WO2011075095A1 - Способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты - Google Patents
Способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты Download PDFInfo
- Publication number
- WO2011075095A1 WO2011075095A1 PCT/UA2010/000030 UA2010000030W WO2011075095A1 WO 2011075095 A1 WO2011075095 A1 WO 2011075095A1 UA 2010000030 W UA2010000030 W UA 2010000030W WO 2011075095 A1 WO2011075095 A1 WO 2011075095A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- mixture
- acid
- hydrogel
- methyltriethoxysilane
- hydrolysis
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
- C01B33/155—Preparation of hydroorganogels or organogels
Definitions
- the invention relates to the production of adsorbents, and in particular, to a method for producing a hydrogel of methylsilicic acid, which can be used for absorption processes for purifying liquids from microorganisms (water, biological fluids), from toxic metabolites, radionuclides, including enterosorbent as a medicine, and also in the treatment of purulent wounds.
- methylsilicic acid hydrogel which involves the process of polycondensation of a solution of sodium or potassium methylsiliconate, the addition of a strong acid solution to it to form a hydrogel, its grinding, activation, and further treatment with water (Patent of the Russian Federation for invention * ⁇ ° 21 11979, m. class SOYU 77/02, publ. 05/27/1998 [1]).
- This method allows to obtain sorbents with a sorption capacity (3.3-4.6 mg / g), with selectivity for medium molecular organic metabolites.
- this method does not allow to obtain the finished product with a high degree of increase in adsorption activity.
- a known method of producing a hydrogel of methylsilicic acid providing for the preparation of a working mixture of methyltriethoxysilane and an organic solvent, the preparation of a hydrolyzing mixture of hydrochloric acid and drinking water, the preparation of an alkaline solution, the hydrolysis of methyltriethoxysilane in the presence of an acid catalyst with further alkaline treatment, grinding the reaction mixture, grinding methylsilicic acid alcohol, its further treatment with water until methylcr hydrogel formation mnievoy acid (Patent of Ukraine for invention jV ° 27891, m.kl. S01V 33/135, publ. 16.10.2000, Bul. Ss 5 [2]).
- Closest to the proposed invention is a method for producing a hydrogel of methylsilicic acid (prototype), which involves preparing a working mixture of methyltriethoxysilane and an organic solvent, preparing a hydrolyzing mixture of hydrochloric acid and drinking water, preparing an alkaline solution, hydrolysis of methyltriethoxysilane in the presence of an acid catalyst with further alkaline treatment, aging the reaction mass, grinding the obtained alcohol methylsilicic acid, its distant Shui treatment with water to form a hydrogel methylsilicic acid (Patent of Ukraine for invention JVS 27434, m.kl. S01V 33/135, publ. 15.09.2000, Bul. N ° 4 [3]).
- the basis of the invention is the task of creating a method for producing hydrosilicon methylsilicic acid, which would, due to the proposed new quantitative ratios of substances (process reagents), quantitative process parameters, sequence of actions, would increase the adsorption activity of the finished product by 2.0 - 3.9 times, reduce the consumption of ethyl alcohol by 30 - 40%.
- the method of producing a hydrogel of methylsilicic acid involves preparing a working mixture of methyltriethoxysilane and an organic solvent, preparing a hydrolyzing mixture of hydrochloric acid and purified water, preparing an alkaline solution, hydrolysis of methyltriethoxysilane in the presence of an acid catalyst with further alkaline treatment, holding the reaction mass, grinding the obtained alcohol methylsilicic acid, its further washing with water purified th to the formation of a hydrogel of methylsilicic acid.
- an aqueous ethanol solution with a volume of ethyl alcohol from 60 to 96.5% is used as an organic solvent; the quantitative volume ratio of methyltriethoxysilane and an organic solvent in the form of an aqueous solution of ethanol is 1 - 1.2: 2 - 2.7, respectively; methyltriethoxysilane is used with a mass fraction of the main substance of not less than 98%; hydrolysis of methyltriethoxysilane is carried out at a volume ratio of the working mixture and the hydrolyzing mixture of 3 - 3.5: 0.7 - 1.5, respectively; the time of introducing the hydrolyzing mixture into the reaction mass is 30-40 minutes; holding the resulting reaction mass is carried out for 3 to 3.5 hours at a pH value of not less than 3; after the hydrolysis of methyltriethoxysilane is completed, an alkaline solution is introduced into the resulting reaction mass, which has a temperature of 16-30 ° C, after which the
- Methyltriethoxysilane is used with a mass fraction of the main substance of 98-99.5%.
- the hydrolysis mixture is prepared from hydrochloric acid with a concentration of 35-39% by mass and water purified according to the requirements of the State Pharmacopoeia of Ukraine.
- Drinking water to replace ethyl alcohol in an alcohol hydrogel is pre-purified to pH 5-7 according to the requirements of the State Pharmacopoeia of Ukraine, and the substitution process is carried out until a neutral reaction with phenolphthalein.
- the resulting methylsilicic acid hydrodigel is aged for aging for 7.5 to 9.0 hours.
- the methyl silicic acid alcohol hydrogel is ground for 1 to 2 hours to obtain particles no larger than 4 to 6 mm.
- the organic solvent is an aqueous solution of ethanol at a concentration of 60% by volume; the quantitative (volumetric) ratio of methyltriethoxysilane and organic solvent is 1: 2, respectively; methyltriethoxysilane is used with a mass fraction of the main substance of not less than 98%; hydrolysis of methyltriethoxysilane is carried out at a volume ratio of the working mixture and the hydrolyzing mixture of 3: 1.5, respectively; the time of introducing the hydrolysis mixture into the reaction mass is 30 minutes; holding the resulting reaction mass is carried out for 3.5 hours at a pH value of not less than 3; after hydrolysis of methyltriethoxysilane is completed, an alkaline solution is introduced into the resulting reaction mass, which has a temperature of 16-30 ° C; the resulting methyl silicic acid alcohol hydrogel is aged for aging for 8.0 hours; the process of ripening the methyl silicosilicon acid
- the hydrolysis mixture is prepared from hydrochloric acid with a concentration of 35-39% by mass and water purified according to the requirements of the State Pharmacopoeia of Ukraine;
- an aqueous ethanol solution with a volume of ethyl alcohol from 60 to 96.5% is used as an organic solvent; the quantitative (volumetric) ratio of methyltriethoxysilane and organic solvent is 1: 2, respectively; methyltriethoxysilane is used with a mass fraction of the main substance of not less than 98%; hydrolysis of methyltriethoxysilane is carried out at a volume ratio of the working mixture and the hydrolyzing mixture of 3: 1.5, respectively; the time of introducing the hydrolysis mixture into the reaction mass is 30 minutes; holding the resulting reaction mass is carried out for 3.5 hours at a pH value of not less than 3; after hydrolysis of methyltriethoxysilane is completed, an alkaline solution is introduced into the resulting reaction mass, which has a temperature of 16-30 ° C; the resulting methyl silicic acid alcohol hydrogel is aged for aging for 7-8 hours; the process of ripening the
- the hydrolysis mixture is prepared from hydrochloric acid with a concentration of 35-39% by mass and water purified according to the requirements of the State Pharmacopoeia of Ukraine;
- drinking water to replace ethyl alcohol in an alcohol hydrogel is pre-purified, as described above, to a pH of 5-7, the substitution process is carried out until a neutral reaction with phenolphthalein.
- methylsilicic acid hydrogel The essence of the production of methylsilicic acid hydrogel is the hydrolysis of methyltriethoxysilane in ethyl alcohol in the presence of an acid catalyst, followed by polycondensation with the addition of an alkaline catalyst, gel aging, grinding, processing (washing) with water to obtain the final product - methylsilicic acid hydrogel.
- the structure of the obtained polymer with the required size of the primary granules (globules) is formed with strict observance of the ratios of the reactants that enter into the reaction. Therefore, in the technological process, their contact is provided in the form of solutions, the preparation of which is the previous operations at this stage. 1. Preparation of the working mixture.
- the working mixture is a solution of methyltriethoxysilane in organic
- a solvent is prepared by dissolving methyltriethoxysilane CH3-8- (C 2 H50H) 3 in this organic solvent, which is an aqueous solution of ethyl alcohol (ethanol): the quantitative (volume) ratio between methyltriethoxysilane and an organic solvent (aqueous solution of ethyl alcohol) is 1: 2, respectively.
- methyltriethoxysilane is used with a mass content of the basic substance of not less than 98% and ethyl alcohol having a concentration of 60% (aqueous solution of ethyl alcohol at a concentration of 60% by volume).
- Preparation of the working mixture is carried out in a separate apparatus, into which an organic solvent, ethanol, is charged, after which methyltriethoxysilane is charged into this apparatus.
- the volumes of reagents that are loaded are controlled using a measuring glass. After loading, the reagents are stirred for 2.5 to 3 hours. Then, a sample is taken from the bottom of the apparatus to determine the specific gravity, which should be in the range of 0.840 - 0.845 g / cm 3 .
- the resulting working mixture is a solution of methyltriethoxysilane in an organic solvent.
- the hydrolysis mixture is a 0.5-1.5% solution of concentrated hydrochloric acid (note: hydrochloric acid - hydrochloric acid - in previous sources of information) in purified water.
- hydrochloric acid with a basic substance content of May 36 is used. % 0.84-
- a hydrolyzing mixture is prepared in a measuring device, into which water purified by gravity is filled by gravity from a separate apparatus through a measuring glass of a measuring device, then the required amount of hydrochloric acid is poured into the measuring device through a funnel. Then the mixture is stirred for 10 - 15 minutes, a sample is taken to determine the concentration of hydrochloric acid in the resulting hydrolysis mixture.
- a 20% solution of sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH) is prepared.
- the alkaline solution is prepared in a separate collector, into which purified water is poured, while its quantity is controlled through a measuring glass, after which alkali is poured through the loading hatch, the hatch is closed and mixing is carried out.
- the completeness of dissolution is controlled by the content of sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH).
- hydrolysis of methyltriethoxysilane is carried out by dosing into the resulting mixture a hydrolyzing mixture with mandatory control of the process parameters.
- Hydrolysis is carried out in a drum-type reactor with a volume ratio of the working mixture and hydrolysis mixture of 3: 1.5, respectively.
- the working mixture from the mixer is transported by vacuum to the measuring device, the amount of the working mixture is controlled through the measuring glass of the measuring device. After that, the working mixture is fed by gravity into the drum reactor. Then the rotation of the drum is turned on, and a hydrolysis mixture is introduced into the working mixture through a separate measuring device. The rate of introduction of the hydrolyzing mixture is controlled using a graduation scale. The time for introducing the hydrolyzing mixture into the working mixture is 30 minutes. After the introduction of the hydrolysis mixture is completed, stirring is continued for 10-15 minutes, then stirring is stopped, and the reaction mass is kept without stirring for 3.5 hours at a pH value of not less than 3.
- an alkaline solution in the amount of 5.95 L, which has a temperature of 16-30 ° C, is introduced by gravity into the reactor with the resulting reaction mass with constant stirring from a mernik. After the introduction of the entire volume of the alkaline solution, the stirring of the reaction mass is stopped. At rest, gelation occurs in the reaction mass — the process of gel aging, the formation of methyl silicic acid alcohol hydrogel.
- the aging process of the gel is carried out for at least 7, 5 hours - until a colorless, with slight opalescence of alcohol-gel methylsilicic acid is obtained.
- the resulting methyl silicic acid alcohol hydrogel is ground for 1 to 2 hours until particles of no more than 4 to 6 mm are obtained.
- ethyl alcohol is substituted in methyl silicosilicon alcohol gel (ethyl alcohol in methyl silicic acid alcohol hydrogel is in a bound state and is an intermittent liquid) by introducing purified silica acid into hydrogel of purified water at a rate of 2 - 4 l per hour until the phenolphthalein neutral reaction and formation of the finished (final) product - methylsilicic acid hydrogel: when washed, ethyl alcohol is replaced by water, and thus methylsilicon acid hydrogel lots turns into a hydrogel of methylsilicic acid.
- all particles of the obtained gel of methylsilicic acid should sink to the bottom of the apparatus, which indicates the end of the process.
- the finished product is separated from the mother liquor, which is then washed from the alkali residues with purified water until neutral with phenolphthalein.
- the process of washing the hydrogel of methylsilicic acid is controlled by the presence of alkali in the wash water using universal indicator paper. If there is no change in the color of the indicator paper, the hydrosilicon methylsilicic acid is analyzed for chloride content and pH.
- the new features of the proposed method when interacting with known features, exhibit new properties when implementing this method, and thus, the use of an aqueous solution of ethyl alcohol as an organic solvent in a concentration of not less than 60% by volume allows the optimal range of quantitative ratios of these to be provided at the stage of preparation of the methyltriethoxysilane solution substances.
- methyltriethoxysilane with a mass fraction of the main substance of not less than 98% guarantees the maximum provision of the ingredient mass of this substance in the process of its dissolution in an organic solvent and its further use in subsequent stages of the process.
- Table 1 The process scheme for producing a hydrogel in accordance with the claims of the proposed method, which reflects the main features of the proposed method according to the claims, as well as other regulatory conditions of this process (for examples 1, for the best version of this method, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12).
- Table 2 Characteristics of the quantitative parameters of the technological process according to the proposed method for examples 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, industrial implementation of this method, which is carried out in accordance with the process diagram presented in Table 1.
- Table 3 Characteristics of the adsorption activity of the hydrogel of methylsilicic acid obtained by the proposed method, in comparison with the adsorption activity of the hydrogel of methylsilicic acid obtained in accordance with the prototype.
- the substance that is dissolved is methyltriethoxysilane with a mass fraction of the main substance of not less than 98%, is an intermediate.
- Ethyl alcohol having an ethanol concentration with a volume fraction of ethyl alcohol from 60 to 96.5%, i.e. an aqueous solution of ethanol at a concentration of from 60 to 96.5%, volume.
- NaOH sodium hydroxide
- KOH potassium hydroxide
- the hydrolysis of methyltriethoxysilane is carried out at a volume ratio of the working mixture and the hydrolyzing mixture of 3-3.5: 0.7-1.5, respectively.
- the time for introducing the hydrolyzing mixture into the working mixture is
- methylsilicic acid into the alcohol hydrogel at a rate of 2-4 L per hour of purified water until a phenolphthalein neutral reaction occurs until the finished product is formed - methylsilicic acid hydrogel.
- Example 2 This example is carried out as example 1, but in accordance with the quantitative characteristics (parameters) of the process, which are shown for example 2 in table 2.
- Example 3 This example is carried out as example 1, but in accordance with the quantitative characteristics (parameters) of the process, which are shown for example 3 in table 2.
- Example 4. This example is carried out as example 1, but in accordance with the quantitative characteristics (parameters) of the process, which are shown for example 4 in table 2.
- Example 5 This example is carried out as example 1, but in accordance with the quantitative characteristics (parameters) of the process, which are shown for example 5 in table 2.
- Example 6 This example is carried out as example 1, but in accordance with the quantitative characteristics (parameters) of the process, which are shown for example 6 in table 2.
- Example 7 This example is carried out as example 1, but in accordance with the quantitative characteristics (parameters) of the process, which are shown for example 7 in table 2.
- Example 8 This example is carried out as example 1, but in accordance with the quantitative characteristics (parameters) of the process, which are shown for example 8 in table 2.
- Example 9 This example is carried out as example 1, but in accordance with the quantitative characteristics (parameters) of the process, which are shown for example 9 in table 2.
- Example 10 This example is carried out as example 1, but in accordance with the quantitative characteristics (parameters) of the process, which are shown for example 10 in table 2.
- Example 11 This example is carried out as example 1, but in accordance with the quantitative characteristics (parameters) of the process, which are shown for example 11 in table 2.
- Example 12 This example is carried out as example 1, but in accordance with the quantitative characteristics (parameters) of the technological process, which are shown for example 12 in table 2.
- the finished product hydrogel methylsilicic acid has the composition:
- methylsilicic acid obtained in accordance with the proposed method is: 7.8 - 10.5 mg / g (Congo - mouth).
- the proposed invention is industrially applicable, it can be implemented in production technology and is widely used for
- methylsilicic acid hydrogel can be carried out in the production of adsorbents, which are obtained on the basis of the hydrosilicon methylsilicic acid, and which can be used for absorption processes for purification of liquids (water, biological fluids) from microorganisms, toxic metabolites, radionuclides, as well as
- enterosorbents enterosorbents.
- the proposed method allows to obtain a highly sorption hydrogel of methylsilicic acid with an increased range of applications in various industries, as well as to expand the range of technologies regarding the production of hydrogels of methylsilicic acid, which can be labeled in in accordance with applicable laws, certain trade names, for example, SORBOGEL.
- the hydrosilicon methylsilicic acid obtained in accordance with the proposed method is also the starting material for obtaining xerogel methylsilicic acid, which can be used as a substance for the manufacture of composite materials for medical, food and technical purposes.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству адсорбентов, а именно, к способу получения гидрогеля метил кремниевой кислоты. Готовят рабочую смесь из метилтриэтоксисилана (МТЭС) и водного раствора этанола с объемной частью спирта этилового от 60 до 96,5 %, гидролизующую смесь из хлористоводородной кислоты и воды очищенной, щелочной раствор. Проводят гидролиз МТЭС в присутствии кислотного катализатора с последующей щелочной обработкой, выдержку реакционной массы, измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты и его дальнейшее отмывание водой очищенной до образования гидрогеля. Объемное соотношение МТЭС и водного раствора этанола 1 :2,1, 1 :2,4, 1 :3, 1 :3,3. МТЭС применяют с массовой частью основного вещества не менее чем 98 %. Гидролиз МТЭС осуществляют при объемном соотношении рабочей и гидролизующей смеси 3- 3,5:0,7-1,5. Время введения гидролизующей смеси в реакционную массу 30-40 мин. Выдержку полученной реакционной смеси осуществляют в течение 3-3,5 часов при рН не меньше 3. После окончания гидролиза МТЭС в полученную реакционную массу вводят щелочной раствор с температурой 16-30°C, после чего полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты выдерживают для вызревания в течение не менее 7,5 ч; процесс вызревания проводят до получения полупродукта бесцветного с легкой опалесценцией. Измельченный алкогидрогель метилкремниевой кислоты отмывают водой очищенной со скоростью 2-4 л в час. Изобретение позволяет увеличить адсорбционную активность гидрогеля метилкремниевой кислоты в 2,0-3,9 раз и уменьшить расход этилового спирта на 30-40 %.
Description
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОГЕЛЯ МЕТИЛКРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ
Область техники
Изобретение относится к производству адсорбентов, а именно, к способу получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, который может быть использован для абсорбционных процессов очистки жидкостей от микроорганизмов (воды, биологических жидкостей), от токсических метаболитов, радионуклидов, в том числе как лекарственное средство - энтеросорбент, а также при лечении гнойных ран.
Предшествующий уровень техники
Технологии, касающиеся получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, относятся к новым технологиям, которые для промышленного применения начали разрабатываться относительно недавно.
Известен способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, предусмат - ривающий процесс поликонденсации раствора метилсиликоната натрия или калия, добавление к нему раствора сильной кислоты до образования гидрогеля, его измельчение, активирование, дальнейшую обработку водой (Патент Российской Федерации на изобретение *Г° 21 11979, м.кл. СОЮ 77/02, публ. 27.05.1998 [1]). Такой способ позволяет получить сорбенты с сорбционной емкостью (3,3-4,6 мг/г), обладающие селективностью к среднемолекулярным органическим метаболитам. Однако этот способ не позволяет получить готовый продукт с высокой степенью повышения адсорбционной активности.
Известен способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, предусмат- ривающий приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты и воды питьевой, приготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с дальнейшей щелочной обработкой, вьщержкой реакционной массы, измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его дальнейшую обработку водой до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты (Патент Украины на изобретение jV° 27891, м.кл. С01В 33/135, публ. 16.10.2000, бюл. Ss 5[2]). Такое решение позволяет получить гель медицинского назначения с несколько повышенной адсорбционной активностью, который проявляет антацидные свойства, но степень повышения адсорбционной активности является недостаточной, кроме того использование этого процесса, который характеризуется соответствующими технологическими параметрами, и веществами, используемыми в нем, не позволяет рационально экономить один из реагентов - этиловый спирт.
Наиболее близким к предложенному изобретению является способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты (прототип), предусматривающий приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты и воды питьевой, приготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с дальнейшей щелочной обработкой, выдержку реакционной массы, измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его дальнейшую обработку водой до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты (Патент Украины на изобретение JVS 27434, м.кл. С01В 33/135, публ. 15.09.2000, бюл. N° 4 [3]). Этот способ позволяет получить гель с повышенной адсорбционной активностью, но степень повышения адсорбционной активности является недостаточной, кроме того использование такого способа, который характеризуется соответствующими технологическими параметрами, применением определенных веществ (реагентов процесса), не позволяет экономить один из важных реагентов - этиловый спирт.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения поставлена задача создания способа получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, который бы за счет предложенных новых количественных соотношений веществ (реагентов процесса), количественных параметров процесса, последовательности действий, позволил бы повысить в 2,0 - 3,9 раз адсорбционную активность готового продукта, уменьшить расход этилового спирта на 30 - 40 %.
Поставленная задача решается тем, что способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты предусматривает приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты и воды очищенной, приготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с дальнейшей щелочной обработкой, выдержку реакционной массы, измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его дальнейшее отмывание водой очищенной до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты. Новым является то, что при приготовлении рабочей смеси в качестве органического растворителя применяют водный раствор этанола с объемной частью спирта этилового от 60 до 96,5 %; количественное объемное соотношение метилтриэтоксисилана и органического растворителя в виде водного раствора этанола составляет 1 - 1,2 : 2 - 2,7 соответственно; метилтриэтоксисилан применяют с массовой частью основного вещества не менее, чем 98 %; гидролиз метилтриэтоксисилана осуществляют при объемном соотношении рабочей смеси и гидролизующей смеси 3 - 3,5 : 0,7 - 1,5 соответственно; время введения гидролизующей смеси в реакционную массу составляет 30 - 40 минут; выдержку полученной реакционной массы осуществляют в течение 3 - 3,5 часов при значении рН не меньше, чем 3; после окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в полученную реакционную массу вводят щелочной раствор, который имеет температуру 16 - 30°С, после чего полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты выдерживают для вызревания в течение не менее, чем 7,5 часов; процесс вызревания алкогидрогеля метилкремниевой кислоты проводят до получения полупродукта бесцветного с легкой опалесценцией; отмывание измельченного
алкогидрогеля метилметакремниевои кислоты осуществляют путем введения в него воды очищенной со скоростью 2 - 4 л в час.
Развитие, уточнение признаков предложенного технического решения, в том числе для его применения, использования в отдельных случаях характеризуется следующими признаками.
Метилтриэтоксисилан используют с массовой частью основного вещества 98- 99,5 %.
Гидролизующую смесь готовят из хлористоводородной кислоты концентрацией 35-39 % массовых и воды, очищенной согласно требованиям Государственной Фармакопеи Украины.
После введения гидролизующей смеси в реакционную массу перед ее временной выдержкой проводят необходимое перемешивание в течение 10 - 15 минут.
Воду питьевую для замещения этилового спирта в алкогидрогеле предварительно очищают до рН 5-7 согласно требованиям Государственной Фармакопеи Украины, и процесс замещения проводят до нейтральной реакции по фенолфталеину.
После введения щелочного раствора полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты выдерживают для вызревания в течение 7,5 - 9,0 часов.
Для замещения этилового спирта водой алкогидрогель метилкремниевой кислоты измельчают в течение 1 - 2 часов до получения частиц размером не больше 4 - 6 мм.
Осуществление предлагаемого способа в промышленных условиях
иллюстрируется следующими примерами.
Предложенный способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты осуществляют в соответствии с формулой изобретения:
Осуществляют приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты и воды очищенной, приготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с дальнейшей щелочной обработкой, временную выдержку реакционной массы,
измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его дальнейшую обработку очищенной водой до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты.
В соответствии с новыми признаками предложенного способа: например, при приготовлении рабочей смеси органическим растворителем является водный раствор этанола в концентрации 60 % объемных; количественное (объемное) соотношение метилтриэтоксисилана и органического растворителя составляет 1 : 2 соответственно; метилтриэтоксисилан применяют с массовой частью основного вещества не менее, чем 98 %; гидролиз метилтриэтоксисилана осуществляют при объемном соотношении рабочей смеси и гидролизующей смеси 3 : 1,5 соответственно; время введения гидролизующей смеси в реакционную массу составляет 30 минут; выдержку полученной реакционной массы осуществляют в течение 3,5 часов при значении рН не меньше, чем 3; после окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в полученную реакционную массу вводят щелочной раствор, который имеет температуру 16-30°С; полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты выдерживают для вызревания в течение 8,0 часов; процесс вызревания алкогидрогеля метилкремниевой кислоты проводят до получения бесцветного полупродукта с легкой опалесценцией, а последующую обработку измельченного алкогидрогеля метилметакремниевой кислоты водой очищенной для замещения в нем этанола осуществляют путем введения в него воды очищенной с рН 5-7, со скоростью 2 - 4 л в час до образования готового продукта в виде гидрогеля метилкремниевой кислоты.
Кроме того при осуществлении предложенного способа:
гидролизующую смесь готовят из хлористоводородной кислоты концентрацией 35- 39 % массовых и воды, очищенной по требованиям Государственной Фармакопеи Украины;
после введения гидролизующей смеси в реакционную массу перед ее временной выдержкой перемешивание этой реакционной массы осуществляют в течение 10 - 15 минут;
воду питьевую для замещения этилового спирта в алкогидрогеле предварительно очищают, как указано выше, до рН 5-7, процесс замещения проводят до нейтральной реакции по фенолфталеину.
Пример 1.
Предложенный способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты осуществляют в соответствии с формулой изобретения:
Осуществляют приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты и воды очищенной, приготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с дальнейшей щелочной обработкой, выдержку реакционной массы, измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его дальнейшую обработку очищенной водой до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты.
В соответствии с новыми признаками предложенного способа: при приготовлении рабочей смеси в качестве органического растворителя используют водный раствор этанола с объемной частью спирта этилового от 60 до 96,5 %; количественное (объемное) соотношение метилтриэтоксисилана и органического растворителя составляет 1 : 2 соответственно; метилтриэтоксисилан применяют с массовой частью основного вещества не менее, чем 98 %; гидролиз метилтриэтоксисилана осуществляют при объемном соотношении рабочей смеси и гидролизующей смеси 3 : 1,5 соответственно; время введения гидролизующей смеси в реакционную массу составляет 30 минут; выдержку полученной реакционной массы осуществляют в течение 3,5 часов при значении рН не меньше, чем 3; после окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в полученную реакционную массу вводят щелочной раствор, который имеет температуру 16-30°С; полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты выдерживают для вызревания в течение 7- 8 часов; процесс вызревания алкогидрогеля метилкремниевой кислоты проводят до получения полупродукта бесцветного с легкой опалесценцией, а последующую обработку измельченного алкогидрогеля метилметакремниевой кислоты водой очищенной для замещения в нем этанола осуществляют путем введения в него воды очищенной с рН 5-7, со скоростью 2 - 4 л в час до образования готового продукта в виде гидрогеля метилкремниевой кислоты.
Кроме того при осуществлении предложенного способа:
гидролизующую смесь готовят из хлористоводородной кислоты концентрацией 35- 39 % массовых и воды, очищенной согласно требованиям Государственной Фармакопеи Украины;
после введения гидролизующей смеси в реакционную массу перед ее временной выдержкой перемешивание этой реакционной массы осуществляют в течение 10 - 15 минут;
воду питьевую для замещения этилового спирта в алкогидрогеле предварительно очищают, как указано выше, до рН 5-7, процесс замещения проводят до нейтральной реакции по фенолфталеину.
Лучший вариант осуществления изобретения в промышленных условиях (Количественные характеристики приведены также в Таблице 1 - для Примера 1).
В промышленных условиях технологический процесс получения гидрогеля метилкремниевой кислоты согласно предложенному способу осуществляют следующим образом.
Сутью производства гидрогеля метилкремниевой кислоты является гидролиз метилтриэтоксисилана в среде этилового спирта в присутствии кислотного катализатора с последующей поликонденсацией с добавлением щелочного катализатора, вызревание геля, его измельчение, обработка (промывка) водой с получением конечного продукта - гидрогеля метилкремниевой кислоты.
Иллюстрация процесса (химические формулы):
С2Н5ОН [НС1] 3NaOH
CH3Si(C2H5OH)3 > CH3Si(OH)3 + ЗС2Н5ОН > [CH3Si ,,5 * х Н20]„,
где х = 30 - 38.
Структура полученного полимера с требуемой величиной первичных гранул (глобул) формируется при строгом соблюдении соотношений реагентов, которые вступают в реакцию. Поэтому в технологическом процессе предусмотрен их контакт в виде растворов, приготовление которых является предшествующими операциями на этой стадии.
1. Приготовление рабочей смеси.
Рабочую смесь - раствор метилтриэтоксисилана в органическом
растворителе готовят путем растворения метилтриэтоксисилана СНз8-(С2Н50Н)з в этом органическом растворителе, которым является водный раствор этилового спирта (этанола): количественное (объемное) соотношение между метилтриэтоксисиланом и органическим растворителем (водный раствор этилового спирта) составляет 1 : 2 соответственно. Для приготовления рабочего раствора используют метилтриэтоксисилан с массовым содержанием основного вещества не менее, чем 98 %, и спирт этиловый, имеющий концентрацию 60 % (водный раствор этилового спирта в концентрации 60 % объемных). Приготовление рабочей смеси осуществляют в отдельном аппарате, в который загружают органический растворитель - этанол, после чого в этот аппарат загружают метилтриэтоксисилан. Объемы реагентов, которые загружаются, контролируют с помощью мерного стекла. После загрузки реагенты перемешивают в течение 2,5 - 3 часов. Потом из нижней части аппарата отбирают пробу для определения удельного веса, который должен быть в пределах 0,840 - 0,845 г/см3.
Полученная рабочая смесь является раствором метилтриэтоксисилана в среде органического растворителя.
2. Приготовление гидролизующей смеси.
Гидролизующая смесь представляет собой 0,5-1,5 % раствор концентрированной хлористоводородной кислоты (примечание: хлористоводородная кислота - соляная кислота - в прежних источниках информации) в воде очищенной.
Для приготовления гидролизующей смеси используют хлористоводородную кислоту с содержанием основного вещества 36 мае. % 0,84-
0,85 л и воду 45+1 л, которая предварительно очищена в соответствии с требованиями Государственной Фармакопеи Украины.
Готовят гидролизующую смесь в мернике, в который из отдельного аппарата самотеком заливается вода очищенная с контролем ее объема через мерное стекло мерника, далее необходимое количество хлористоводородной кислоты заливают в мерник через воронку. Потом смесь перемешивают в течение 10 - 15
минут, отбирают пробу для определения концентрации хлористоводородной кислоты в полученной гидролизующей смеси.
3. Приготовление раствора щелочи.
Для последующего синтеза гидрогеля метилкремниевой кислоты готовят 20%- ный раствор натрия гидроксида (NaOH) или калия гидроксида (КОН). Щелочной раствор готовят в отдельном сборнике, в который заливают воду очищенную, при этом осуществляют контроль ее количества через мерное стекло, после чего через загрузочный люк засыпают щелочь, люк закрывают и осуществляют перемешивание. Полноту растворения контролируют по содержанию натрия гидроксида (NaOH) или калия гидроксида (КОН).
Последующее использование раствора щелочи возможно только после его охлаждения до температуры 16-30°С.
4. Гидролиз метилтриэтоксисилана.
Далее осуществляют гидролиз метилтриэтоксисилана путем дозирования в полученную смесь гидролизующей смеси с обязательным контролем технологических параметров процесса.
Гидролиз проводят в реакторе барабанного типа при объемном соотношении рабочей смеси и гидролизующей смеси 3 : 1,5 соответственно.
Рабочую смесь из смесителя транспортируют с помощью вакуума в мерник, контроль количества рабочей смеси осуществляют через мерное стекло мерника. После этого рабочая смесь порциями самотеком подается в барабанный реактор. Потом включают вращение барабана и через отдельный мерник в рабочую смесь вводят гидролизующую смесь. Скорость введения гидролизующей смеси контролируют с помощью градуировочной шкалы мерника. Время введения гидролизующей смеси в рабочую смесь составляет 30 минут. После окончания введения гидролизующей смеси перемешивание продолжают 10 - 15 минут, потом перемешивание прекращают, и реакционную массу без перемешивания выдерживают в течение 3,5 часа при значении показателя рН не менее, чем 3.
5. Получение алкогидрогеля метилкремниевой кислоты.
После окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в реактор с полученной реакционной массой при постоянном перемешивании из мерника самотеком вводят щелочной раствор в количестве 5,95 л, который имеет температура 16 - 30°С.
После введения всего объема щелочного раствора перемешивание реакционной массы прекращают. В состоянии покоя в реакционной массе происходит гелеобразование - процесс вызревания геля, структурообразование алкогидрогеля метилкремниевой кислоты.
Процесс вызревания геля проводят в течение не менее, чем 7, 5 часов - до получения бесцветного, с легкой опалесценцией алкогидрогеля метилкремниевой кислоты.
6. Измельчение и отмывание алкогидрогеля метилкремниевой кислоты.
Полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты измельчают в течение 1 - 2 часов до получения частиц размером не более 4 - 6 мм.
После этого в алкогидрогеле метилкремниевой кислоты проводят замещение этилового спирта (этиловый спирт в алкогидрогеле метилкремниевой кислоты находится в связанном состоянии и представляет собой интермицелярную жидкость) путем введения в алкогидрогель метилкремниевой кислоты очищенной воды со скоростью 2 - 4 л в час до нейтральной реакции по фенолфталеину и образования готового (конечного) продукта - гидрогеля метилкремниевой кислоты: при промывании этиловый спирт замещается водой, и таким образом алкогидрогель метилкремниевой кислоты превращается в гидрогель метилкремниевой кислоты. После окончания процесса перемешивания все частицы полученного геля метилкремниевой кислоты должны опуститься на дно аппарата, что свидетельствует об окончании процесса.
После образования гидрогеля метилкремниевой кислоты готовый продукт отделяют от маточного раствора, который затем от остатков щелочи отмывают очищенной водой до нейтральной реакции по фенолфталеину.
Процесс отмывания гидрогеля метилкремниевой кислоты контролируют по наличию щелочи в промывной воде с помощью универсальной индикаторной бумаги. При отсутствии изменений в окраске индикаторной бумаги гидрогель метилкремниевой кислоты анализируют на содержание хлоридов и показатель рН.
При позитивных результатах анализа готовый продукт - гидрогель метилкремниевой кислоты загружают в транспортную тару, затем - в потребительскую тару.
Процессуальная схема получения гидрогеля метилкремниевой кислоты в соответствии с формулой изобретения предложенного способа иллюстрирована также таблицей 1.
Новые признаки предложенного способа при взаимодействии с известными признаками при осуществлении этого способа проявляют новые свойства и таким образом применение в качестве органического растворителя водного раствора этилового спирта в концентрации не менее, чем 60 % объемных, позволяет на стадии приготовления раствора метилтриэтоксисилана обеспечить оптимальный интервал количественных соотношений этих веществ. Именно предложенная концентрация этилового спирта в водном растворе и соотношение метилтриэтоксисилана и водного раствора этилового спирта 1 - 1,2 : 2 - 2,7 позволяют создать оптимальные условия для эффективного осуществления этой стадии процесса, а также условия для получения готового продукта с высокой адсорбционной активностью, которому присуще оптимальное сочетание его плотности, размера частиц, размера пор. При этом, вероятно, применение смеси протонных растворителей - этилового спирта и воды в предложенной концентрации - позволяют благодаря их высокой диэлектрической проницаемости, начиная с первой стадии процесса, создать благоприятные условия для формирования такой структуры сетки геля и содержания в этой сетке интермицелярной жидкости, которая обеспечивает повышение адсорбционной активности конечного продукта.
Применение метилтриэтоксисилана с массовой долей основного вещества не менее, чем 98 % гарантирует максимальное обеспечение ингредиентной массы этого вещества в процессе его растворения в органическом растворителе и дальнейшее использование в последующих стадиях процесса.
Объемное соотношение рабочей смеси и гидролизующей смеси 3— 3,5 : 0,7—
1,5 соответственно выбрано в результате многочисленных экспериментов, которые подтвердили граничные пределы оптимальных значений этого соотношения, которое было предложено авторами.
Постепенное введение гидролизующей смеси в реакционную массу в течение 30-40 минут вместе со временем выдержки полученной реакционной смеси в течение 3 - 3,5 часа при значении рН не менее, чем 3, обуславливают образование такой реакционной массы, которая по физико-химическим свойствам, в том числе по
реологическим свойствам, является необходимой для эффективного ведения дальнейшего процесса и обуславливает после окончания гидролиза метилтриэтоксисилана введение щелочного раствора, который имеет температуру именно 16 - 30°С.
Перечень и краткая характеристика таблиц, иллюстрирующих предложенный способ:
Таблица 1 - Процессуальная схема получения гидрогеля в соответствии с формулой изобретения предложенного способа, в которой отражены основные признаки предложенного способа согласно формуле изобретения, а также другие регламентные условия этого технологического процесса (для примеров 1, для лучшего варианта осуществления этого способа, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12). Таблица 2 - Характеристики количественных параметров технологического процесса согласно предложенному способу для примеров 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 промышленного осуществления этого способа, который проводят в соответствии с процессуальной схемой, представленной в Таблице 1. Таблица 3 - Характеристики адсорбционной активности гидрогеля метилкремниевой кислоты, полученного при осуществлении предложенного способа, в сравнении с адсорбционной активностью гидрогеля метилкремниевой кислоты, полученного в соответствии с прототипом.
Таблица 1
ПРОЦЕССУАЛЬНАЯ СХЕМА
предложенного способа получения гидрогеля метилкремниевой кислоты в
соответствии с формулой изобретения
Стадии процесса получения гидрогеля метилкремниевой кислоты
в соответствии с предложенным способом
1. Приготовление рабочей смеси
(раствора метилкремниевой кислоты в органическом растворителе - водном растворе этилового спирта)
Процесс: Растворение метилтриэтоксисилана в органическом растворителе в количественном соотношении между ними - 1-1,2 : 2-2,7.
Ингредиенты:
Вещество, которое растворяют - метилтриэтоксисилан с массовой долей основного вещества не менее, чем 98 %, является полупродуктом.
Спирт этиловый, имеющий концентрацию этанола с объемной долей спирта этилового от 60 до 96,5 %, то есть водный раствор этанола в концентрации от 60 до 96,5 %, объемных.
2. Приготовление гидролизующей смеси
Процесс: Приготовление гидролизующей смеси.
Ингредиенты: Хлористоводородная кислота с содержанием основного вещества 36 мае. % - 0,84 л.
Вода питьевая, предварительно очищенная в соответствии с требованиями
Государственной Фармакопеи Украины 45±1 л.
3. Приготовление щелочного раствора
Процесс: Приготовление 20 %- ного щелочного раствора.
Ингредиенты:
Натрия гидроксид (NaOH) или калий гидроксид (КОН).
Вода очищенная.
4. Гидролиз метилтриэтоксисилана
Процесс: Дозирование гидролизующей смеси в рабочую смесь; процесс поликонденсации .
Ингредиенты:
Гидролизующая смесь.
Рабочая смесь.
Параметры процесса:
Гидролиз метилтриэтоксисилана осуществляют при объемном соотношении рабочей смеси и гидролизующей смеси 3-3,5 : 0,7-1,5 соответственно.
Время введения гидролизующей смеси в рабочую смесь составляет
30-40 минут. После окончания введения гидролизующей смеси в рабочую смесь перемешивание полученной реакционной массы продолжают в течение 10-15 минут, затем перемешивание прекращают, и реакционную массу без
перемешивания выдерживают в течение 3,0-3,5 часов при значении показателя рН не менее, чем 3.
Продолжение таблицы 1
5. Получение алкогидрогеля метилкремниевои кислоты
Процесс: Получение алкогидрогеля метилкремниевой кислоты.
Параметры: После окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в реакционную массу при постоянном перемешивании вводят в количестве 5,95 л щелочной раствор, имеющий температуру 16 - 30°С. После введения всего объема щелочного раствора перемешивание реакционной массы прекращают. В состоянии покоя в реакционной смеси происходит гелеобразование, то есть процесс вызревания геля - структурообразование алкогидрогеля
метилкремниевой кислоты. Процесс вызревания гидрогеля проводят
в течение не меньше, чем 7, 5 часов - до получения бесцветного, с легкой опалесценцией алкогидрогеля метилкремниевой кислоты.
6. Измельчение алкогидрогеля метилкремниевой кислоты
Процесс: Измельчение полученного алкогидрогеля метилкремниевой кислоты. Параметры процесса:
Измельчение в течение 1 - 2 часов до получения частиц не более 4-6 мм.
7. Замещение спирта в алкогидрогеле метилкремниевой кислоты водой очищенной до получения готового (конечного) продукта
Процесс: Замещение спирта (спирт в алкогидрогеле метилкремниевой кислоты находится в связанном состоянии - является интермицелярной жидкостью) путем введения в алкогидрогель метилкремниевой кислоты очищенной воды со скоростью 2-4 л в час до нейтральной реакции по фенолфталеину и образование готового (конечного) продукта - гидрогеля метилкремниевой кислоты.
Реагенты:
Алкогидрогель метилкремниевой кислоты.
Очищенная вода.
Параметры, условия процесса:
Введение в алкогидрогель метилкремниевой кислоты со скоростью 2-4 л за час очищенной воды до нейтральной реакции по фенолфталеину до образования готового (конечного) продукта - гидрогеля метилкремниевой кислоты.
Пример 2. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 2 в таблице 2.
Пример 3. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 3 в таблице 2.
Пример 4. Этот пример осуществляют, как пример 1 , но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 4 в таблице 2.
Пример 5. Этот пример осуществляют, как пример 1 , но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 5 в таблице 2.
Пример 6. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 6 в таблице 2.
Пример 7. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 7 в таблице 2.
Пример 8. Этот пример осуществляют, как пример 1 , но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 8 в таблице 2.
Пример 9. Этот пример осуществляют, как пример 1 , но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 9 в таблице 2.
Пример 10. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 10 в таблице 2.
Пример 11. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 11 в таблице 2.
Пример 12. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 12 в таблице 2.
Таблица 2 Характеристика количественных параметров технологического процесса согласно предложенному способу (примеры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12)
Количественные параметры предложенного способа
Скорость
Массо- Соотно- Время Параметры
Кон- Объемное Тем- Вызре- введения вая шение (продол- процесса
цент- соотно- пера- вание в доля объемное житель- гидролиза:
рация шение тура, алко- алкогид- основ- метилтри- ность)
раст- рабочей гидроля рогель
При- ного этокси- введения выдержка
вора и °С метил- . метилк- меры вещест- силана и гидро- реакцион- этило- гидроли- кремни- ремниевой ва в водного лизую- ной массы,
вого зующей евой кислоты метил- раствора щей час. (3-3,5
спир- смеси кислоты, очищен- три- этилового смеси, часа);
та, % час. ной воды, этокси- спирта мин.
об; л/час силане рН (не
(60- (3-3,5 : (16- (7,5 - 9 (2-4
(98- ( менее
95,5) 1-1,2 : (30-40 ,
0,7 -1,5) 30°С) час.) л/час)
99,5) 2-2,7) мин.) чем 3)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
3,5 час.
16°С 7,5 2,0
1 60 98 1 : 2 30 мин. 3 : 1,5 рН 3,0
3,5 час.
16°С 8,5 2,5
2 65 98 1,2 : 2 35 мин. 3 : 1 рН 3,0
3,5 час.
25°С
3 60 98 1 , 1 : 2,1 40 мин. 3,5 : 1,5 рН 3,0 8,0 2,5
3,5 час.
4 70 20°С
98,5 1 : 2 30 мин. 3 : 0,7 рН 3,0 8,0 3,0
3,5 час.
5 75 99,5 16°С
1,1 : 2,5 2,5
35 мин. 3,5 : 1,5 рН 3,0 8,0
3,5 час.
6 60 98,5 1 : 2,3 25°С
30 мин. 3 : 1 ,5 рН 3,0 8,5 3,0
3,5 час.
7 80 98,7 1,05 : 2 27°С
40 мин. 3 : 1,5 рН 3,0 8,5 4,0
3,5 час.
8 60 98,2 1 : 2 30 мин. 30°С
3 : 1,5 рН 3,0 9,0 3,0
Продолжение Таблицы 2
Таблица 3
Адсорбционная активность гидрогеля метилкремниевой кислоты, полученного по предложенному способу, в сравнении с прототипом
Адсорбционная активность гидрогеля метилкремниевой кислоты,
(по конго-рот), мг/г
Гидрогель, полученный согласно
Пример Гидрогель, полученный
предложенному способу
согласно прототипу (примеры 1- 12,
(примеры 1-8, приведенные в вышеприведенные в описании
описании к патенту Украины изобретения - предложенного
Мо 27434 на изобретение) способа)
1 2 3
1 8,2 2,6
2 9,5 5,2
3 8,7 4,5
4 9,9 3,9
5 10,5 5,0
6 7,9 4,7
7 10,2 3,5
8 8,9 2,0
9 7,8 -
10 9,6 -
11 10,3 -
12 8,5 -
Совокупность всех признаков предложенного способа получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, в том числе его новые признаки позволяют достичь технического результата, а именно - повысить в 2,0 - 3,9 раз адсорбционную активность готового продукта, уменьшить затраты этилового спирта на 30 - 40 %.
Причинно-следственная связь между новыми признаками и техническим результатом, который достигают благодаря осуществлению предложенного способа, заключается в следующем.
Выдержка полученного алкогидрогеля метилкремниевой кислоты в течение не менее, чем 7,5 часов, до получения полупродукта бесцветного с легкой опалесценцией в результате пролонгированного периода его вызревания, проявила положительный эффект: в результате на конечной стадии предложенного способа образуется продукт, который имеет повышенно развитую внутреннюю поверхность твердой фазы геля с активными центрами, усовершенствованную структуру сетки геля, оптимизированное содержание интермицелярной спиртово-водной жидкости, что, вероятно, в сочетании с воздействием других факторов процесса позволило резко повысить сорбционные свойства готового продукта.
Последующая обработка измельченного алкогидрогеля метилкремниевой кислоты водой очищенной со скоростью 2-4 л в час, обеспечивает гарантированное замещение органического растворителя - этанола до необходимой степени содержания остаточного количества этилового спирта в гидрогеле. При этом достигается высокая гомогенность полученного геля.
Причинно-следственная связь для других признаков предложенного способа описана ранее - в предыдущих разделах этого описания изобретения.
Достижение технического результата при использовании предложенного способа усиливается при:
использовании в качестве органического растворителя водного раствора этилового спирта 60-80 % объемных;
- использовании метилтриэтоксисилана с массовой долей основного вещества 98 - 99,5 %;
- приготовлении гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты концентрацией 35 - 39 % по массе и воды, очищенной в
соответствии с требованиями Государственной Фармакопеи Украины;
продолжении перемешивания реакционной массы в течение 10-15 минут (перед ее временной выдержкой) после введения гидролизующей смеси;
вызревании алкогидрогеля метилкремниевой кислоты во временном пределе в течение 7,5 - 9,0 часов;
использовании воды очищенной по требованиям Государственной Фармакопеи Украины для замещения этилового спирта в алкогидрогеле метилкремниевой кислоты до нейтральной реакции по фенолфталеину.
Полученный согласно предложенному способу в соответствии со всеми вышеописанными примерами готовый продукт гидрогель метилкремниеыой кислоты имеет состав:
[(CH3SiO 1 5 * х Н20]л где х = 30-38.
Адсорбционная активность полученных в соответствии с предложенным способом образцов гидрогелей определялась в модельном эксперименте по сорбции конго-рот по стандартной методике на спектрофотометре с последующими расчетами окончательных значений:
среднее значение величины адсорбционной активности гидрогелей
метилкремниевой кислоты, полученных в соответствии с предложенным способом, составляет: 7,8 - 10,5 мг/г (по конго - рот).
Величины же адсорбционной активности гидрогелей метилкремневой кислоты, полученных в соответствии с примерами 1-8 ПРОТОТИПА (приведенных в описании к этому прототипу - патенту Украины на изобретение j4° 27434), составляют: 2,6; 5,2; 4,5; 3,9; 5,0; 4,7; 3,5; 2,0.
Расход этилового спирта в результате применения органического растворителя при осуществлении предложенного способа в сравнении с прототипом уменьшается на 30 - 40%.
Технический результат при использовании предложенного способа достигается именно в пределах значений количественных параметров
(характеристик), которые определены в формуле предложенного изобретения. За пределами предложенных значений количественных характеристик технический результат не достигается.
Количественные параметры предложенного способа могут меняться в оптимальных пределах, которые предложены в соответствии с формулой
изобретения. Авторами проведены многочисленные исследования при
формировании сочетания количественных параметров, которые характеризуют предложенное решение, осуществлен детальный структурно-системный анализ и отбор оптимальных значений, в пределах которых достигается необходимый эффект.
Промышленная применимость
Предложенное изобретение промышленно применимо, оно может быть осуществлено в производственной технологии и широко использовано по
назначению. Примеры его конкретного промышленного осуществления, в том числе лучший вариант, приведены выше.
Предложенный способ был испытан в производственных промышленных условиях. При испытании этого способа по результатам осуществления
производства было показано, что совокупность всех его признаков позволяет обеспечить достижение технического (положительного) результата: он позволяет повысить в 2,0 - 3,9 раз адсорбционную активность готового продукта, уменьшить расход этилового спирта на 30-40 %.
Предложенный способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты может быть осуществлен в производстве адсорбентов, которые получают на основе гидрогеля метилкремниевой кислоты, и которые могут быть применены для абсорбционных процессов очистки жидкостей (вода, биологические жидкости) от микроорганизмов, токсичных метаболитов, радионуклидов, а также как
энтеросорбенты. Предложенный способ позволяет получить высокосорбционный гидрогель метилкремниевой кислоты с повышенным спектром применения в различных отраслях, а также расширить ассортимент технологий относительно производства гидрогелей метилкремниевой кислоты, которые могут маркироваться в
соответствии с действующим законодательством определенными торговыми наименованиями, например, СОРБОГЕЛЬ.
Многочисленные клинические исследования гидрогеля, полученного в соответствии с предложенным способом, показали, что его высокая сорбционная активность, селективность адсорбции, простота применения позволяют использовать его для профилактики и лечения многих заболеваний у взрослых и детей, для экстренной детоксикации живых организмов.
Гидрогель метилкремниевой кислоты, полученный в соответствии с предложенным способом, является также исходным веществом для получения ксерогеля метилкремниевой кислоты, который можно использовать в качестве субстанции для изготовления композиционных материалов медицинского, пищевого и технического назначения.
Claims
1. Способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты предусматривает приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты и воды очищенной, приготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с последующей щелочной обработкой, выдержкой реакционной массы, измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его дальнейшее отмывание водой, очищенной до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты, отличающийся тем, что при приготовлении рабочей смеси в качестве органического растворителя применяют водный раствор этанола с объемной частью спирта этилового от 60 до 96,5 %, а количественное объемное соотношение метилтриэтоксисилана и органического растворителя в виде водного раствора этанола составляет 1 - 1,2 : 2 - 2,7 соответственно, при этом метилтриэтоксисилан применяют с массовой частью основного вещества не менее, чем 98 %, а гидролиз метилтриэтоксисилана осуществляют при объемном соотношении рабочей смеси и гидролизующей смеси 3 - 3,5 : 0,7 - 1,5 соответственно, при этом время введения гидролизующей смеси в реакционную массу составляет 30 - 40 минут, а выдержку полученной реакционной массы осуществляют в течение 3 - 3,5 часов при значении рН не меньше, чем 3, и после окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в полученную реакционную массу вводят щелочной раствор, имеющий температуру 16 - 30°С, после чего полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты выдерживают для вызревания в течение не менее, чем 7,5 часов, при этом процесс вызревания алкогидрогеля метилкремниевой кислоты проводят до получения полупродукта бесцветного с легкой опалесценцией, а отмывание измельченного алкогидрогеля метилметакремниевой кислоты осуществляют путем введения в него воды очищенной со скоростью 2 - 4 л в час.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что метилтриэтоксисилан используют с массовой частью основного вещества 98-99,5 %.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидролизующую смесь готовят из хлористоводородной кислоты концентрацией 35-39 % массовых и воды, очищенной согласно требованиям Государственной Фармакопеи Украины.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после введения гидролизующей смеси в реакционную массу перед ее выдержкой, перемешивание реакционной массы проводят в течение 10 - 15 минут.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что воду питьевую для замещения этилового спирта в алкогидрогеле предварительно очищают до рН 5-7 согласно требованиям Государственной Фармакопеи Украины, и процесс замещения проводят до нейтральной реакции по фенолфталеину.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после введения щелочного раствора полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты вьщерживают для вызревания в течение 7,5 - 9,0 часов.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для замещения этилового спирта водой алкогидрогель метилкремниевой кислоты измельчают в течение 1 - 2 часов до получения частиц размером не больше 4 - 6 мм.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201200340A EA020108B1 (ru) | 2009-12-16 | 2010-06-14 | Способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты |
| EP10838014.8A EP2514717B1 (en) | 2009-12-16 | 2010-06-14 | Process for producing a methylsilicic acid hydrogel |
| PL10838014T PL2514717T3 (pl) | 2009-12-16 | 2010-06-14 | Sposób wytwarzania hydrożelu kwasu metylokrzemowego |
| RSP20140599 RS53584B1 (en) | 2009-12-16 | 2010-06-14 | PROCEDURE FOR OBTAINING HYDROGELS OF METHYLSILICIUM ACID |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200913146 | 2009-12-16 | ||
| UAA200913146A UA90988C2 (ru) | 2009-12-16 | 2009-12-16 | Способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2011075095A1 true WO2011075095A1 (ru) | 2011-06-23 |
| WO2011075095A8 WO2011075095A8 (ru) | 2012-07-26 |
Family
ID=44167593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/UA2010/000030 WO2011075095A1 (ru) | 2009-12-16 | 2010-06-14 | Способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2514717B1 (ru) |
| EA (1) | EA020108B1 (ru) |
| PL (1) | PL2514717T3 (ru) |
| RS (1) | RS53584B1 (ru) |
| UA (1) | UA90988C2 (ru) |
| WO (1) | WO2011075095A1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016080942A1 (en) | 2014-11-20 | 2016-05-26 | Tolcheyev Yuriy Zakharovych | Method for obtaining a pasty form of sorbent based on hydrogel o methylsilicic acid |
| WO2020204748A1 (ru) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Тульская фармацевтическая фабрика" | Способ получения полиметилсилсесквиоксанового гидрогеля |
| CN115849391A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-03-28 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 疏水氧化硅气凝胶材料的制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA115857C2 (uk) * | 2017-08-30 | 2017-12-26 | Олександр Михайлович Мартиненко | Спосіб одержання гідрогелю метилкремнієвої кислоти з властивостями супрамолекулярних структур і гідрогель, одержаний цим способом |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2111979C1 (ru) | 1994-03-11 | 1998-05-27 | Юрий Николаевич Шевченко | Гидрогели метилкремневой кислоты как адсорбенты среднемолекулярных метаболитов и способ их получения |
| UA27434U (ru) | 2007-07-19 | 2007-10-25 | Нінель Леонідівна Овчиннікова | Комплект "буквария" для быстрого обучения чтению |
| UA27891U (en) | 2007-03-14 | 2007-11-26 | State Scient Res I Of The Mia | Terminal of the global positioning system (gps) or global system mobile (gsm), which provides the remote monitoring of the user safety |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA82774C2 (ru) * | 2006-09-20 | 2008-05-12 | Tolcheiev Yurii Zakharovych | Способ получения сорбента на основе гидрогеля метилкремниевой кислоты |
-
2009
- 2009-12-16 UA UAA200913146A patent/UA90988C2/ru unknown
-
2010
- 2010-06-14 EA EA201200340A patent/EA020108B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2010-06-14 RS RSP20140599 patent/RS53584B1/en unknown
- 2010-06-14 PL PL10838014T patent/PL2514717T3/pl unknown
- 2010-06-14 EP EP10838014.8A patent/EP2514717B1/en active Active
- 2010-06-14 WO PCT/UA2010/000030 patent/WO2011075095A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2111979C1 (ru) | 1994-03-11 | 1998-05-27 | Юрий Николаевич Шевченко | Гидрогели метилкремневой кислоты как адсорбенты среднемолекулярных метаболитов и способ их получения |
| UA27891U (en) | 2007-03-14 | 2007-11-26 | State Scient Res I Of The Mia | Terminal of the global positioning system (gps) or global system mobile (gsm), which provides the remote monitoring of the user safety |
| UA27434U (ru) | 2007-07-19 | 2007-10-25 | Нінель Леонідівна Овчиннікова | Комплект "буквария" для быстрого обучения чтению |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| See also references of EP2514717A4 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016080942A1 (en) | 2014-11-20 | 2016-05-26 | Tolcheyev Yuriy Zakharovych | Method for obtaining a pasty form of sorbent based on hydrogel o methylsilicic acid |
| WO2020204748A1 (ru) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Тульская фармацевтическая фабрика" | Способ получения полиметилсилсесквиоксанового гидрогеля |
| CN115849391A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-03-28 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 疏水氧化硅气凝胶材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2514717B1 (en) | 2014-08-13 |
| EA020108B1 (ru) | 2014-08-29 |
| UA90988C2 (ru) | 2010-06-10 |
| PL2514717T3 (pl) | 2015-01-30 |
| EP2514717A4 (en) | 2013-07-24 |
| EP2514717A1 (en) | 2012-10-24 |
| WO2011075095A8 (ru) | 2012-07-26 |
| EA201200340A1 (ru) | 2012-09-28 |
| RS53584B1 (en) | 2015-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Turgis et al. | An original “click and bind” approach for immobilizing copper hexacyanoferrate nanoparticles on mesoporous silica | |
| WO2011075095A1 (ru) | Способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты | |
| Arabkhani et al. | The potential application of bio-based ceramic/organic xerogel derived from the plant sources: A new green adsorbent for removal of antibiotics from pharmaceutical wastewater | |
| Kadib et al. | Recent progress in chitosan bio-based soft nanomaterials | |
| JP2016505485A (ja) | 任意に官能基化されたバイモーダルな多孔質ガラスの製造方法および該ガラス | |
| CN102001722B (zh) | 氧化锆改性的中孔硅材料去除水中磷酸盐的方法 | |
| CN103934008A (zh) | 一种埃洛石负载磷酸银光催化剂的制备 | |
| CN102558559A (zh) | 一种连续法合成小分子羟基硅油的方法 | |
| WO2008036056A9 (fr) | Procédé de fabrication d'un sorbant à base d'un hydrogel d'acide méthylsilicilique | |
| CN110756177A (zh) | 一种功能化纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球的制备方法和应用 | |
| CN106311157A (zh) | 一种具有吸附作用复合膜的制备方法 | |
| CN104001471A (zh) | 一种二氧化硅固定化羟基磷灰石材料的制备方法 | |
| CN105481044A (zh) | 一种高效污水处理片剂及其制备方法 | |
| CN106732747A (zh) | 一种用于消除有机染料污染的分子筛类芬顿催化剂及高效合成方法 | |
| CN110255568A (zh) | 一种内外双层胺基改性SiO2气凝胶的合成方法及其应用 | |
| US8153749B2 (en) | Absorbent and a method of production thereof | |
| CN111135796B (zh) | 一种强效地质聚合除氟剂及其制备方法和应用 | |
| CN102181507B (zh) | 一种低聚半乳糖的制备方法 | |
| CN105647772B (zh) | 基于白酒催陈剂的催陈老熟方法 | |
| UA47147U (ru) | Способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты | |
| CN104059096A (zh) | 小粒径超大孔径介孔有机硅纳米颗粒及其制备方法 | |
| CN113893841A (zh) | 用于压电催化降解水中微量有机污染物的钛酸钡纳米材料及其制备和应用 | |
| RU2714728C1 (ru) | Способ получения полиметилсилсесквиоксанового гидрогеля | |
| CN111194295B (zh) | 制造具有超分子结构特性的甲基硅酸水凝胶的方法，及使用该方法制造的水凝胶 | |
| CN105944682A (zh) | 一种有机气体介孔吸附剂的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10838014 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10838014 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 201200340 Country of ref document: EA |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2010838014 Country of ref document: EP |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: P-2014/0599 Country of ref document: RS |