РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

(19) KZ (13) A4 (11) 29840 (51) C08G 73/02 (2006.01) C02F 1/42 (2006.01)

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ (21) 2014/0924.1 (22) 08.07.2014 (45) 15.05.2015, бюл. №5 (72) Ергожин Едил Ергожаевич; Бектенов Несипхан Абжапарович; Калмуратова Камшат Мухтаровна; Абдралиева Гулжан Ендихановна; Садыков Канат Амиркулович (73) Акционерное общество "Институт химических наук им. А.Б. Бектурова" (56) Е.Е. Ергожин, Т.К.Чалов, А. Пидахмет, А.И. Никитина, Химический журнал Казахстана. 2013, №1. с.84-88. (54) АНИОНИТ НА ОСНОВЕ ГЛИЦИДИЛМЕТАКРИЛАТА, СТИРОЛА, МЕТИЛМЕТАКРИЛАТА И

ПОЛИЭТИЛЕНПОЛИАМИНА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ХРОМА (VI) (57) Изобретение относится к области получения ионообменных материалов, которые могут быть использованы в качестве сорбентов для извлечения ионов хрома (VI) из сточных и промышленных вод. Синтезированный анионит на основе глицидилметакрилата (ГМА), стирола (СТ), метилметакрилата (ММА) и полиэтиленполиамина (ПЭПА) при массовым соотношении сополимер:полиэтиленполиамин, равным 1:2 и при температуре 80°С в течение 3 часов, сорбционная емкость по отношению к ионам хрома 322,4-457,6 мг/г при статической обменной емкости анионита по 0,1 н раствору НС1 6,5 мг-экв/г.

(19) KZ (13) A

4 (11) 29840

29840

2

Изобретение относится к области получения анионообменных материалов, которые могут быть использованы в качестве сорбентов для извлечения ионов хрома (VI) в гидрометаллургии, а также для очистки сточных и промышленных вод.

Известен анионит синтезированный на основе хлорметилированного сополимера стирола и дивинилбензола с диметилформамидом. Сорбционная емкость по ионам хрома (VI) при pH 2 составляет 366 мг/г. [А.с. СССР №1628452, Бюл. №16, 1994].

Недостатком данного анионита является его низкая сорбционная емкость по ионам хрома (VI).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному результату к предлагаемому решению является макропористый анионит на основе олигомера эпихлоргидрина и 4-винилпиридина. Сорбционная емкость по ионам хрома (VI) при извлечении из раствора K2Сr2О7, содержащего 2,11 г/л металла, при pH 1,1-5,1 равна 166,4 мг/г. [Е.Е.Ергожин, Т.К.Чалов, А.Пидахмет, А.И.Никитина. Химический журнал Казахстана. 2013. №1. с.84-88].

Недостатком данного ионита является его низкая сорбционная емкость по ионам хрома (VI).

Задачей настоящего изобретения является расширение ассортимента ионитов с улучшенными сорбционными свойствами по отношению к ионам хрома (VI) на основе реакционоспособных доступных реагентов.

Технический результат заключается в повышении сорбционной емкости анионита по ионам хрома (VI).

Технический результат достигается синтезом анионита на основе глицидилметакрилата, стирола, метилметакрилата и полиэтиленполиамина со следующей структурной формулы:

Указанный анионит получают двухстадийным

методом. Путем радикальной полимеризации в растворе (бензол) в присутствии инициатора (перекис бензоила) синтезируют линейный

сополимер ГМА-СТ-ММА в соотношении (60мол%-10мол%-30мол%), затем аминируют эпоксидные группы с полиэтиленполиамином (ПЭПА). Конденсацию сополимера ГМА- СТ-ММА с ПЭПА в массовом соотношении 1:2 проводили при 80°С в течение 3 часов, затем отверждали двое суток при (60-120)°С. Выход анионита составляет 75% статическая обменная емкость (СОЕ) по 0,1н раствору НСl 6,5 мг-экв/г.

Состав и структуру полученного ионита определяли методами элементного анализа и ИК-спектроскопии.

Элементный состав анионита (рассчитано/найдено), %: С - 65,18/63,69; Н - 8,14/4,61; N - 6,91/7,20; О - 19,70/20,05.

ИК-спектр синтезированного анионита свидетельствует о том, что деформационные колебания, характерные для эпоксидных групп (850, 910, 1250 см-1), отсутствуют. Частота при 3500 см-1 характеризует появление гидроксильных групп. В спектре имеются полосы деформационных колебаний N-H (1490 см-1) и появляются полосы валентных колебаний C-N (1270 см-1) связей аминогрупп. Поглощение в области 1600 см-1, обусловленное валентными колебаниями бензольного кольца, подтверждает наличие в структуре анионита ароматических фрагментов.

Сорбцию ионов Сr2О72- анионитом ГМА-СТ-

ММА-ПЭПА в ОН-форме проводили в статических условиях при соотношении сорбент : раствор, равном 1:400, комнатной температуре 20±2°С, варьируя концентрацию хрома в растворах K2Сr2О7 от 0,205 до 2,080 г/л и изменяя их кислотность в пределах pH от 2,0 до 5,1 добавлением 0,1н растворов H2SO4 или NaOH. Для приготовления модельных растворов использовали соль K2Сr2О7 квалификации «х.ч».

Сорбционную емкость рассчитывали по разности исходной и равновесной концентрации растворов, которую определяли методом классической полярографии на фоне 0,1 N KОН по волне восстановления Сr2О7

-2 (Е1/2=-1,17В). Полярограммы снимали на универсальном полярографе ПУ-1 в термостатированной ячейке при температуре 25±0,5°С, используя ртутный капающий электрод. Кислород из анализируемых растворов удаляли путем продувания аргона в течение 5 мин. В качестве электрода сравнения служил насыщенный каломельный электрод.

Предлагаемый анионит с обменной емкостью 6,5 мг-экв/г обладает высокой сорбционной способностью к ионам хрома (VI) - 457,6 мг/г.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Конденсацию сополимера ГМА-СТ-ММА с

ПЭПА в массовом соотношении 1:2 проводят в трехгорлой колбе, снабженной механической мешалкой, термометром и капельной воронкой загружают навеску 20 г амина ПЭПА и постепенно прикапывают раствор сополимера ГМА-СТ-ММА 10 г в органическом растворителе (ацетон). При интенсивном перемешивании смесь нагревают до

29840

3

80°С в течение 3 часов и после образования геля выгружают в фарфоровую чашку, отверждают в течение двое суток при (60-120)°С, дробят, просеивают, отбирают фракцию с размером гранул (0,25-1,00) мм. Иониты многократно промывают растворителем, обрабатывают 5% растворами NaOH и НСl, отмывают дистиллированной водой до нейтральной реакции фильтрата и высушивают. В результате был получен новый анионит пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НСl 6,5 мг-экв/г.

Сорбцию ионов хрома (VI) осуществляли из раствора K2Сr2О7, содержащего 2,08 г/л хрома, при pH 2,8. СЕ по ионам хрома (VI) - 416,0 мг/г.

Пример 2. Анионит получают по примеру 1. Сорбцию

ионов хрома (VI) осуществляют из раствора К2Сr2О7, содержащего 2,08 г/л хрома, при pH 2,0. СЕ по ионам хрома (VI) - 457,6 мг/г.

Пример 3. Анионит получают по примеру 1. Сорбцию

ионов хрома (VI) осуществляют из раствора K2Сr2O7, содержащего 1,02 г/л хрома, при pH 3,4. СЕ по ионам хрома (VI) - 322,4 мг/г.

Таким образом, предлагаемый анионит получается относительно простым способом, не требующим сложного технологического оборудования, и обладает высокой сорбционной способностью по отношению к ионам хрома (VI).

Сорбционные свойства полученного анионита по отношению к ионам хрома (VI) приведены в таблице.

Результаты, приведенные в таблице, показывают, что сорбционная емкость нового анионита на основе сополимера глицидилметакрилата, стирола, метилметакрилата, и полиэтиленполиамина по ионам хрома (VI) больше, чем у ионита на основе олигомера эпихлоргидрина (ОЭХГ) и 4- винилпиридина (ВП) (прототип).

Таблица Сорбционные свойства полученного анионита по отношению к ионам хрома (VI)

Ионит Сорбционная емкость по ионам хрома (VI), мг/г

Пример № 1 416 Пример №2 457,6 Пример №3 322,4 Прототип (макропористый ионит) 166,4

Новый анионит благодаря высоким

сорбционным свойствам может найти применение для извлечения ионов хрома (VI) из сточных вод гальванических цехов, текстильных и кожевенных предприятий, а также химических производств.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Анионит на основе глицидилметакрилата (ГМА),

стирола (СТ), метилметакрилата (ММА) и полиэтиленполиамина (ПЭПА) со следующей структурной формулой:

Верстка А. Сарсекеева Корректор К. Сакалова