Claims (46)
1. Устойчивый и регенерируемый иммобилизованный аминовый сорбент, отличающийся сочетанием ковалентно иммобилизованного полиамина с эпоксисиланом.1. Stable and regenerated immobilized amine sorbent characterized by the combination of covalently immobilized polyamine with epoxysilane.
2. Иммобилизованный аминовый сорбент, дополнительно включающий в котором полиамин представляет собой полиэтиленимин с Mw, лежащим в диапазоне от, примерно, 400 до, примерно, 1000000.2. An immobilized amine sorbent further comprising wherein the polyamine is a polyethyleneimine with an Mw ranging from about 400 to about 1,000,000.
3. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 1, в котором полиамин выбран из группы, состоящей из полиэтиленимина (Mw=400-1000000), этилендиамина, диэтилентриамина, триэтилентетрамина, тетраэтиленпентамина, пентаэтиленгексамина, гексаэтиленгептамина, 1,3-циклогексанбис(метиламин)а, 4,4′-метиленбис(циклогексиламин)а, 3,3′-метилендианилина, o-фенилендиамина, м-фенилендиамина, п-фенилендиамина, трис(2-аминоэтил)амина, п-ксилилендиамина, 4-хлор-o-фенилендиамина, н,н′-диметил-1,3-пропандиамина, н,н′-дифенил-п-фенилендиамина, н,н′-диизопропил-1,3-пропандиамина, поливиниламина, полиаллиламина.3. The immobilized amine sorbent according to claim 1, in which the polyamine is selected from the group consisting of polyethyleneimine (Mw=400-1000000), ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, hexaethyleneheptamine, 1,3-cyclohexanebis(methylamine)a, 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine)a, 3,3'-methylenedianiline, o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, tris(2-aminoethyl)amine, p-xylylenediamine, 4-chloro-o-phenylenediamine, n,n'-dimethyl-1,3-propanediamine, n,n'-diphenyl-p-phenylenediamine, n,n'-diisopropyl-1,3-propanediamine, polyvinylamine, polyallylamine.
4. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 1, в котором эпоксисилан представляет собой 2-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриметоксисилан (ECTMS).4. The immobilized amine sorbent according to claim 1, wherein the epoxysilane is 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS).
5. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 1, в котором иммобилизованный полиамин в сочетании с эпоксисиланом имеет форму либо кусков и частиц чистого полимера, либо иммобилизованного аминового сорбента, нанесенного в качестве функционального компонента на подложку из оксида кремния.5. An immobilized amine sorbent according to claim 1, wherein the immobilized polyamine in combination with epoxysilane is in the form of either pure polymer lumps and particles or an immobilized amine sorbent deposited as a functional component on a silicon oxide substrate.
6. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 1, дополнительно включающий завершенный моноэпоксидом или диэпоксидом полидиметилсилоксан, такой как MCR-E11 PDMS или аминосилан.6. The immobilized amine sorbent of claim 1 further comprising a monoepoxide or diepoxide terminated polydimethylsiloxane such as MCR-E11 PDMS or aminosilane.
7. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 6, в котором аминосилан выбран из группы, состоящей из 3-аминопропилтриметоксисилана (APTMS), н-(3-триметоксисилил)пропил)этилендиамина (TMPED) и н-(3-триметоксисилилпропил)диэтилентриамина (TMPDET).7. The immobilized amine sorbent of claim 6, wherein the aminosilane is selected from the group consisting of 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), n-(3-trimethoxysilyl)propyl)ethylenediamine (TMPED), and n-(3-trimethoxysilylpropyl)diethylenetriamine (TMPDET). ).
8. Устойчивый и регенерируемый иммобилизованный аминовый сорбент, отличающийся наличием пористой поперечносшитой полимерной сети, состоящей из полиаминов в сочетании с ковалентными сшивающими агентами.8. Stable and regenerable immobilized amine sorbent, characterized by the presence of a porous cross-linked polymer network consisting of polyamines in combination with covalent cross-linking agents.
9. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 8, в котором пористая поперечносшитая полимерная сеть представляет собой амино-эпоксидный монолит.9. An immobilized amine sorbent according to claim 8, wherein the porous cross-linked polymer network is an amine-epoxy monolith.
10. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 9, в котором ковалентный сшивающий агент для монолита выбран из группы, состоящей из диэпоксида, такого как диглицидиловый эфир бисфенила А, триэпоксида, такого как н-н-диглицидил-4-глицидилоксианилин, и тетраэпоксида, такого как 4,4′-метиленбис(н,н-диглицидиланилин).10. The immobilized amine sorbent of claim 9 wherein the covalent crosslinker for the monolith is selected from the group consisting of a diepoxide such as bisphenyl A diglycidyl ether, a triepoxide such as n-n-diglycidyl-4-glycidyloxyaniline, and a tetraepoxide such as as 4,4'-methylenebis(n,n-diglycidylaniline).
11. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 9, в котором монолит иммобилизован на оксиде кремния.11. An immobilized amine sorbent according to claim 9, in which the monolith is immobilized on silicon oxide.
12. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 8, в котором пористая полимерная сеть представляет собой гидрогель на основе акриламида.12. An immobilized amine sorbent according to claim 8, wherein the porous polymer network is an acrylamide-based hydrogel.
13. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 12, в котором гидрогель на основе акриламида представляет собой органический гидрогель акриламида, не содержащий частиц оксида кремния.13. The immobilized amine sorbent of claim 12 wherein the acrylamide hydrogel is an organic acrylamide hydrogel free of silica particles.
14. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 11, в котором гидрогель на основе акриламида представляет собой гибридный органический/неорганический гидрогель акриламида, содержащий частицы оксида кремния в полимерной сети, а также выполняющие роль подложки, которая содержит гидрогель.14. An immobilized amine sorbent according to claim 11, wherein the acrylamide-based hydrogel is a hybrid organic/inorganic acrylamide hydrogel containing silica particles in a polymer network, and also acting as a substrate that contains the hydrogel.
15. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 12, в котором гидрогель на основе акриламида синтезирован путем термополимеризации акриламида на полимерной цепи PEI с н,н′-метилен-бисакриламидом.15. An immobilized amine sorbent according to claim 12, in which the acrylamide-based hydrogel is synthesized by thermopolymerization of acrylamide on a PEI polymer chain with n,n'-methylene-bisacrylamide.
16. Иммобилизованный аминовый сорбент по п. 8, в котором полиамин выбран из группы, состоящей из полиэтиленимина с Mw, лежащем в диапазоне от, примерно, 400 до, примерно, 1000000, этилендиамина, диэтилентриамина, триэтилентетрамина, тетраэтиленпентамина, пентаэтиленгексамина, гексаэтиленгептамина, 1,3-циклогексанбис(метиламин)а, 4,4′-метиленбис(циклогексиламин)а, 3,3′-метилендианилина, o-фенилендиамина, м-фенилендиамина, п-фенилендиамина, трис(2-аминоэтил)амина, п-ксилилендиамина, 4-хлор-o-фенилендиамина, н,н′-диметил-1,3-пропандиамина, н,н′-дифенил-п-фенилендиамина, н,н′-диизопропил-1,3-пропандиамина, поливиниламина, полиаллиламина.16. The immobilized amine sorbent of claim 8, wherein the polyamine is selected from the group consisting of polyethyleneimine with an Mw ranging from about 400 to about 1,000,000, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, hexaethyleneheptamine, 1 ,3-cyclohexanebis(methylamine)a, 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine)a, 3,3'-methylenedianiline, o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, tris(2-aminoethyl)amine, p-xylylenediamine , 4-chloro-o-phenylenediamine, n,n'-dimethyl-1,3-propanediamine, n,n'-diphenyl-p-phenylenediamine, n,n'-diisopropyl-1,3-propanediamine, polyvinylamine, polyallylamine.
17. Способ изготовления композиции устойчивого регенерируемого иммобилизованного аминового сорбента, включающий:17. A method for manufacturing a composition of a stable regenerated immobilized amine sorbent, including:
выбор некоторого количества различных полиаминов и эпоксисилана;selection of a number of different polyamines and epoxysilane;
соединение выбранных количеств различных полиамнов с эпоксисиланом с образованием сорбента.combining selected amounts of various polyamines with epoxysilane to form a sorbent.
18. Способ по п. 17, в котором количество различных полиаминов и эпоксисиланов выбрано на основании, по меньшей мере, количества подлежащих улавливанию редкоземельных элементов REE).18. The method of claim 17, wherein the amount of various polyamines and epoxysilanes is selected based on at least the amount of REEs to be captured.
19. Способ по п. 17, в котором полиамин выбран из группы, состоящей из полиэтиленимина с Mw от 400 до 1000000, этилендиамина, диэтилентриамина, триэтилентетрамина, тетраэтиленпентамина, пентаэтиленгексамина, гексаэтиленгептамина, 1,3-циклогексанбис(метиламин)а, 4,4′-метиленбис(циклогексиламин)а, 3,3′-метилендианилина, o-фенилендиамина, м-фенилендиамина, п-фенилендиамина, трис(2-аминоэтил)амина, п-ксилилендиамина, 4-хлор-o-фенилендиамина, н,н′-диметил-1,3-пропандиамина, н,н′-дифенил-п-фенилендиамина, н,н′-диизопропил-1,3-пропандиамина, поливиниламина, полиаллиламина.19. The method of claim 17, wherein the polyamine is selected from the group consisting of polyethyleneimine with Mw from 400 to 1,000,000, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, hexaethyleneheptamine, 1,3-cyclohexanebis(methylamine)a, 4,4 ′-methylenebis(cyclohexylamine)a, 3,3′-methylenedianiline, o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, tris(2-aminoethyl)amine, p-xylylenediamine, 4-chloro-o-phenylenediamine, n,n '-dimethyl-1,3-propanediamine, n,n'-diphenyl-p-phenylenediamine, n,n'-diisopropyl-1,3-propanediamine, polyvinylamine, polyallylamine.
20. Способ по п. 17, в котором эпоксисилан представляет собой 2-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриметоксисилан.20. The method of claim 17 wherein the epoxysilane is 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane.
21. Способ по п. 17, дополнительно включающий соединение оксида кремния с выбранными количествами различных полиамнов с эпоксисиланом.21. The method of claim 17, further comprising combining silica with selected amounts of various polyamines with epoxysilane.
22. Способ по п. 17, дополнительно включающий аминосилан.22. The method of claim 17 further comprising an aminosilane.
23. Способ по п. 22, в котором аминосилан выбран из группы, состоящей из 3-аминопропилтриметоксисилана (APTMS), н-(3-триметоксисилил)пропил)этилендиамина (TMPED) и н-(3-триметоксисилилпропил)диэтилентриамина (TMPDET).23. The method of claim 22 wherein the aminosilane is selected from the group consisting of 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), n-(3-trimethoxysilyl)propyl)ethylenediamine (TMPED), and n-(3-trimethoxysilylpropyl)diethylenetriamine (TMPDET).
24. Способ использования материала устойчивого регенерируемого сорбента для улавливания редкоземельного элемента (REE) из некоторого источника, при этом материал сорбента отличается сочетанием ковалентно иммобилизованного полиамина с эпоксисиланом; при этом способ включает:24. A method of using a sustainable regenerable sorbent material to capture a rare earth element (REE) from a source, wherein the sorbent material is characterized by combining a covalently immobilized polyamine with an epoxysilane; wherein the method includes:
воздействие жидкого источника на материал сорбента; иthe impact of a liquid source on the sorbent material; And
улавливание из источника, по меньшей мере, одного REE.capturing at least one REE from a source.
25. Способ по п. 24, дополнительно включающий наличие адсорбирующих REE центров внутри недорогих частиц оксида кремния.25. The method of claim 24, further comprising having REE adsorbent sites within inexpensive silica particles.
26. Способ по п. 24, дополнительно включающий высвобождение адсорбированных металлов и регенерацию материала сорбента.26. The method of claim 24, further comprising releasing adsorbed metals and regenerating the sorbent material.
27. Способ по п. 24, в котором, по меньшей мере, один REE выбран из группы, состоящей из La, Ce, Nd, Eu, Pr, Y, Dy и Yb плюс Sc и вся оставшаяся группа металлов-лантаноидов (REE; Pm, Sm, Gd, Tb, Ho, Er, Tm и Lu).27. The method of claim 24 wherein at least one REE is selected from the group consisting of La, Ce, Nd, Eu, Pr, Y, Dy, and Yb plus Sc and the rest of the lanthanide metal group (REE; Pm, Sm, Gd, Tb, Ho, Er, Tm and Lu).
28. Способ по п. 24, дополнительно включающий предварительное концентрирование, по меньшей мере, одного REE до концентрации порядка частей на миллион.28. The method of claim 24, further comprising preconcentrating the at least one REE to a concentration on the order of parts per million.
29. Способ по п. 24, дополнительно включающий селективное высвобождение критически важных тяжелых металлов из источника.29. The method of claim 24, further comprising selectively releasing critical heavy metals from the source.
30. Способ по п. 29, в котором критически важные тяжелые металлы выбраны из группы, состоящей из Pb, Cu, Zn, Fe, Al, Mn, Ni, Mg.30. The method of claim 29 wherein the critical heavy metals are selected from the group consisting of Pb, Cu, Zn, Fe, Al, Mn, Ni, Mg.
31. Способ по п. 24, в котором источник является жидким источником.31. The method of claim 24 wherein the source is a liquid source.
32. Способ по п. 31, в котором жидкий источник является водой гидроразрыва.32. The method of claim 31 wherein the liquid source is fracturing water.
33. Способ по п. 31, в котором жидкий источник является дренажом кислых шахтных вод.33. The method of claim 31 wherein the liquid source is an acid mine water drainage.
34. Способ по п. 31, дополнительно включающий улавливание, по меньшей мере, одного тяжелого металла.34. The method of claim 31, further comprising capturing at least one heavy metal.
35. Способ по п. 24, в котором, по меньшей мере, один тяжелый металл выбран из группы, состоящей из Pb, Cu, Zn, Fe, Al, Mn, Ni, Mg, La, Ce, Nd, Eu, Pr, Y, Dy и Yb плюс Sc и вся оставшаяся группа металлов-лантаноидов (REE; Pm, Sm, Gd, Tb, Ho, Er, Tm и Lu).35. The method of claim 24 wherein at least one heavy metal is selected from the group consisting of Pb, Cu, Zn, Fe, Al, Mn, Ni, Mg, La, Ce, Nd, Eu, Pr, Y, Dy and Yb plus Sc and the rest of the lanthanide metal group (REE; Pm, Sm, Gd, Tb, Ho, Er, Tm and Lu).
36. Способ использования материала устойчивого регенерируемого сорбента для улавливания некоторого элемента из некоторого источника, при этом материал сорбента отличается сочетанием ковалентно иммобилизованного полиамина с эпоксисиланом; при этом способ включает:36. A method of using a stable regenerable sorbent material to trap some element from some source, wherein the sorbent material is characterized by combining a covalently immobilized polyamine with an epoxysilane; wherein the method includes:
воздействие жидкого источника на материал сорбента; иthe impact of a liquid source on the sorbent material; And
улавливание из источника, по меньшей мере, одного природного элемента.capturing at least one natural element from a source.
37. Способ по п. 36, в котором природным элементом является барий.37. The method of claim 36 wherein the natural element is barium.
38. Способ по п. 37, в котором барий выбран из хлорида бария.38. The method of claim 37 wherein the barium is selected from barium chloride.
39. Способ по п. 36, в котором природным элементом является стронций.39. The method of claim 36 wherein the natural element is strontium.
40. Способ по п. 36, в котором стронций выбран из хлорида стронция.40. The method of claim 36 wherein the strontium is selected from strontium chloride.