in Salzform; E: ein Ester der Acryl-, Methacryl-, Malein- oder Itaconsäure, N-tert.Butylacrylamid, Styrol, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylcaprolactam; F: ein Monomer, welches Vernetzungsbrücken bereitstellt; m, n: jeweils 0 – 69,5 mol-%, mit der Maßgabe, dass m + n ≥ 15 mol-%, und dass m ≥ 10 mol-%, wenn n ≤ 10 mol-%; o: 0 – 80 mol-%, p: 0 – 50 mol-%, mit der Maßgabe, dass o + p ≥ 30 mol-%; q: 0 – SO mol-%; r: 0,5 – 10 mol-%, wobei mindestens ein Drittel der copolymerisierten Monomere (A) und (B) zu den entsprechenden metallbindenden Monomeren der Formeln (A'), (A'') oder (B') umgesetzt worden ist,
Figure 00350001
worin die Reste R, T und T'die nachfolgende Bedeutung haben: R: H oder ein gegebenenfalls substituierter Alkylrest; T: ein ggf. über ein elektrophiles Bindeglied mit N verbundener Rest mit mindestens einer zur Bildung von Metallchelaten befähigten Thiol- oder Thiongruppe; T': eine Thiocarbamatgruppe, ein bevorzugt über ein N-Atom angebunder heterocyclischer Rest mit mindestens einer zur Bildung von Metallchelaten befähigten Thiol- oder Thiongruppe, oder eine mit mindestens einer Thiolgruppe substituierte Alkyl- oder Arylcarbonamidgruppe.
A method according to claim 1, characterized in that the water-insoluble hydrophilic polymeric complexing agent has been prepared from a water-insoluble hydrophilic copolymer of the formula I, - (A) m - (B) n - (C) o - (D) P - (E) q - (F) r -I wherein (A), (B), (C), (D), (E) and (F) denote copolymerized monomers, and m, n, o, p, q and r denote the relative proportion of the monomers on the copolymer in molar Percent, according to the following definition: A: allylamine, a monosubstituted allylamine or diallylamine, in free form or in the form of a salt; B: diacetone acrylamide; C: acrylamide, methacrylamide, 2-hydroxyethyl acrylate; D: acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, methacryloyloxyethanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, in free form or in salt form; E: an ester of acrylic, methacrylic, maleic or itaconic acid, N-tert-butylacrylamide, styrene, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam; F: a monomer which provides crosslinkers; m, n: each 0 - 69.5 mol%, with the proviso that m + n ≥ 15 mol%, and that m ≥ 10 mol%, when n ≤ 10 mol%; o: 0 - 80 mol%, p: 0 - 50 mol%, with the proviso that o + p ≥30 mol%; q: 0 - SO mol%; r: 0.5-10 mol%, wherein at least one third of the copolymerized monomers (A) and (B) has been converted to the corresponding metal-binding monomers of the formulas (A '), (A ") or (B') .
Figure 00350001
wherein the radicals R, T and T 'have the following meaning: R: H or an optionally substituted alkyl radical; T: an optionally connected via an electrophilic link with N rest with at least one capable of forming metal chelates thiol or thione group; T ': a thiocarbamate group, a heterocyclic radical preferably bonded via an N atom with at least one thiol or thione group capable of forming metal chelates, or one having at least one Thiol group substituted alkyl or arylcarbonamide group.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das dem wasserunlöslichen hydrophilen polymeren Komplexbildner zugrundeliegende Copolymer I aus einem Comonomerengemisch hergestellt wurde, das 0,5 – 10 mol-% Hydroxymethylacrylamid, Methoxymethylacrylamid, Hydroxymethylmethacrylamid, Methoxymethyl methacrylamid oder Methylen-bis-acrylamid als vernetzungsbrücken-bildendes Comonomer enthält.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the the water-insoluble hydrophilic polymeric complexing agent underlying copolymer I from a Comonomer mixture containing 0.5-10 mol% hydroxymethylacrylamide, Methoxymethylacrylamide, hydroxymethylmethacrylamide, methoxymethylmethacrylamide or methylene-bis-acrylamide as a crosslinking-bridging comonomer. Hydrophiler polymerer Komplexbildner in Form feinteiliger filtrierbarer und durch Vernetzung wasserunlöslicher Partikel, gekennzeichnet durch die Formel I, -(A)m-(B)n-(C)o-(D)p-(E)q-(F)r-I worin (a), (B), (C), (D), (E) und (F) copolymersierte Monomere, und m, n, o, p, q und r den relativen Anteil des Monomeren am Copolymer in mol-Prozent bezeichnen, gemäß folgender Definition: A: Allylamin, ein monosubstituiertes Allylamin, oder Diallylamin, in freier Form oder in Form eines Salzes; B: Diacetonacrylamid; C: Acrylamid, Methacrylamid, 2-Hydroxyethylacrylat; D: Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Methacryloyloxyethansulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Acrylamidomethansulfonsäure, Acrylamidomethanphosphonsäure, ggf. einfach verestert, sowie N-Acryloyltaurin in freier Form oder in Salzform: E: ein Ester der Acryl-, Methacryl-, Malein- oder Itaconsäure, N-tert.Butylacrylamid, Styrol, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylcaprolactam; F: ein bifunktionelles, trifunktionelles oder tetrafunktionelles Monomer aus der Reihe der Acrylamide, Methacrylamide, Acrylester, Methacrylester; m, n: jeweils 0 – 69,5 mol-%, mit der Maßgabe, dass m + n ≥ 15 mol-%, und dass m ≥ 10 mol-%, wenn n ≤ 10 mol-%; o: 0 – 80 mol-%, p: 0 – 50 mol--%, mit der Maßgabe, dass o + p ≥ 30 mol-%; q: 0 – 50 mol-%; r: 0,5 – 10 mol-%, worin mindestens ein Drittel der copolymerisierten Monomere (A) und (B) zu den entsprechenden metallbindenden Monomeren der Formeln (A'), (A'') oder (B') umgesetzt worden ist,
Figure 00370001
worin die Reste R, T und T'die nachfolgende Bedeutung haben: R: H oder ein gegebenenfalls substituierter Alkylrest; T: ein ggf. über ein elektrophiles Bindeglied mit N verbundener Rest mit mindestens einer zur Bildung von Metallchelaten befähigten Thiol- oder Thiongruppe; T': eine Thiocarbamatgruppe, ein bevorzugt über ein N-Atom angebunder heterocyclischer Rest mit mindestens einer zur Bildung von Metallchelaten befähigten Thiol- oder Thiongruppe, oder eine mit mindestens einer Thiolgruppe substituierte Alkyl- oder Arylcarbonamidgruppe.
Hydrophilic polymeric complexing agent in the form of finely divided filterable and by crosslinking water-insoluble particles, characterized by the formula I, - (A) m - (B) n - (C) o - (D) p - (E) q - (F) r -I wherein (a), (B), (C), (D), (E) and (F) copolymerized monomers, and m, n, o, p, q and r the relative proportion of the monomer to the copolymer in mol percent according to the following definition: A: allylamine, a monosubstituted allylamine, or diallylamine, in free form or in the form of a salt; B: diacetone acrylamide; C: acrylamide, methacrylamide, 2-hydroxyethyl acrylate; D: acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, methacryloyloxyethanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, acrylamidomethanesulfonic acid, acrylamidomethanephosphonic acid, optionally monounsaturated, and N-acryloyltaurine in free form or in salt form: E: an ester of acrylic -, methacrylic, maleic or itaconic acid, N-tert-butylacrylamide, styrene, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam; F: a bifunctional, trifunctional or tetrafunctional monomer from the series of acrylamides, methacrylamides, acrylic esters, methacrylic esters; m, n: each 0 - 69.5 mol%, with the proviso that m + n ≥ 15 mol%, and that m ≥ 10 mol%, when n ≤ 10 mol%; o: 0 - 80 mol%, p: 0 - 50 mol%, with the proviso that o + p ≥30 mol%; q: 0-50 mol%; r: 0.5-10 mol%, wherein at least one third of the copolymerized monomers (A) and (B) has been converted to the corresponding metal-binding monomers of the formulas (A '), (A ") or (B') .
Figure 00370001
wherein the radicals R, T and T 'have the following meaning: R: H or an optionally substituted alkyl radical; T: an optionally connected via an electrophilic link with N rest with at least one capable of forming metal chelates thiol or thione group; T ': a thiocarbamate group, a heterocyclic radical preferably bonded via an N atom with at least one thiol or thione group capable of forming metal chelates, or an alkyl or arylcarbonamide group substituted by at least one thiol group.
Hydrophiler polymerer Komplexbildner nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß er aus einem vernetzten Copolymer der Formel I hergestellt wurde entspricht und folgende copolymerisierte Comonomere enthält: (A) Allylammoniumchlorid oder Diallylammoniumchlorid in einem molaren Anteil zwischen 20 und 50 mol-%, (C) Acrylamid in einem molaren Anteil zwischen 30 und 50 mol-%, (D) Acrylsäure oder Methacrylsäure in einem molaren Anteil zwischen 0 und 35 mol-% (E) Butylacrylat in einem molaren Anteil zwischen 0 und 15 mol-%, sowie (F) N,N-Methylen-bis-acrylamid in einem Anteil zwischen 1 und 5 mol-%.A hydrophilic polymeric complexing agent as claimed in claim 5, characterized in that it is prepared from a crosslinked copolymer of formula I and contains the following copolymerized comonomers: (A) allylammonium chloride or diallylammonium chloride in a molar fraction of between 20 and 50 mol%, (C) acrylamide in a molar fraction between 30 and 50 mol%, (D) acrylic acid or methacrylic acid in a molar fraction between 0 and 35 mol% (E) butyl acrylate in a molar proportion between 0 and 15 mol%, and (F) N, N-methylene-bis-acrylamide in an amount between 1 and 5 mol%. Hydrophiler polymerer Komplexbildner nach einem der Ansprüche 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die freien Aminogruppen des zugrundeliegenden Copolymers der Formel I zu mindestens einem Drittel mit einem aliphatischen Isothiocyanat zu Thioharnstoffgruppen umgesetzt worden sind.A hydrophilic polymeric complexing agent according to any one of claims 5 and 6, characterized in that the free amino groups of the underlying copolymer of the formula I at least one third with an aliphatic isothiocyanate have been converted to thiourea groups. Hydrophiler polymerer Komplexbildner nach einem der Ansprüche 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die freien Aminogruppen des zugrundeliegenden Copolymers der Formel I zu mindestens einem Drittel mit einem niederen Acyl- oder Alkoxycarbonylisothiocyanat, welches nicht mehr als 7 C-Atome enthält, zu Thioharnstoffgruppen umgesetzt worden sind.A hydrophilic polymeric complexing agent according to any one of claims 5 and 6, characterized in that the free amino groups of the underlying copolymer of the formula I at least one third with a lower acyl or alkoxycarbonyl isothiocyanate, which contains not more than 7 carbon atoms, to thiourea groups have been implemented. Hydrophiler polymerer Komplexbildner nach einem der Ansprüche 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die freien Aminogruppen des zugrundeliegenden Copolymers der Formel I zu mindestens einem Drittel mit einem niederen Alkoxythiocarbonyl- oder Dialkylcarbamoylisothiocyanat, welches nicht mehr als 8 C-Atome enthält, zu Thioharnstoffgruppen umgesetzt worden sind.A hydrophilic polymeric complexing agent according to any one of claims 5 and 6, characterized in that the free amino groups of the underlying copolymer of the formula I at least one-third with a lower alkoxythiocarbonyl or dialkylcarbamoyl isothiocyanate containing not more than 8 carbon atoms contains have been converted to thiourea groups. Hydrophiler polymerer Komplexbildner nach einem der Ansprüche 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die freien Aminogruppen des zugrundeliegenden Copolymers der Formel I zu mindestens einem Drittel mit Methansulfonylisothiocyanat oder einem niederen Dialkylphosphorylisothiocyanat, welches nicht mehr als 7 C-Atome enthält, zu Thioharnstoffgruppen umgesetzt worden sind.A hydrophilic polymeric complexing agent according to any one of claims 5 and 6, characterized in that the free amino groups of the underlying copolymer of the formula I at least one-third with methanesulfonyl isothiocyanate or a lower Dialkylphosphorylisothiocyanat, which is no longer contains 7 C atoms, have been converted to thiourea groups. Hydrophiler polymerer Komplexbildner nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die metallkomplexbildende Gruppe durch Umsetzung der Ketogruppe aus dem molaren Anteil an Diacetonacrylamid (Comonomer B) des Copolymers der Formel I mit einem offenkettigen oder cyclischen Hydrazinderivat hergestellt wird, das eine freie N-Aminogruppe und mindestens eine zur Bildung von Metallchelaten befähigte Thiol- oder Thiongruppe enthält.Hydrophilic polymeric complexing agent according to claim 5 in that the metal complex-forming group by reaction of the keto group the molar proportion of diacetone acrylamide (comonomer B) of the copolymer of the formula I with an open-chain or cyclic hydrazine derivative which is a free N-amino group and at least one Thiol or thione group capable of forming metal chelates contains. Hydrophiler polymerer Komplexbildner nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die metallkomplexbildende Gruppe durch Umsetzung der Ketogruppe aus dem molaren Anteil an Diacetonacrylamid (Comonomer B) des Copolymers der Formel I mit einem offenkettigen oder cyclischen Hydrazinderivat hergestellt wird, das eine freie N-Aminogruppe und in Nachbarschaft dazu eine zur Bildung von Metallchelaten befähigte heterocyclische Thiol- oder Thiongruppe enthält.Hydrophilic polymeric complexing agent according to claim 2 in that the metal complex-forming group by reaction of the keto group the molar proportion of diacetone acrylamide (comonomer B) of the copolymer of the formula I with an open-chain or cyclic hydrazine derivative which is a free N-amino group and in the vicinity to a heterocyclic thiol or thione group capable of forming metal chelates contains.
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