RU2794897C1 - Стабилизатор коллоидного раствора серебра - Google Patents
Стабилизатор коллоидного раствора серебра Download PDFInfo
- Publication number
- RU2794897C1 RU2794897C1 RU2022112719A RU2022112719A RU2794897C1 RU 2794897 C1 RU2794897 C1 RU 2794897C1 RU 2022112719 A RU2022112719 A RU 2022112719A RU 2022112719 A RU2022112719 A RU 2022112719A RU 2794897 C1 RU2794897 C1 RU 2794897C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lignin
- solution
- silver
- colloidal
- sulfate
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к коллоидной химии и химии лигнина и касается применения нитрованного сульфатного лигнина следующего элементного состава, %: N - 2,4; С - 51,9; H - 4,3; S - 2,8; О - 38,5 в качестве стабилизатора коллоидного раствора серебра. Технический результат: повышение стабильности коллоидного раствора серебра. 1 табл., 12 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к коллоидной химии и химии лигнина и касается использования нитрованного сульфатного лигнина в качестве стабилизатора коллоидного раствора серебра.
Из 70 млн. т технических лигнинов, образующихся при химической переработке растительного сырья, в качестве товарного продукта применяется менее 2 % [1], [2]. Сульфатный лигнин является техническим лигнином, который образуется при сульфатной варке целлюлозы из природного лигнина. Сульфатный способ получения целлюлозы является наиболее распространенным в мире.
Как правило, сульфатный лигнин сжигается для регенерации химикатов (гидроксида и сульфида натрия), выработки электроэнергии и технологического пара.
Сульфатный лигнин образуется из природного лигнина и является побочным продуктом сульфатной варки целлюлозы. Природные лигнины построены из фенилпропановых структурных единиц, связанных друг с другом простыми эфирными и углерод-углеродными связями. Лигнины как полимерные вещества обладают полидисперсностью. Для них характерно наличие различных функциональных групп (фенольных, метоксильных, карбонильных, спиртовых, карбоксильных). В отличие от целлюлозы структура макромолекул лигнинов является нерегулярной. В зависимости от технологического процесса технические лигнины обладают значительными различиями в функциональном составе, молекулярно-массовых характеристиках, физических, химических свойствах, а также в их составе имеются различные неорганические и органические примеси [3].
Основным направлением использования сульфатного лигнина является включение его в систему регенерации химикатов и производства электроэнергии и технологического пара.
Некоторое количество сульфатного лигнина без существенного влияния на систему регенерации химикатов может быть использовано в других сферах как в исходном виде, так и после целенаправленной модификации. Об этом свидетельствуют многочисленные публикации.
Выделенный из черного щелока с помощью диоксида углерода сульфатный лигнин доступен в качестве коммерческого продукта, который производится в США и Финляндии по процессу LignoBoost™ [4]. Объем производства оценивается в 75000 т сульфатного лигнина в год.
Химическая модификация лигнина может быть использована для улучшения совместимости полимеров с лигнином и для введения в макромолекулы лигнина новых реакционных центров. Свободные гидроксильные группы в макромолекуле лигнина являются реакционноспособными и способными к образованию водородных связей [5]. Модификация этих реакционноспособных центров приводит к эффективному изменению физико-химических свойств лигнина.
Основные направления модификации сульфатного лигнина: синтез простых и сложных эфиров [6], [7] сульфонирование [8], [9], гидроксиметилирование [10], [11], окисление [12], [13].
Нитрозирование и нитрование относятся к методам модификации лигнина в ходе которых в макромолекулах появляются нитрозо (NO) или нитро (NO2) группы. Обе группы являются сильными электроноакцепторными, которые усиливают кислотные свойства фенольных гидроксильных групп и способность к комплексообразованию.
В гомогенных условиях сульфатный лигнин нитруется ацетилнитратом при использовании в качестве растворителей ряда соединений, хорошо растворяющих сульфатный лигнин [14], [15], [16], [17].
Известен способ [18] получения растворимых продуктов нитрования лигнина, в соответствии с которым лигнин суспендируют в тетрахлорметане. К полученной суспензии при охлаждении добавляют концентрированную азотную кислоту и реакцию проводят в течение 2 ч. Продукт реакции отделяют, промывают CCl4. Недостатки этого способа заключаются в применении токсичного тетрахлорметана и большой продолжительности синтеза.
Известен способ нитрования щелочного лигнина нитрующей смесью из азотной и серной кислот, которую добавляют ступенчато маленькими порциями при различных температурах (первоначально при -5°С, а затем при 0°С) [19].
Для стабилизации коллоидных растворов серебра используют различные соединения, в том числе синтетические (поливинилпирролидон), природные и искусственные полимеры [20], [21], [22], [23].
Методов стабилизации коллоидного раствора серебра с помощью нитрованного сульфатного лигнина в научной и научно-технической литературе не обнаружено.
Из лигнинов при получении коллоидного раствора серебра используют лигносульфонаты [24], [25].
Известен многоступенчатый способ получения коллоидного раствора серебра путем проведения реакции восстановления катионов серебра(I) с помощью восстановителя, в котором используется модифицированные лигносульфонаты натрия [26] – прототип.
Известен способ получения коллоидного раствора серебра путем проведения реакции восстановления катионов серебра(I) с помощью восстановителя. При синтезе используются диоксид кремния и ряд органических растворителей [27].
Недостатком всех перечисленных способов является недостаточная стабильность получаемого коллоидного раствора серебра.
Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении стабильности коллоидного раствора серебра.
Это достигается тем, что при получении коллоидного раствора серебра в качестве стабилизатора используют нитрованный сульфатный лигнин.
Для реализации задачи был проведен синтез коллоидного раствора серебра в присутствии нитрованного сульфатного лигнина и для сравнения в аналогичных условиях – синтез коллоидного раствора серебра в присутствии исходного сульфатного лигнина. Элементный состав нитрованного сульфатного лигнина, %: N – 2,4; С – 51,9; H – 4,3; S – 2,8; О – 38,5.
При получении коллоидного раствора серебра с использованием исходного сульфатного лигнина было отмечено, что при хранении раствора наблюдалось расслоение раствора на верхний более светлый и нижний – более темный слой.
Поэтому для сравнения эффективности применения исходного и нитрованного сульфатного лигнина полученные растворы хранили в течение длительного времени и фиксировали расслоение коллоидного раствора.
Синтез коллоидного раствора серебра проводили следующим образом. В мерной пробирке смешивали заданные объемы раствора нитрованного (НСЛ) для сравнения исходного сульфатного лигнина (СЛ), глюкозы, нитрата серебра и аммиачной воды. Реакционную смесь нагревали на кипящей водяной бане в течение заданного времени. После завершения реакции реакционную смесь охлаждали, объем раствора доводили до заданного дистиллированной водой и через заданное время фиксировали наличие расслоения коллоидного раствора и измеряли объем нижнего слоя.
Пример 1. В двух мерных пробирках вместимостью 25 мл смешивали 0,5 мл раствора нитрованного сульфатного лигнина (концентрация 10 мг/мл), 2 мл раствора глюкозы (концентрация 18,5 мг/мл), 0,5 мл раствора нитрата серебра (концентрация 10,8 мг Ag(I)/мл) и 1,5 мл аммиачной воды (концентрация 14,5 %). Реакционную смесь нагревали на кипящей водяной бане в течение 2 мин, после чего охлаждали, объем раствора доводили до 25 мл дистиллированной водой. Расслоения раствора в обеих пробирках не наблюдалось.
Пример 2. Способ получения коллоидного раствора серебра в условиях пример 1, отличающийся тем, что продолжительность хранения раствора составила 9 сут. Расслоения раствора в обеих пробирках не наблюдалось.
Пример 3. Способ получения коллоидного раствора серебра в условиях пример 1, отличающийся тем, что продолжительность хранения раствора составила 19 сут. Расслоения раствора в обеих пробирках не наблюдалось.
Пример 4. Способ получения коллоидного раствора серебра в условиях пример 1, отличающийся тем, что продолжительность хранения раствора составила 36 сут. Расслоения раствора в обеих пробирках не наблюдалось.
Пример 5. Способ получения коллоидного раствора серебра в условиях пример 1, отличающийся тем, что продолжительность хранения раствора составила 74 сут. Расслоения раствора в обеих пробирках не наблюдалось.
Пример 6. Способ получения коллоидного раствора серебра в условиях пример 1, отличающийся тем, что продолжительность хранения раствора составила 99 сут. Расслоения раствора в обеих пробирках не наблюдалось.
Пример 7. Способ получения коллоидного раствора серебра в условиях пример 1, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора коллоидного раствора использовали раствор исходного сульфатного лигнина (концентрация 10 мг/мл), а продолжительность хранения раствора составила 0 сут. Расслоения раствора в обеих пробирках не наблюдалось.
Пример 9. Способ получения коллоидного раствора серебра в условиях пример 7, отличающийся тем, что продолжительность хранения раствора составила 19 сут. Наблюдалось расслоение раствора в обеих пробирках. Объем нижнего слоя в пробирках составил 23 и 23 мл. Среднее значение объема нижнего слоя 23 мл.
Пример 10. Способ получения коллоидного раствора серебра в условиях пример 7, отличающийся тем, что продолжительность хранения раствора составила 36 сут. Наблюдалось расслоение раствора в обеих пробирках. Объем нижнего слоя в пробирках составил 20 и 22 мл. Среднее значение объема нижнего слоя 21 мл.
Пример 11. Способ получения коллоидного раствора серебра в условиях пример 7, отличающийся тем, что продолжительность хранения раствора составила 74 сут. Наблюдалось расслоение раствора в обеих пробирках. Объем нижнего слоя в пробирках составил 16,6 и 14,8 мл. Среднее значение объема нижнего слоя 15,7 мл.
Пример 12. Способ получения коллоидного раствора серебра в условиях пример 7, отличающийся тем, что продолжительность хранения раствора составила 99 сут. Наблюдалось расслоение раствора в обеих пробирках. Объем нижнего слоя в пробирках составил 12,8 и 13,5 мл. Среднее значение объема нижнего слоя 13,2 мл.
Результаты примеров сведены в таблице, из которой следует, что результаты измерений хорошо воспроизводятся, а нитрованный сульфатный лигнин обладает высокой стабилизирующей способностью при получении коллоидного раствора серебра.
Пример | Стабилизатор | Продолжительность хранения, сут |
Объем нижнего слоя при хранении коллоидного раствора серебра, мл | ||
V1 | V2 | Vср | |||
1 | НСЛ | 0 | 25 | 25 | 25 |
2 | НСЛ | 9 | 25 | 25 | 25 |
3 | НСЛ | 19 | 25 | 25 | 25 |
4 | НСЛ | 36 | 25 | 25 | 25 |
5 | НСЛ | 74 | 25 | 25 | 25 |
6 | НСЛ | 99 | 25 | 25 | 25 |
7 | СЛ | 0 | 25 | 25 | 25 |
8 | СЛ | 9 | 24 | 24 | 24 |
9 | СЛ | 19 | 23 | 23 | 23 |
10 | СЛ | 36 | 20 | 22 | 21 |
11 | СЛ | 74 | 16,6 | 14,8 | 16 |
12 | СЛ | 99 | 12,8 | 13,5 | 13 |
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
[1] Agarwal K., Prasad M., Sharma R., Setua D.K. Novel biodegradable lignin reinforced NBR composites // Int. J. Energy Eng. – 2014. – Vol. 4, N 2. – P. 47-62.
[2] Cateto C.A., Barreiro M.F., Ottati C., Lopretti M., Rodrigues A.E., Belgacem M.N. Lignin-based rigid polyurethane // Journal of Cellular Plastics. – 2014. – Vol. 50, N 1. – P. 81-95. DOI: 10.1177/0021955X13504774.
[3] Vishtal A., Kraslawski A. Challenges in industrial applications of technical lignins // BioResources. – 2011. – Vol. 6, N 3. – P. 3547-3568. DOI: 10.15376/biores.6.3.3547-3568.
[4] Tomani P. The lignoboost process // Cellul. Chem. Technol. – 2010. – Vol. 44, N 1-3. – P. 53-58.
[5] Marton J. In Lignins: Occurrence, Formation, Structure and Reactions. – New York: Wiley-Interscience, 1971. – P. 639-694.
[6] Meister J.J. Polymer Modification: Principles, Techniques and Applications. – New York: CRC Press, 2000. – 936 p.
[7] Hoyt C.H.; Goheen D.W. In Lignins: Occurrence, Formation, Structure and Reactions. – New York: Wiley-Interscience, 1971. – P. 833-865.
[8] Gao W., Inwood J.P.W., Fatehi P. Sulfonation of phenolated kraft lignin to produce water soluble prod-ucts // Journal of Wood Chemistry and Technology. – 2019. – Vol. 39, N 4. – P. 225-241. DOI: 10.1080/02773813.2019.1565866.
[9] Aro T., Fatehi P. Production and application of lignosulfonates and sulfonated lignin // ChemSusChem. – 2017. – Vol. 10, N 9. – P. 1861-1877. DOI: 10.1002/cssc.201700082.
[10] Paananen H., Alvila L., Pakkanen T. T. Hydroxymethylation of softwood kraft lignin and phenol with paraformaldehyde // Sustainable Chemistry and Pharmacy. – 2021. – Vol. 20. – Art. Num. 100376. DOI: 10.1016/j.scp.2021.100376.
[11] Mohamad Aini N.A., Othman N., Hussin M.H., Sahakaro K., Hayeemasae N. Hydroxymethylation-modified lignin and its effectiveness as a filler in rubber composites // Processes. – 2019. – Vol. 7, N 5. – Art. Num. 315. DOI: 10.3390/pr7050315.
[12] He W., Gao W., Fatehi P. Oxidation of kraft lignin with hydrogen peroxide and its application as a dis-persant for kaolin suspensions // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. – 2017. – Vol. 5, N 11. – P. 10597-10605. DOI: 10.1021/acssuschemeng.7b02582.
[13] Di Marino D., Aniko V., Stocco A., Kriescher S., Wessling M. Emulsion electro-oxidation of kraft lignin // Green Chemistry. – 2017. – Vol. 19, N 20. – P. 4778-4784. DOI: 10.1039/C7GC02115A.
[14] Хабаров Ю.Г., Кузяков Н.Ю., Вешняков В.А., Комарова Г.В., Гаркотин А.Ю. Исследование нитрования сульфатного лигнина в гомогенных условиях с помощью электронной спектроскопии // Изв. АН, Сер. хим. – 2016. – № 12 – С. 2925-2931.
[15] Хабаров Ю.Г., Гаркотин А.Ю., Вешняков В.А. Исследование нитрования сульфатного лигнина ацетилнитратом в апротонных растворителях // Изв. вузов. Лесн. журн. – 2022. – № 2. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-2.
[16] Пат. 2566503 РФ. МПК C07G 1/00 (2011.01), C08H 7/00 (2011.01). Способ нитрозирования сульфатного лигнина / Ю.Г. Хабаров, И.М. Бабкин, А.А. Рекун, О.В. Максименко // Бюл. – 2015. – № 30.
[17] Патент 2608145 РФ. Реагент для гомогенного нитрования сульфатного лигнина. Заявка на патент № 2015150582 от 25.11.2015 / Ю.Г. Хабаров, Н.Ю. Кузяков, В.А. Вешняков, Г.В. Комарова // Бюл. – 2017. – № 2.
[18] Pat 866968 GB. ICl C01g. A method of producing sol-uble nitration production of lignin. – Publ. May 3, 1961.
[19] Фукс В. Химия лигнина. Пер. с нем. А.С. Берилло, С.И. Богдано-ва, В.А. Грабовского, М.Ф. Мартынова. – Л.: ОНТИ-Химтеорет. – 1936. – 368 с.
[20] Chartarrayawadee W., Charoensin P., Saenma J., Rin T., Khamai P., Nasomjai P., Too C.O. Green synthesis and stabilization of silver nanoparticles using Lysimachia foenum-graecum Hance extract and their antibacterial activity // Processing and Synthesis. – 2020. – Vol. 9, N 1. – P. 107-118. DOI: 10.1515/gps-2020-0012.
[21] Chakraborty S., Panigrahi P. K. Stability of nanofluid: A review // Applied Thermal Engineering. – 2020. – Vol. 174. – Art. N 115259. – 26 p. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115259.
[22] Hoang V.T., Mai M., Le Tam T., Vu N.P., Tien Khi N., Dinh Tam P., Tran V.H. Functionalized-AgNPs for long-term stability and its applicability in the detection of manganese ions //Advances in Polymer Technology. – 2020. – Art. ID 9437108. – 9 p. DOI: 10.1155/2020/9437108.
[23] Caldera-Villalobos M., Martins-Alho M., Herrera González A.M., García-Serrano J. Stabilization of colloidal metallic nano-particles using polymers and hexa-substituted compounds with 1, 3, 4-oxadiazole pendant groups // Colloid and Polymer Science. – 2019. – Vol. 297, N 7. – P. 933-946. DOI: 10.1007/s00396-019-04516-3.
[24] Пат. 2756226 РФ. МПК C22B 11/00 (2006.01), C01G 5/00 (2006.01), B22F 9/24 (2006.01), B01J 13/00 (2006.01). Способ получения раствора коллоидного серебра / В.А. Плахин, Ю.Г Хабаров., В.А. Вешняков // БИ. – 2021. – № 28.
[25] Плахин В.А., Хабаров Ю.Г., Вешняков В.А. Синтез коллоидного серебра с использованием лигносульфонатов // Изв. вузов. Лесн. журн. – 2021. – № 6. – С. 184–195. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-184-195.
[26] Xiang Y., Xu W., Zhan Y., Xia X., Xiong Y., Xiong Y., Chen L. Preparation of modified sodium lignosulfonate hydrogel–silver nanocomposites // Polymer Composites. – 2013. – Vol. 34, N 6. – P. 860-866. DOI: 10.1002/pc.22490.
[27] Milczarek G., Motylenko M., Modrzejewska-Sikorska A., Klapiszewski Ł., Wysokowski M., Bazhenov V.V., Piasecki A., Konował E., Ehrlichd H., Jesionowski T. Deposition of silver nanoparticles on organically-modified silica in the presence of lignosulfonate // RSC Advances. – 2014. – Vol. 4, N 94. – P. 52476-52484. DOI: 10.1039/c4ra08418g.
Claims (1)
- Применение нитрованного сульфатного лигнина следующего элементного состава, %: N - 2,4; С - 51,9; H - 4,3; S - 2,8; О - 38,5 в качестве стабилизатора коллоидного раствора серебра.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2794897C1 true RU2794897C1 (ru) | 2023-04-25 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2566503C1 (ru) * | 2014-04-22 | 2015-10-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) | Способ нитрозирования сульфатного лигнина |
RU2600761C1 (ru) * | 2015-08-03 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения водного коллоидного раствора наночастиц сульфида серебра |
RU2608145C1 (ru) * | 2015-11-25 | 2017-01-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) | Реагент для гомогенного нитрования сульфатного лигнина |
RU2753533C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-08-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» | Способ модификации сульфатного лигнина |
RU2756226C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-09-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» | Способ получения раствора коллоидного серебра |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2566503C1 (ru) * | 2014-04-22 | 2015-10-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) | Способ нитрозирования сульфатного лигнина |
RU2600761C1 (ru) * | 2015-08-03 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения водного коллоидного раствора наночастиц сульфида серебра |
RU2608145C1 (ru) * | 2015-11-25 | 2017-01-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) | Реагент для гомогенного нитрования сульфатного лигнина |
RU2753533C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-08-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» | Способ модификации сульфатного лигнина |
RU2756226C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-09-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» | Способ получения раствора коллоидного серебра |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Biswas et al. | Blue light emitting self-healable graphene quantum dot embedded hydrogels | |
CN104248980B (zh) | 球形硅藻土介孔复合材料和负载型催化剂及其制备方法和应用以及乙酸乙酯的制备方法 | |
FR2460968A1 (fr) | Nouveaux polymeres basiques reticules | |
US2831022A (en) | Aromatic hydroxy sulfonate derivatives and products and processes of making the same | |
Dacrory et al. | Functionalization and cross-linking of carboxymethyl cellulose in aqueous media | |
CN108620129B (zh) | 球形Fc-(COOH)2@COFETTA-TPAL纳米复合材料的制备方法 | |
CN106883850B (zh) | 一种碳量子点荧光标记材料及其制备方法 | |
CN109880294A (zh) | 一种单宁酸改性氧化石墨烯的环氧纳米复合材料 | |
CN105149011A (zh) | 绿泥石介孔复合材料和负载型催化剂及其制备方法和应用以及环己酮甘油缩酮的制备方法 | |
RU2794897C1 (ru) | Стабилизатор коллоидного раствора серебра | |
CN112851205B (zh) | 一种绿色、质轻、隔热、高强度复合板材的制备方法 | |
CN112915988A (zh) | 二氧化钛/碳/二氧化锰复合光催化剂材料及制备方法和应用 | |
CN105214734A (zh) | 伊利石介孔复合材料和负载型催化剂及其制备方法和应用以及环己酮甘油缩酮的制备方法 | |
CN111821981B (zh) | 一种二甘醇法制备吗啉用催化剂及其制备方法 | |
CN111634901B (zh) | 锆掺杂磷酸氧铌催化剂在由木质素制备碳量子点中的应用及碳量子点的制备方法、碳量子点 | |
FR2518551A1 (fr) | Procede de preparation de sels de metal alcalin de la carboxymethylcellulose | |
CN113086981A (zh) | 一种改性椰壳活性炭及其在医药级盐酸胍制备中的用途 | |
Luo et al. | Fabrication and characterization of copper nanoparticles in PVA/PAAm IPNs and swelling of the resulting nanocomposites | |
CN106556583B (zh) | 一种基于煤焦油沥青基的碳量子点的绿色制备及Fe3+的检测方法 | |
CN109536162A (zh) | 简易碳点的制备方法 | |
KR102489236B1 (ko) | 다공성 유기 고분자 기반 암모니아 흡착제 및 이의 제조방법 | |
Kim et al. | Development of lignin-based polycarboxylates as a plasticizer for cement paste via peracetic acid oxidation | |
CN112409228A (zh) | 一种手性硫氮共掺杂石墨烯量子点的制备方法 | |
CN110426377A (zh) | 分子印迹聚合物材料及制备和在检测肾上腺素方面的应用 | |
FR2550539A1 (fr) | Nouveau procede de fabrication de cellulose glycolate de calcium |