RU2585020C1 - Способ получения комплексообразующего сорбента - Google Patents
Способ получения комплексообразующего сорбента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585020C1 RU2585020C1 RU2015122875/05A RU2015122875A RU2585020C1 RU 2585020 C1 RU2585020 C1 RU 2585020C1 RU 2015122875/05 A RU2015122875/05 A RU 2015122875/05A RU 2015122875 A RU2015122875 A RU 2015122875A RU 2585020 C1 RU2585020 C1 RU 2585020C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acid
- sorbent
- mixture
- copolymer
- mol
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
- B01J20/265—Synthetic macromolecular compounds modified or post-treated polymers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения сорбционных материалов и может быть использовано для извлечения и разделения благородных и тяжелых металлов. Способ синтеза комплексообразующего сорбента заключается в следующем. Проводят обработку порошкообразного сополимера стирола и дивинилбензола, содержащего аминогруппы, раствором бромянтарной кислоты в присутствии гидроксида натрия при кипячении. Вводят в смесь бромистоводородную кислоту, отделяют полученную твердую фазу, промывают и сушат. Изобретение обеспечивает увеличение сорбционной емкости продукта по отношению к металлам до 3 ммоль/г. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к области химии, химической технологии, экологии, в частности к способам получения сорбционных материалов, и может быть использовано для извлечения и разделения благородных и тяжелых металлов из технологических и сбросовых стоков, концентрирования следов ценных металлов из разбавленных сред.
Комплексообразующий сорбент состоит из сополимеров стирола с дивинилбензолом и активного сорбирующего слоя, представляющего собой иммобилизованный комплексон. Сорбент эффективен для извлечения и разделения металлов.
Известен сорбент, представляющий собой силикагель, покрытый полимером с иминодиацетатными функциональными группами (Suzuki Toshishige, Itabashi Osamu, Goto Tomio, Yokoyama Toshiro, Kimyra Tetsuo. Bull. Chem. Soc. Jap., 1987, v. 60,#8, P. 2839-2842). Для получения сорбента, активного по отношению к ионам металлов, 100 г сферических частиц силикагеля для хроматографии с удельной поверхностью 350 м2/г выдерживают в 100 мл ДМФ, содержащего 66 г хлорметилстирола, 0,7 г дивинилбензола и 1 г Ν,Ν-азобисизобутиронитрила, охлаждают ниже 0°С и отфильтровывают. Модифицированный силикагель помещают в автоклав и нагревают при 80°С в течение 5 час. Покрытые полимером гранулы промывают бензолом, высушивают и затем проводят взаимодействие с диэтилиминодиацетатом в диоксане в течение 48 час. Готовый сорбент промывают водой, этанолом, диэтиловым эфиром и сушат в вакууме. Максимальные значения СЕ составляют 0,3-0,4 ммоль/г.
Недостатком таких сорбентов является сложный метод приготовления, включающий использование токсичных реагентов и растворителей, невысокие значения СЕ из-за того, что комплексон - диэтил иминодиуксусная кислота - имеет невысокую дентатность, равную трем (две карбоксильные и одна аминная группировки).
Известен комплексообразующий сорбент на основе сополимеров стирола с активным сорбирующим слоем из комплексона - иминодиуксусной кислоты (ИДК) (Нестеренко П.Н., Шпигун О.А. Координационная химия, 2002, Т. 28, №10, С. 772-782).
Недостатком указанного сорбента является низкая сорбционная емкость (СЕ=0,03-0,13 ммоль/г) из-за того, что комплексон - иминодиуксусная кислота - имеет также невысокую дентатность, равную трем (две карбоксильные и одна аминная группировки).
Наиболее близким по техническому решению - прототипом, является комплексообразующий сорбент, полученный на сополимере стирола присоединением тетрадентатной N-(карбоксиметил)аспарагиновой кислоты (КМАК) (Рогожин C.B., Ямсков И.А., Пушкин А.С., Бельчич Л.А., Жучкова Л.Я., Даванков В.А. Известия АН СССР. Серия химическая, 1976, №10, С. 2378-2380).
Недостатком этого сорбента является невысокая сорбционная емкость (СЕ=1,5 ммоль/г) из-за того, что комплексон - КМАК - имеет небольшую дентатность, равную четырем (три карбоксильные и одна аминная группировки).
Технической задачей изобретения является увеличение сорбционной емкости по отношению к металлам.
Поставленная задача достигается тем, что способ синтеза комплексообразующего сорбента включает основу из сополимеров стирола и активный сорбирующий слой. В качестве активного сорбирующего компонента используется иминодиянтарная кислота (ИДЯК).
Для получения сорбента к активированной поверхности матрицы по аминогруппам (Схема II, С. 774, Нестеренко П.Н., Шпигун О.А. Координационная химия, 2002, т. 28, №10) прививаются по две молекулы бромянтарной кислоты (C4H5BrO4, CAS # 923-06-8) с образованием пришитого пятидентатного лиганда - иминодиянтарной кислоты (ИДЯК). Этот процесс легко осуществим в связи с тем, что в галоидокислотах атом галогена чрезвычайно склонен к реакциям обмена (Чичибабин А.Е. Основные начала органической химии, Т. 1, ГХИ, 1953, М.-Л., С. 482). Сорбционная емкость получаемого комплексообразующего сорбента СЕ=3,0 ммоль/г, что в 2 раза выше СЕ прототипа.
Эффективность предлагаемого решения определяется тем, что у закрепленного лиганда (L) ИДЯК благодаря высокой гидролитической и окислительно-восстановительной устойчивости образуются комплексы с металлами (Me) в нейтральной и кислой средах, причем строение ИДЯК и ее высокая дентатность, равная 5 (четыре карбоксильных и одна аминная группировки), обеспечивают в кислой и нейтральной средах образование строго стехиометрических комплексов с соотношением Me:L=1:1. Например, максимальное образование комплексов галлия GaL и индия InL с ИДЯК наблюдается при рН=4 для GaL (Толкачева Л.Н., Никольский В.М. Журнал физической химии, 2013, т. 87, №9, С. 1515, рис. 2) и при рН=4,5 для InL (Толкачева Л.Н., Никольский В.М. Журнал физической химии, 2013, т. 87, №9, С. 1516, рис. 3).
Об эффективности сорбентов с более высокой комплексообразующей способностью привитых комплексонов при разделении, например, близких по свойствам 3d-металлов свидетельствует более высокая разность констант устойчивости соответствующих комплексов (Табл. 1).
1 Дятлова Н.М., Темкина В.Я., Колпакова И.Д. Комплексоны, М.: Химия, 1970, С. 370-371.
2 Горелов И.П., Князева Н.Е., Никольский В.М. // Журнал неорганической химии, 2004, т. 49, №5, С. 878.
3 Никольский В.М., Князева Н.Е., Горелов И.П. // Журнал неорганической химии, 2004, т. 49, №5, С. 874.
4 Никольский В.М. Автореф. дисс. докт. хим. наук, Тверь, 2005, С. 13.
5 Толкачева Л.Н., Никольский В.М. // Вестник Казанского технологического университета, 2010, №1, С. 46.
Так, разница в устойчивости комплексов кобальта Со и никеля Ni с привитым комплексоном КМАК сорбента-прототипа ΔlgK=1,55 (lgKNiL-lgKCoL=10,25-8,70=1,55), тогда как аналогичная разница для привитого комплексона ИДЯК по предлагаемому способу ΔlgK=1,72. Еще более существенная разница в устойчивости комплексов КМАК и ИДЯК наблюдается при разделении таких металлов как медь Cu и цинк Zn (для КМАК lgKCuL-lgKZnL=10,98-8,60=1,38, а для ИДЯК lgKCuL-lgKZnL=13,92-10,30=3,62).
В качестве исходного продукта для синтеза комплексообразующего сорбента использовали сополимер стирола и дивинилбензола (СТ-ДВБ). Для закрепления двух кислотных фрагментов янтарной кислоты по аминогруппам (Нестеренко П.Н., Шпигун О.А. Координационная химия, 2002, т. 28, №10, С. 774, схема II) присоединяли по две молекулы бромянтарной кислоты:
Предлагаемое решение иллюстрируется примером.
К 5,4 г порошкообразного (растертого в ступке) сополимера СТ-ДВБ, содержащего 0,02 моль групп - NH2, добавляли раствор 3,2 г NaOH (0,08 моль) и 10 г (25% избыток от стехиометрии) бромянтарной кислоты (0,05 моль). Избыток бромянтарной кислоты необходим для компенсации частичного гидролиза этой кислоты по галогену. Смесь кипятили 10 ч. После подкисления бромистоводородной кислотой HBr до рН=4 полученный комплексообразующий сорбент отфильтровывали, промывали водой и сушили на воздухе. В результате получили 9,4 г сорбента (выход ≈70%), содержащего 4 г (9,4 г - 5,4 г=4 г) комплексообразующего компонента иминодиянтарной кислоты.
В результате реализации способа синтеза комплексообразующего сорбента, содержащего в качестве активного сорбирующего компонента иминодиянтарную кислоту, сорбционная емкость созданного сорбента возрастает с 1,5 до 3 ммоль/г.
Claims (2)
1. Способ синтеза комплексообразующего сорбента, характеризующийся тем, что проводят обработку порошкообразного сополимера стирола и дивинилбензола, содержащего аминогруппы, раствором бромянтарной кислоты в присутствии гидроксида натрия при кипячении полученной смеси, введение в смесь бромистоводородной кислоты, отделение полученной твердой фазы, содержащей основу из сополимера стирола и дивинилбензола и иминодиянтарную кислоту в качестве активного компонента, промывку и сушку.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что реакционную смесь готовят из расчета содержания на 0,02 моль аминогрупп сополимера, 0,08 моль гидроксида натрия и 0,05 моль бромянтарной кислоты, кипячение реакционной смеси проводят в течение 10 часов, бромистоводородную кислоту вводят в смесь до рН, равного 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015122875/05A RU2585020C1 (ru) | 2015-06-16 | 2015-06-16 | Способ получения комплексообразующего сорбента |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015122875/05A RU2585020C1 (ru) | 2015-06-16 | 2015-06-16 | Способ получения комплексообразующего сорбента |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2585020C1 true RU2585020C1 (ru) | 2016-05-27 |
Family
ID=56095872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015122875/05A RU2585020C1 (ru) | 2015-06-16 | 2015-06-16 | Способ получения комплексообразующего сорбента |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2585020C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU629208A1 (ru) * | 1976-04-07 | 1978-10-25 | Предприятие П/Я А-3597 | Иминоди нтарна кислота в качестве комплексона |
| RU2270056C2 (ru) * | 2004-01-15 | 2006-02-20 | Владимир Михайлович Полосин | Комплексообразующий сорбент, способ его получения и использования |
| RU2380152C1 (ru) * | 2008-10-09 | 2010-01-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Комплексообразующий сорбент и способ его получения |
| RU2551285C2 (ru) * | 2010-06-02 | 2015-05-20 | Кемира Ойй | Способ получения смеси хелатирующих агентов |
-
2015
- 2015-06-16 RU RU2015122875/05A patent/RU2585020C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU629208A1 (ru) * | 1976-04-07 | 1978-10-25 | Предприятие П/Я А-3597 | Иминоди нтарна кислота в качестве комплексона |
| RU2270056C2 (ru) * | 2004-01-15 | 2006-02-20 | Владимир Михайлович Полосин | Комплексообразующий сорбент, способ его получения и использования |
| RU2380152C1 (ru) * | 2008-10-09 | 2010-01-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Комплексообразующий сорбент и способ его получения |
| RU2551285C2 (ru) * | 2010-06-02 | 2015-05-20 | Кемира Ойй | Способ получения смеси хелатирующих агентов |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Нестеренко П.Н., Высокоэффективная комплексообразующая хроматография ионов металлов на сорбентах с привитой иминодиуксусной кислотой, Координационная химия, 2002, т.28, 10. 772-782. Толкачева Л.Н, Физико-химическое исследование процессов комплексообразования элементов IIIА подгруппы с комплексонами, производными янтарной кислоты, автореферат дисс., Тверь, 2012. Литвиненко В.Э. Термодинамика процессов комплексообразования Cd (II) с аминополикарбоновыми комплексонами, автореферат дисс., Иваново, 2009. Никольский В.М. Особенности физико-химических свойств новых комплексонов моноаминного типа и их комплексов, автореферат дисс., Тверь, 2005. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Popuri et al. | Adsorptive removal of copper and nickel ions from water using chitosan coated PVC beads | |
| Gupta et al. | Adsorption of Cu (II) by low cost adsorbents and the cost analysis | |
| Zhang et al. | Removal of tetracycline antibiotics from aqueous solution by amino-Fe (III) functionalized SBA15 | |
| US10537873B2 (en) | Synthesis and application of MOFs/natural polymers composite beads adsorbents | |
| Inbaraj et al. | Adsorption of toxic mercury (II) by an extracellular biopolymer poly (γ-glutamic acid) | |
| Mansour et al. | Removal of Cd (II) ion from waste water by adsorption onto polyaniline coated on sawdust | |
| CN107824163B (zh) | 一种吸附砷的MIL-125(Ti)/壳聚糖复合微球 | |
| Long et al. | Performance and mechanism of biosorption of nickel (II) from aqueous solution by non-living Streptomyces roseorubens SY | |
| CN111068630B (zh) | 一种用于去除强酸性废水中重金属阳离子的吡啶胺类螯合树脂及其制备方法 | |
| CN106824113B (zh) | 一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂的制备及其应用 | |
| Jeon | Adsorption characteristics of waste crab shells for silver ions in industrial wastewater | |
| CN112897627A (zh) | 一种重金属废水的去除方法 | |
| CN113750971B (zh) | 一种基于锌配合物的吸附材料及其制备方法和应用 | |
| CN110732311A (zh) | 一种交联壳聚糖包覆MoS2吸附剂、制备方法及其应用 | |
| CN107376853B (zh) | 一种用于选择性吸附废水中铜离子的zif-8@mg复合吸附材料 | |
| RU2585020C1 (ru) | Способ получения комплексообразующего сорбента | |
| Tachibana et al. | Selective lithium recovery from seawater using crown ether resins | |
| CN114984932B (zh) | 一种利用电镀污泥制备LDHs吸附材料的方法和应用 | |
| Ayoub et al. | Equilibrium and kinetic studies on adsorption of chromium (VI) onto pine-needle-generated activated carbon | |
| CN109225162B (zh) | 一种天冬氨酸改性核桃壳吸附剂的制备方法 | |
| CN112934170A (zh) | 一种高效除铊用磁性纳米矿石复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN109248648B (zh) | 一种用于吸附处理废水中重金属离子的改性铝土矿 | |
| Jia et al. | An Allochroic Molecular Cage Switch for Sensing and Capturing Organic Pollutants | |
| CN106334515A (zh) | 一种利用功能化磁性四氧化三铁吸附镉离子的方法 | |
| CN111871380A (zh) | 一种去除水中阴离子的吸附材料的制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180617 |