Ионит на основе древесины для сорбции хрома (VI)

(51) 08 5/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Ергожин Едил Ергожаевич Чопабаева Назира Набиевна(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(56) Авторское свидетельство СССР 1542910, кл. 02 1/42, 1990(54) ИОНИТ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ СОРБЦИИ ХРОМА(57) Изобретение относится к области ионообменных материалов, а именно к ионитам на основе древесины и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков от ионов хрома. Ионит на основе древесины, синтезированный гетерогенной эмульсионной прививочной полимеризацией глицидилметакрилата на древесную матрицу в присутствии инициирующей окислительно-восстановительной системы 2-22 с последующим аминированием привитого сополимера 2-винилпиридином,обладает статической обменной емкостью по 0,1 н раствору 1,2-4,5 ммоль/г, содержит 2,28-7,44 азота и при продолжительности контакта системы ионитраствор 15 минут сорбирует ионы С 6 с емкостью 148-190 мг/г. 21116 Изобретение относится к области ионообменных материалов, а именно к ионитам на основе древесины и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков от ионов хрома. Известен ионит, полученный модификацией привитого сополимера целлюлозы и глицидилметакрилата (ГМА) триэтиламином. Он содержит группы четвертичного аммонийного основания и обладает статической обменной емкостью (СОЕ) 0,208-0,93 мг-экв/г ( , .,., - - . .// . . . . 1989. . 38.2.. 313-322). Недостатком ионита является низкая СОЕ. Сорбция ионов хромауказанным ионитом не исследовалась и неизвестна. Наиболее близким по структуре и назначению к заявленному объекту является ионит на основе привитого сополимера полиакрилонитрила (ПАН) и ГМА. полученный аминированием его диэтиламином. Он содержит третичные аминогруппы и обладает СОЕ, равной 1-3 ммоль/г. Его сорбционная емкость (СЕ) по ионам хромав статических условиях при рН 2, концентрации ионов металла в растворе 1000 мг/л,продолжительности сорбции 1 час варьируется в пределах 63-102 мг/г и зависит от содержания аминогрупп в ионите (А.с. СССР,1542910. С 02 1/42. Опубл. 15.02.90. бюл.6). Недостатком ионита на основе привитого сополимера ПАН и ГМА является низкая СОЕ, СЕ и скорость извлечения ионов хрома . Задачей изобретения является ионит на основе древесины для сорбции хрома . Техническим результатом является повышение СОЕ, СЕ и кинетики поглощения ионов хрома . Технический результат достигается ионитом на основе древесины где -древесная матрица. Указанный ионит получают эмульсионной прививочной полимеризацией глицидилметакрилата на древесную матрицу в присутствии инициирующей окислительно-восстановительной системы 2-Н 2 О 2 с последующим аминированием привитого сополимера 2-винилпиридином (2 ВП). Ионит содержит 2,28-7,44 азота и имеет СОЕ по 0,1 н раствору 1,20-4,50 ммоль/г. В ИК-спектре ионита наблюдаются частоты при 1509-1650 см-1,принадлежащие скелетным колебаниям пиридиниевого кольца и ароматическим ядрам лигниновой составляющей древесины. Область простых эфирных связей и гидроксильных групп древесного комплекса остается без изменений и проявляется в спектре при 1000-1200 и 3000-3600 см-1. Ионит на основе древесины способен в статических условиях эффективно сорбировать ионы хромаиз раствора К 2 С 27 (таблица). Опыты проводили аналогично прототипу при рН 2,исходной концентрации ионов хрома в растворе 1000 мг/л при комнатной температуре. Таблица. Сорбционно-кинетические показатели ионитов по ионам хрома . Ионит СОЕ, ммоль/г СЕС, мг/г время достижения равновесия, мин. Существенным отличием предлагаемого технического решения от прототипа является наличие четвертичных атомов азота, привитых на древесную матрицу, их высокая концентрация и доступность в составе ионита. Эти существенные отличия позволяют по сравнению с прототипом увеличить СОЕ, СЕ и скорость извлечения в 1,5-2,3 1,86-2,34 и 4 раз соответственно за счет использования в качестве модифицируемой матрицы высокопористого материала - древесины, а также амина - 2 ВП,обладающего высоким сродством к ионам хрома . Изобретение иллюстрируется следующими примерами, указывающими оптимальные условия получения и свойства ионита на основе древесины. Пример 1. Ионит на основе древесины получают прививочной полимеризацией ГМА (10 мас.) на древесную матрицу(0,1 г) в присутствии эмульгатора проксанола (0,2 мас.), инициирующей окислительно-восстановительной системы е 2 И 22, в которой содержание ионов железа и пероксида составляет 7,09 мг/л и 0,017 соответственно. Процесс осуществляют при 80 С в течение 1 часа. Последующее аминирование привитого сополимера 2 ВП проводят при их массовом соотношении 12, температуре 40 С в 21116 течение 1 часа. СОЕ ионита на основе древесины по 0,1 н раствору- 4,50 ммоль/г, содержание азота - 7,44. Пример 2. Ионит на основе древесины получают аналогично примеру 1, аминируя привитой сополимер ПЭПА при 80 С и их массовом соотношении 1,00,5. Его СОЕ по 0,1 н раствору- 1,20 ммоль/г, содержание азота - 2,28. Пример 3. Ионит на основе древесины получают аналогично примеру 1, аминируя сополимер ПЭПА при 80 С и их массовом соотношении 1,01,0. Его СОЕ по 0,1 н раствору 3,0 ммоль/г,содержание азота - 5,12. Пример 4. Сорбцию ионов хромаосуществляют при комнатной температуре в статическом режиме ионитом на основе древесины,синтезированным по примеру 1. Опыт проводят при рН 2, исходной концентрации ионов С в растворе 1000 мг/л, продолжительности контактирования твердой и жидкой фаз 15 минут. Ионит отфильтровывают. Содержание ионов хрома в фильтрате определяют методом классической полярографии. Полярограммы регистрируют на полярографе ПУ-1 в термостатированной ячейке при 250,5 С на фоне 0,5 н 24 (Е-0,50 В) с предварительной продувкой исходных и равновесных растворов аргоном в течение 5 минут. В качестве электрода сравнения используют насыщенный каломельный электрод. СЕ ионита 190 мг/г. Пример 5. Сорбцию ионов хрома осуществляют аналогично примеру 4 из раствора К 2 С 27 при рН 7,8 ионитом на основе древесины, синтезированным по примеру 1. СЕ при времени контактирования фаз 15 минут - 148 мг/г. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Ионит на основе древесины для сорбции ионов хрома , полученный эмульсионной прививочной полимеризацией глицидилметакрилата на древесную матрицу в присутствии инициирующей окислительно-восстановительной системы 2-22 с последующим аминированием привитого сополимера 2-винилпиридином и обладающий статической обменной емкостью по 0,1 н раствору 1,2-4,5 ммоль/г, содержанием азота 2,28-7,44 и сорбционной емкостью по ионам хрома 148-190 мг/г при времени достижения равновесия 15 минут