LT4497B

LT4497B - Poliketvirtinė amonio druska, jos gavimo būdas ir panaudojimas

Info

Publication number: LT4497B
Application number: LT98-110A
Authority: LT
Inventors: Joana Barkauskaitė; Rima Julė Žemaitaitienė; Algirdas Žemaitaitis
Original assignee: Kauno technologijos universitetas
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 1999-05-25
Also published as: LT98110A

Description

Išradimas priklauso chemijos sričiai ir gali būti panaudotas specialiose jodo gavimo , surišimo arba nukenksminimo technologijose.

Žinoma daug gamtinių ir sintetinių polimerų, kurie sorbuoja jodą [žr. kn.: MojieKy/iapHbie KOMnJieKcti nomiMepoB/E.A. ΕβκτγροΒ, P.3. XaM3aMyjiHHa H ^p.-AJiMa-ATa: HayKa, Ka3axcKoft CCP, 1988.-C.132151]. Tačiau efektyviausių jodo sorbentų - polivinilo alkoholio, polivinilpirolidono trūkumas yra tas, jie tirpūs vandenyje, o tai trukdo juos panaudoti kietų sorbentų gamybai.

Prototipu parinktas polidimetildialilamonio chloridas (PDMDAAC1) taip pat reaguoja su jodu, nes įpylus jo į vandeninį jodo tirpalą labai paryškėja tirpalo spalva (žr. tirpalų šviesos absorbcijos spektrus, pateiktus 1 priede).

Polidimetildialilamonio chlorido kaip jodo surišėjo trūkumas yra tas, kad jis yra labai tirpus vandenyje.

Žinomas PDMDAAC1 gavimo būdas iš monomero dimetildialilamonio chlorido vandeniniuose tirpaluose neaukštose (iki 85°C) temperatūrose, inicijavimui naudojant peroksisulfatus [žr. VDR pat. Nr. 141029, TPK C 08 F126/04 (1979),VDR pat. Nr. 156979, TPK C 08 F 126/02 (1982)]. Kitų polidimetildialilamonio halogenidų sintezė iš jų monomerų yra žymiai sudėtingesnė, nes trukdo šalutinė - halogenu oksidavimo reakcija. Todėl polidimetildialilamonio bromidas, kuris irgi gerai tirpsta vandenyje, gaunamas sunkiau (žr. straipsnį: Youji Negi, Susumu Harada, and Osamu Ishizuka Cyclopolymerization of diallylamine derivatives in dimethyl sulforide // J Polymer Sci: Part A-l.- 1967.-Vol.5.- P.1951-1965 ). Literatūroje nerasta duomenų, apie polidimetildialilamonio jodidą (PDMDAAJ) ar jo gavimo būdus. Susintetinti įprastiniu radikalinės polimerizacijos būdu iš atitinkamo monomero greičiausiai negalima, nes jodido jono geba oksidintis dar didesnė nei bromido ar chlorido jonų (oksidacijos potencialai E° CI2/2CI' yra +1.36V, Br?/2Br‘ - + l,09V, M’ - +0,54V).

Šio išradimo tikslas - išplėsti jodą sorbuojančių medžiagų asortimentą, sukuriant mažai vandenyje tiųpią ir efektyviai jodą sorbuojančią medžiagą.Šis tikslas pasiekiamas, pagaminant polidimetildialilamonio jodidą.Jis gaunamas sumaišius polidimetildialilamonio chlorido ir neorganinio jodido tirpalus, esant moliniam komponentų santykiui 1:1. Mainų reakcija vyksta kambario terųperatūroje pagal'lygtį:

CH ^CH3

^CH3

C H.

Susidaro mažai tirpaus PDMDAAJ nuosėdos. Ši reakcija įrodyta nustačius išplautose ir išdžiovintose nuosėdose Kjeldalio metodu azoto kiekį, %, (rasta 5,14 %, teoriškai PDMDAAJ azoto turėtų būti 5,51 %). Tai patvirtinta chromatografijos popieriuje būdu (eliuentas - vanduo, ryškinta techniško eterio garais, o išsiskyręs jodas užtvirtintas 0,1%-tiniu krakmolo kleisteriu). Laisvi jodido jonai iš reakcijos mišinio išnešti tik naudojant KI kiekį, didesnį už stechiometrinį. Melsva jodo dėmė popieriuje identifikuota, išmatuojant leukometru (firma Kari Ceis, Jiena) šviesos atspindžio koeficientą R. Duomenys pateikti 1 lentelėje.

lentelė. Chromatografijos popieriuje duomenys, patvirtinantys lygties stechiometriją

[KI]:[PDMDAAC1]	(1-Λ)² * 2R	Δ
0	0,020	0
0,5	0,020	0
0,8	0,020	0
0,9	0,020	0
1,0	0,020	0
1,1	0,026	0,006
1,2	0,031	0,011
1,3	0,039	0,019
1,4	0,046	0,026

* - Kubelkos-Munko funkcija, rodanti spalvos intensyvumą.

Polidimetildialilamonio jodidas, gautas mainų reakcijos būdu, yra baltos spalvos smulkiadispersinė amorfinė medžiaga. 240-260°C temperatūroje skyla nesilydydama. Netirpsta įprastiniuose organiniuose tirpikliuose, silpnai brinksta metanolyje, acetone, dichloretane. Vandenyje kambario temperatūroje ištirpsta iki 0,3 g/1, tirpumas priklauso nuo polimero molekulinės masės (2 lentelė) - jai didėjant tirpumas mažėja. Ištirpinus aukštesnėje temperatūroje ir po to aušinant gaunami persotinti tirpalai, kurie lėtai drumsčiasi laike dienų ar savaičių. Prototipo - polidimetildialilamonio chlorido tirpumas yra begalinis, išdžiovintas jis godžiai sorbuoja .drėgmę, o tirpalai maišosi su vandeniu bet kokiais santykiais.

Jodo sorbcija polidimetildialilamonio jodidu taip pat priklauso nuo polimero molekulinės masės ir yra labai didelė - siekia 200% nuo jo masės. Tai patvirtina 3 lentelėje pateikti duomenys. Išlaikius PDMDAAJ miltelius uždarame inde jodu prisotintame ore (virš jodo kristalų), jų spalva kinta nuo baltos iki tamsiai rudos ir galiausiai mėlynai juodos, padidėja jų masė. Tai rodo, kad ši medžiaga gali sorbuoti jodą ir iš dujų fazės.

lentelė. Skirtingų molekulinių masių PDMDAAJ tirpumas vandenyje

M	T,°C	Ištirpusips medžiagos kiekis g/1
2700	18-20	0,3
	18-20*	12,7
	95	65,0
111900	18-20	0,15
	95	55,0

* tirpalas prisotintas virimo temperatūroje ir paliktas aušti.

lentelė. Jodo sorbcija polidimetildialilamonio jodidu iš vandeninių tirpalų ir dujų

Eilės Nr.	M	Sorbuoto jodo kiekis, g/g polimero	Masės prieaugis, %
Pagal jodo titravimo duomenis	Gravimetrinis metodas
1	2700	1,78	1,3	130
2	111900	1,97	1,99	199
3	2700	0,65	-	-

Pastaba: Nr. 1 ir 2 - pusiausvyroji jodo sorbcija iš vandeninių tirpalų; Nr. 3 - jodo sorbcija iš dujų fazės statinėse sąlygose 18-20°C temperatūroje per 19 parų.

Siūlomas jodą sorbuojančios medžiagos, polidimetildialilamonio jodido, gavimo būdas realizuojamas taip: į vandeninį PDMDAACI tirpalą maišant pilamas vandeninis neorganinio jodido (KI, NaI) tirpalas, esant veikliųjų medžiagų moliniam santykiui.l:l ir atskiriamos iškritusios nuosėdos. Kalio jodido atveju šis santykis atitinka ir masių santykį 1:1 (g-ekv PDMDAACI=162, g-ekv KI=166).

Išradimas iliustruojamas pateiktais pavyzdžiais.

Polidimetildialilamonio jodido gavimas pavyzdys

Į lOOg 27%-io pagal veikliąją medžiagą PDMDAACI (TU 6-05-2009-86) tirpalo maišant supilama 73 ml 30%-io KI (GOST 4232-74) tirpalo. Leidžiama

0,5-1 vai nusistoti, tirpalas nupilamas, nuosėdos nufiltruojamos, ir išdžiovinamos 60 - 100°C temperatūroje. Gaunamas produktas, turintis:

87,6% PDMDAAJ,

5,6% NaCl,

6,5% KC1,

0,07% Kl.

pavyzdys

Pagal 1 pavyzdį, tik gautos nuosėdos ant filtro 3 kartus praplaunamos vandeniu (po 50 ml). Gaunamas produktas, kuriame yra 98% PDMDAAJ ir apie 1,5% KClir NaCl.

pavyzdys

Pagal 2 pavyzdį, tik vietoj Kl tirpalo naudojama 77 ml 30%- tinio NaKHkO (GOST 8422-76) tirpalo.

Polidimetildialilamonio jodido panaudojimas jodo sorbcijai pavyzdys

Įbėrus Ig pagal 1 pavyzdį gauto produkto į 200 ml 0,ln jodo tirpalo, po 30 min šio halogeno koncentracija tirpale sumažėjo 3,9 kartų, o nuosėdos, jas atskyrus ir išdžiovinus, pasunkėjo 190%.

pavyzdys

Išlaikius lg pagal 1 pavyzdį gauto produkto miltelių Petri lėkštelėje virš jodokristalų sočioje jodo garų atmosferoje 18-20°C temperatūroje 19 parų, jie sorbavo apie 65% jodo nuo savo pradinės masės.

Pagal 2 ir 3 pavyzdžius gauto PDMDAAJ jodo sorbcinė geba yra labai panaši.

Pateikti pavyzdžiai patvirtina, kad sumaišius vandeninius PDMDAAC1 ir neorganinio jodido tirpalus, esant reagentų moliniam santykiui 1:1 gaunama mažai tirpi didele jodo sorbcine geba (iki 200% nuo polimero masės) pasižyminti medžiaga.

Claims

Išradimo apibrėžtis

1. Poliketvirtinė amonio druska, kurios formulė F CH— CH— CH—CH^

CH_2i CH_?

CH.

^CH3
2. Poliketvirtinės amonio druskos pagal 1 punktą gavimo būdas, besiskirian t i s tuo, kad į polidimetildialilamonio chlorido tirpalą pila neorganinio jodido tirpalus, esant komponentų molių santykiui 1:1, ir atskiria susidariusias nuosėdas.
3. Poliketvirtinės amonio druskos gavimo būdas pagal 2 punktą, besiskirian t i s tuo, kad kaip neorganinį j odidą naudoj a KI arba NaI.
4. Poliketvirtinės amonio druskos pagal 1 punktą panaudojimas jodo sugėrimui iš vandens ir dujų fazės.