SU826943A3 - Сорбент дл очистки жидких сред - Google Patents

Description

(54) СОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ СРЕД

I

Изобретение относитс  к производству сорбентов дл  очистки жидких сред, в частности сорбентов на основе твердого носител  с покрытием и может быть использовано в адсорбционной технике.

Известно гетеромакроциклическое соединение , обладающее различными специфическими свойствами, такими как селективный захват катиона, способность к растворению неорганических солей или щелочных металлов в органическом растворителе и катализ дл  различных органических реакций благодар  его способности к образованию комплрксов удержанием катиона в свободном пространстве гетеромакроциклической молекулы 1.

Однако при практическом использовании такого соединени  возникают определенные трудности. В случае, когда гетеромакроциклическое соединение используют в качестве катализатора дл  органического синтеза, его трудно полностью извлечь из реакционной системы, когда же его используют в качестве адсорбента дл  ионов металла, то оказываетс  трудным извлечь полностью эти соединени  вследствие их растворимости в различных растворител х.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  сорбент дл  очистки жидких сред, включающий твердый носитель с нанесенным на него покрытием, представл ющим собой продукт реакции мономера, например N-винил-пирролидон, и сщивающего агента, например дивинилбонзол 2.

К недостаткам данного сорбента относитс  низка  степень очистки /кидкой среды от ионов металлов.

Цель изобретени  - повыщение степени очистки жидких сред от ионов металлов.

Claims (2)

1. Прставлекна  цель достигаетс  известным сорбентом, включающим твердый носитель и покрытие из продукта реакции гетеромакроциклического соединени , выбранного из группы, содержащей в молекуле аминогруппу , преимущественно, диаминдибензо-18-краун-6-полиэфира , диаминдибензо-24-краун-8-полиэфира , диаминдибензо-14-краун-4-полиэфира , 4,4-диаминдипиридино-20 -краун-6-полиэфира и диаминдибензо-18-краун-6-полиэфира , и эпоксисоединени , выбранного из группы, содержащей бифенол, полифенол, полибутадиен, при следующем соотношении исходных компонентов, вес. %: Покрытие из продукта реакции гетеромакроциклического соединенн  иэпоксисоединени 0,001-30 НосительОстальное Гетеромакроциклическое соединение, содержащее , по крайней мере, одну аминогруппу , имеет структуру r{x-brCfcHOp-Lj:.fr,-Y LгПCHг g-Lц „-J , X - амино- или алкиламинозамещенный двухвалентный ароматический или алициклический углеводород , или гетероциклический радикал; Y - амино- или алкиламинозамещенный ароматический или алициклический углеводород, или гетероциклический радикал; Ц, Ч Ь и цО-, -S- илиК-N (R - углеводородный радикал, имеющий 1 -10 атомов углерода); р и q - 2 или 3; тип - величины от 1 до 7. Эпоксисоединение используетс  в качестве реакционноспособной матрицы, так как оно обладает высокой адгезионной способностью в отнощении поверхности различных твердых тел (носителей), а также высокой химической стойкостью и водонепроницаемостью по отнощению к другим веществам. Эпоксисоединение понимаетс  как соединение, которое содержит, по крайней мере, одну эноксигруппу { хСС ) в молекуле). Твердый носитель выбираетс  из группы , состо щей из металла, стекла, керамики , окиси алюмини , двуокиси кремни , диатомовой земли, углерода, песка, глины, природных и синтетических полимеров, таких как целлюлоза, агалоза, полиаминокислота , полистирол, полиамид, полимер сложного эфира, полиакрилонитрил в разнообразных формах, таких как порощок, гранулы , волокно, ткань, сетка, пленка (мембрана ), куски и др. Форма твердого те.ла (носител ) выбираетс  в зависимости от вида использовани . Способ нанесени  покрыти  на поверхность твердого носител  с помощью реакционной смеси из гетеромакроциклического соединени , содержащего, по крайней мере, одну аминогруппу, и эпоксисоединени  осуществл етс  следующим образом. Твердое тело погружают в раствор гетеромакроциклического соединени  и высущивают . Затем его погружают в раствор эпоксисоединени  и также высущивают. После ЭТОГО твердое тело отверждают при 10-200°С 30 мин - 3 ч. В указанном выще способе пор док стадий может быть изменен, а погружение может быть заменено покрытием распыленным раствором или нанесением раствора кистью и т. д. Кроме того, твердое тело может быть погружено в раствор, состо щий из с.меси соединений. Однако в этом случае следует прин ть меры против загущени  раствора. Предпочтительно использовать растворитель дл  того, чтобы диспергировать гетеромакроциклическое соединение на поверхности твердого тела и образовать тонкий слой реакционной смеси. Например, можно использовать N, N-диметилформамид, диметилсульфоксид или ацетонитрил, бензол, толуол, хлороформ, метанол, четыреххлористый углерод. Пример 1. В 200 мл  йцеобразную колбу помещают 21,4 г порошкообразной окиси алюмини  (200-300 мещ) и раствор, состо щий из 1,1 г (3,1 ммоль) эпоксисоединени  (типа биофенола, мол. вес , эпоксидна  величина 182-194, жидкий при комнатной температуре) в 40 мл хлороформа. Колбу соедин ют с роторным испарителем и растворитель выпаривают. Затем добавл ют раствор, состо щий из 500 мг (1,3 ммоль) диаминдибензо-18-краун-6-полиэфира в 20 мл диметилформамида (ДМФ), и растворитель удал ют под вакуумом. Пос- ле удалени  ра.створителй порощкообразную окись алюмини  перемещивают при 150°С 3 ч дл  того, чтобы эпоксидна  смола затвердела на поверхности. Порощок промывают хлороформом и сущат под вакуумом при 80°С 3 ч. В результате получают 22,9т светло-желтого порощка окиси алюмини  (по весу гетеромакроциклического соединени  2,2%). Пример 2. В 200 мл  йцеобразную колбу помещают 36,0 г порошкообразного силикагел  (100-200 мещ) и раствор, состо щий из 2,0 г (1,6 ммоль) эпоксидного состо ни  (типа полифенола, мол. вес. 432, эпоксидна  величина 180-190, при комнатной температуре) в 50 мл бензола. Колбу помещают в роторный испаритель и бензол выпаривают. Далее добавл ют раствор , состо щий из 1,0 г (2,2 ммоль) диаминдибензо-24-краун-8-полиэфира в 30 мл ацетонитрила , и растворитель удал ют подобным же образом. Затем порощкообразный силикагель перемещивают при 160°С 3 ч дл  того, чтобы эпоксидна  смола затвердела на поверхности силикагел . Порощок промывают бензолом и выпаривают под вакуумом при 80°С 3 ч. В результате получают 38,8 т светло-желтого порошка силикател , удельный вес 0,52, по весу гетеромакроциклического соединени  2,6%). Пример 3. В 500 мл  йцеобразную колбу помещают 25,0 г диатомной земли (200- 300 мещ) и раствор, состо щий из 1,3 г ( 2,5 ммоль) эпоксидного соединени  (типа полибутадиена, мол, вес. 530, эпоксидна  величина примерно 150, жидкий при комнатной температуре) в 40 мл хлористого этилена . Колбу соедин ют с роторным испарителем и растворитель выпаривают. Далее добавл ют раствор, состо щий из 400 мг (1,2 ммоль) диаминдибензо-14-крчун-4-полиэфира в 20 мл хлороформа, и растворитель удал ют. Затем этот порошок перемешивают при 120°С 3 ч дл  того, чтобы смола затвердела на поверхности диатомной земли . Порошок промывают хлористым этиленом и высушивают под вакуумом при 80°С 3 ч. В результате получают 26,2 г диатомной земли с нанесенным слоем эпоксидной смолы (удельный вес 0,20, по весу гетеромакроциклического соединени  1,5%). Пример 4. В 300 мл  йцеобразную колбу помешают 50,0 г полистироловых шариков (1% DVB с мостиковой св зью, 200- 300 меш) и раствор, состо ший из 2,2 г эпоксисоединени  (такого же, как и в примере ) в 80 мл метанола. Колбу присоедин ют к роторному испарителю и растворитель выпаривают . Добавл ют раствор, состо ший из 1,1 г (2,8 ммоль) 4,4-диаминдипиридино-20-краун-6-полиэфира в 40 мл ДМФ, и растворитель выпаривают под вакуумом. Затем полистироловые шарики перемешивают при 80°С 4 ч дл  того, чтобы эпоксидна  смола затвердела на поверхности шариков. Шарики промывают метанолом и высушивают под вакуумом при 60°С 3 ч. В результате получают 53,0 г полистироловых шариков с нанесенной эпоксидной смолой (удельный вес 0,82, по весу гетеромакроциклического соединени  2,14%). Пример 5. В круглодонную 3 л колбу помеш ,ают 100 г стекл нной ваты и раствор, состо щий из 20 г (60 ммоль) эпоксидного соединени  (такого же, как и в примере i) в 400 мл бензола. После выпаривани  растворител  под вакуумом добавл ют, раствор , состо щий из 10,0 г (26 ммоль) диаминдибензо-18-краун-6-полиэфира в 40 мл ДМФ, После этого стекл нное волокно нагревают 3 ч при 150°С в воздушной бане, промывают метанолом и высушивают при 80°С под вакуумЬм. В результате получают 130 г стекл нного волокна с нанесенной эпоксидной смолой (по весу гетеромакроциклического соединени  7,7%). Дл  определени  селективности предлагаемого сорбента по отношению к ионам металлов , содержащимс  в жидких средах, испытывают улавливаюшую способность сорбентов , полученных известным и предлагаемыми способами). С этой целью 1,0 г предлагаемого сорбента добавл ют к 50 мл водного раствора соли соответствующего металла (концентраци  иолов металлов 0,01 м/л). Смесь перемешивают при 25°С 4 ч и после отфильтррвывани  твердой фазы в фильтрате определ ют концентрацию ионов металлов с помощью одновалентного или двухвалентного избирательного ионного sjjeKTpoда . Таким же образом в сопоставимых услови х измер ют концентрацию ионов металлов после контактировани  исходных растворов с известным сорбентом - гетеромакроциклическим соединением без носител . Результаты измерени  показывают, что при использовании предлагаемого сорбента из исходных растворов поглощаютс , ммоль/г: К 0,34; 0,28; ,30, а при использо вании известного сорбента - ммоль/г; К 0,01; 0,1; поглощаетс . Дл  определени  степени выделени  ионов кали  из водного раствора, содержащего ионы кали  и натри , 1,0 г (2,7 ммоль) диаминдибензо-18-краун-6-полиэфира нанос т на поверхность 20,0 г порошкообразного силикагел  (200-300 меш) с помощью 2,0 г эпоксидного соединени  (того же,самого , как и в примере 1). 16,0 г этого порощкообразного силикагел  помещают вместе с дистиллированной водой в стекл нную колонку (диаметром 2,0 см и длиной 13,5 см) и через нее пропускают 50 мл водного раствора смеси из хлористого натри  и хлористого кали  (5,010- м/л каждой концентрации ионов) при скорости 8,5 мл/ч и объемной скорости 0,2, а затем с той же самой скоростью пропускают 150 мл дистиллированной воды. Концентрацию иона натри  и иона кали  в каждой 10 мл фракции выход щего потока измер ют с помощью избирательного ионного электрода. В результате улавливаютс  99,6% первоначально загруженного количества ионов .кали , а отход щий раствор состоит почти из одного раствора .хлористого натри . Дл  определени  степени выделени  ионов стронци  из водного раствора, содержащего ионы стронци  и кальци , 10 мл водного раствора смеси .хлористого стронци  и хлористого кальци  (м/л: 1,0310 ; 1,61 ) пропускают через стекл нную колонку с насадкой из 21,0 г предлагаемого сорбента на основе порощкообразного силикагел  и дистиллированной воды при скорости 9,3 мл/ч и объемной скорости 0,3. Затем 100 мл дистиллированной воды пропускают с той же скоростью. Концентраци  иона стронци  и иона кальци  в каждой 10 мл фракции измер ют с помощью атомной адсорбционной спектроскопии. В результате улавливаютс  99,7% первоначального загруженного количества ионов стронци  и 21,1% ионов кальци . Отход щий раствор почти полностью состоит из раствора кальци  и обнаружены только следы стронци . Дл  определени  степени выделени  урана из водного раствора, содержащего ионы урана и железа, 2,5 г (6,5 ммоль) диаминдибензо-18-краун-6-полиэфира нанос т на поверхность 107,0 г диатомной земли (100- 200 меш) с использованием 5 г эпоксидного соединени  (того же самого, что и в примере 1).26,0 г этой диатомной земли добавл ЮТ В 100 мл водного раствора, содержащего 0,1 г/л урана, и перемешивакзт с помощью магнитной мещалки 3 ч при комнатной температуре . После фильтрации производ т измерение концентрации урана и железа в фильтрате с помощью анализа флюоресцирующими рентгеновскими лучами. В результате улавливаютс  по весу первоначально загруженного урана и железа 0,5%. Дл  определени  степени выделени  ионов свинца из водного раствора, содержащего ионы свинца и олова, 10 мл водного раствора смеси из хлористого свинца и хлористого олова (м/л; РЬ 1,05-10 ; Sn 2,36-10) пропускают через стекл нную колонку (диаметром 1,2-7,3 см, заполненную 25,0 г предлагаемого сорбента на основе силикагел  (такого же, как и в примере 2) и дистиллированной водой, при объемной скорости 0,5. Затем с той же скоростью пропускают 100 мл дистиллированной воды . Производ т измерение концентрации ионов свинца и ионов олова в каждой 10 мл отход щей фракции с помощью атомной адсорбционной спектроскопии. В результате улавливаютс  99,9% первоначально загруженного количества ионов свинца и 1,3% ионов олова. Отход щий раствор почти полностью состоит из раствора олова. Дл  определени  степени выделени  ионов ртути из водного раствора, смесь, состо п ую из хлористой ртути и хлористого цинка (м/л; 1,. Zn 2,36.108), пропускают через стекл нную колонку диаметром 1,2-27,3 см, заполненную 21,0 г сорбента на основе диатомной земли и дистиллированной водой при объемной скорости 0,46. Затем с той же скоростью пропускают 100 мл дистиллированной воды. Производ т измерение концентрации иона ртути и иона цинка в каждой 10 мл фракции с помощью атомной адсорбционной спектроскопии . В результате улавливаютс  98,7% первоначально загруженного количества ионов ртути и 1,8% ионов цинка. Отход щий раствор почти полностью состоит из раствора цинка. Формула изобретени  Сорбент дл  очистки жидких сред, включающий твердый носитель и покрытие из продукта реакции мономера и сшивающего агента, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  степени очистки жидких сред от ионов металлов, он содержит в качестве покрыти  продукт реакции гетеромакроциклического соединени , выбранного из группы, содержащей в молекуле аминогруппу, преимущественно , диаминдибензо-18-краун-6-полиэфира , диаминдибензо-24-краун-8-полиэфира , диаминдибензо- 14-краун-4-полиэфира, 4,4-диаминдипиридино-20-краун-6-полиэфира и диаминдибензо-18-краун-6-полиэфира, и эпоксисоединени , выбранного из группы, содержащей бифенол, полифенол, полибутадиен , при следующем соотнощении исходных компонентов, вес.%; Покрытие из продукта реакции гетеромакроциклического соединени  и эпоксисоединени 0,001-30 НосительОстальное. Источники информации, прин тые во внимание при зи спертиае 1.Polimer Science, vol. 9, 1971, p. 817.
2. 2.Патент США № 3941718, кл. 252430 , 03.10.72 (прототип).