Сульфокатионит на основе эпоксидной смолы и битума

(51) 08 220/32 (2006.01) 08 226/02 (2006.01) 08 240/00 (2006.01) 01 20/22 (2006.01) 02 1/28 (2006.01) 10 3/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ статей под ред. проф. Т.В. Самсонова.- Л. Наука.1975. - с. 58-61(54) СУЛЬФОКАТИОНИТ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ И БИТУМА(57) Изобретение относится к области катионообменных материалов на основе битума, модифицированной концентрированной серной кислотой и эпоксидной смолой (ДГЭДОДФП). Сульфокатионит может быть использован в качестве сорбента для очистки сточных вод от ионов цинка. Статическая обменная емкость сульфокатионита по 0,1 н растворудостигает 5,50 мг-экв/г,удельный объем-2,14 мл/г, выход-76,5. Сорбционная емкость по 2 в динамических условиях при рН 5,2 равна 200,5 мг/г.(72) Ергожин Едил Ергожаевич Бектенов Несипхан Абжапарович Кабулова Гулжиян Кахармановна(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт химических наук им. А.Б. Бектурова республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Центр наук о земле, металлургии и обогащения Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан 19919 Изобретение относится к области ионообменных материалов, а именно к катионитам, содержащим сульфогруппы различной кислотности. Катионит может быть использован в качестве сорбента для извлечения, разделения и очистки Ио-нов металлов в гидрометаллургии, очистки сточных вод, для селективной сорбции органических соеди-нений и т.д. Известен катионит на основе смолистых нефтей,остатков термического крекинга. Катионит в форме порошка со статической ионообменной емкостью 1,2-2,0 мг-экв/г по иону из 0,1 н раствора(28) 1966). Недостатком катионита является низкая обменная емкость. Наиболее близким к заявленному объекту является катионит, полученный сульфированием промышленных марок битумов серной кислотой и олеумом (И.А. Кузин, В.М.Седов, А.И.Овсянников,А.Ю.Битюгов и А.Н.Вьюнов // Иониты и ионный обмен. Сб.статей под. ред. проф. Т.В. Самсонова. Изд. Наука. Л., 1975. с. 58-61). Недостатком катионита является низкая статическая обменная емкость (СОЕ по 0,1 н раствору 2,10 мгэкв/г). Задачей изобретения является синтез полифункционального сульфокатионита на основе доступного и недорогого сырья - битума (Западный Казахстан) и изучение сорбционной способности по отношению к ионам цинка. Техническим результатом является повышение обменной и сорбционной емкости. Технический результат достигается синтезом сшитого катионита на основе диглицидилового эфира диоксидифенил пропана (ДГЭДОДФП),битума и серной кислоты следующей структуры где,- радикал нафтеновых кислот в битумах 1 - серо- и азот содержащие углеводороды в молекуле битума. Указанный сульфокатионит синтезируют в мягких условиях поликонденсацией ДГЭДОДФП, битума и серной кислоты при 140 С. При этом образуются катиониты с высокими значениями обменной емкости по 0,1 нот 3,00 до 5,50 мгэкв/г и выходом 75,0-76,0. Катиониты в Н-форме представляют собой мелкие гранулы неправильной формы, обладающие высокой химической стойкостью к действию минеральных кислот, щелочи и окислителя. Структуру исходных и конечных продуктов исследовали методами ИК-спектроскопии, элементного анализа и потенциометрического титрования. В ИК-спектре катионита не обнаружены полосы поглощения эпоксикольца, при этом появляются полосы поглощения в области 1150-1200 см-1 характерных для сульфогрупп, а также сохраняются полосы СО карбонильных групп (1715 см-1). Сульфокатионит достаточно устойчив в агрессивных средах (таблица 1), что подтверждается испытанием в 5 н растворах кислот, щелочей и 10 Н 2 О 2. Таблица 1. Химическая стойкость сульфокатионита СОЕисходная, по 0,1 нмг-экв/г 5,50 СОЕ после обработки растворами, мг-экв/г Химическая устойчивость,5 н 24 1 н 3 4,77 4,85 86,70 88,30 Сульфокатионит в динамических условиях извлекает ионы цинка из модельных растворов 2 2 концентрацией 1,11 г/л. При рН 5,2 сорбционная емкость достигает 200,5 мг/г. В 19919 одинаковых условиях сорбции (при комнатной температуре в стеклянных колонках диаметром 1,7 см, в которые загружали по 10 г набухшего Сорбционные характеристики катионитов Сорбционная емкость по 2 при рН 5,2 мг/г 200,5 112,5-133,5 нет данных по сорбции Катионит на основе ДГЭДОДФП-битум-Н 2 О 4 промышленный катионит - КУ-2 х 8 прототипА.Ю. Дадабаев, М.А. Милушева, Р.Ж. Айдаров,А.И. Мокрышев. Ионообменное извлечение металлов. 1. Сорбция цинка и кадмия из синтетических растворов на катионитах КУ-2 и КУ 2 П // Труды ин-та металлургии и обогащения АН КазССР. Т 1970. с.27-33. Существенным отличительным признаком предлагаемого технического решения является удачное сочетание гидроксильных и сернокислых групп,закрепленных на полимерной матрице. Использование битума способствует улучшению проницаемости извлекаемых ионов в фазу сульфокатионита и как, следствие, повышает его сорбционные и емкостные характеристики. Изобретение иллюстрируется следующими примерами, указывающими оптимальные условия синтеза сульфокатионита с высокой обменной и сорбционной активностью по ионам цинка. Пример 1. В трехгорлый реактор, снабженный механической мешалкой, контактным термометром и капельной воронкой, загружают рассчитанное количество битума (0,1 г), растворенного в 1 мл бензола, добавляют 0,1 г ДГЭДОДФП и 0,2 г 24 и проводят поликонденсацию при 140 С в течении 10 часов, затем реакционную массу выгружают в фарфоровую чашку и отверждают в муфельной печи при 140 С 14 часов. Полученные катиониты размельчают, обрабатывают 5-ными растворамии НС 1,отмывают дистиллированной водой от избытка щелочи и кислоты, сушат и определяют основные физико-химические характеристики СОЕ 0,1 н растворудостигает 3,0 мг-экв/г, удельный объем -2,0 мл/г, выход-73,5. Пример 2. В трехгорлый реактор с установкой, как в примере 1, загружают битум (0,1 г) в 1 мл бензола,добавляют 0,1 г ДГЭДОДФП и 0,25 г 24 и проводят отверждение при 140 С в течении 24 часов. СОЕ катионитов по 0,1 нсоставляет 5,50 мг-экв/г, удельный объем равен 2,14 мл/г,выход-76,5. Сорбционная емкость по 2 в динамических условиях при рН 5,2 равна 200,5 мг/г. Пример 3. Сульфокатионит синтезируют аналогично примерам 1,2 при массовом соотношении ДГЭДОДФПбитумН 2 О 4 1,01,03,5. при этом обменная емкость по 0,1 н растворудостигает 5,0 мг-экв/г, удельный объем-2,40 мл/г, выход 73,5. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Сульфокатионит на основе эпоксидной смолы и битума формулы где - радикал нафтеновых кислот в битумах 1 серо- и азот содержащие углеводороды в молекуле битума Верстка Молдахметова Д.А. Корректор Артык Б.А. 3