Карбоксильный катионит на основе лигнина для сорбции ртути (II)

(51) 08 5/02 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к области получения ионообменных материалов,а именно карбоксильных катионитов на основе лигнина и может быть использовано в процессах сорбционной очистки промышленных сточных вод от ионов ртути . Катионит получен модификацией оксидного производного лигнина лимонной кислотой. Он обладает повышенной сорбционной емкостью по ионам ртути , равной 1,50-7,73 мг-экв/г при степени извлечения 90,36 - 92,37.(72) Ергожин Едил Ергожаевич Чопабаева Назира Набиевна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт химических наук им. А.Б. Бектурова Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) КАРБОКСИЛЬНЫЙ КАТИОНИТ НА ОСНОВЕ ЛИГНИНА ДЛЯ СОРБЦИИ РТУТИ 22505 Изобретение относится к области получения ионообменных материалов, а именно катионитов на основе растительного сырья и может быть использовано в процессах сорбционной очистки промышленных сточных вод от ионов ртути . Аналогом к заявленному объекту по типу функциональных групп и назначению является карбоксильный катионит,полученный модификацией коры древесины при 80 С в течение 20 мин 35-ным раствором формальдегида в кислой среде (., . , , . //. 2003. . 37. . 4974-4980). Его максимальная СЕ по ионам ртутив статических условиях извлечения из раствора с рН 3 и концентрацией ионов металла 2 г/л при продолжительности контакта 1 час равна 0,93 мг-экв/г, а степень извлечения при этой рН и 1 г/л равна 73,7. Недостатком катионита является низкая СЕ и степень извлечения ионов. Задачей изобретения является расширение ассортимента карбоксильных катионитов на основе лигнина для сорбции ртути . Техническим результатом является повышение статической обменной емкости (СОЕ) по 0,1 н раствору , СЕ и степени извлечения ионов ртути . Технический результат достигается карбоксильным катионитом на основе лигнина Указанный катионит синтезируют Оалкилированием лигнина эпоксидно-диановой смолой ЭД-20 в присутствии катализатора триэтиламина (ТЭА) с последующей модификацией полученного -оксидного производного лимонной кислотой (ЛК). Образующийся катионит имеет СОЕ по 0,1 н раствору 5,2-6,8 мг-экв/г, выход 80,2-98,7. В ИК спектре катионита помимо полос поглощения скелетных колебаний ароматических колец лигнина при 1603, 1500 см-1, частот СН, Н,СО и ОН алкильных, алкоксильных, простых эфирных и спиртовых групп при 1452, 1400, 1359,2800-3550,1142 993 см-1,имеются характеристические частоты СО (1740 см-1), СО и ОН (1420, 1220 см-1) ЛК, что указывает на наличие карбоксильных групп в составе конечного продукта. Частоты эпоксидных групп (774, 832, 1035, 1183,1249 см-1) в спектре катионита отсутствуют. Катионит обладает повышенной СЕ и степенью извлечения ионов ртути , равными 7,73 мг-экв/г и 92,37 соответственно. Опыты по извлечению проводят в статических условиях при комнатной 2 температуре в течение 1 часа из раствора с рН 3 и концентрацией ионов металла 2 г/л. Содержание 2 в исходных и равновесных растворах определяют методом классической полярографии. Полярограммы регистрировали на полярографе ПУ-1 в термостатированной ячейке при 250,5 С на фоне 0,1 М 30,05 н 24 (Е 0,31 В). В качестве электрода сравнения используют насыщенный каломельный электрод. Существенным отличием предлагаемого изобретения от аналога является удачное сочетание карбоксильных и фенольных групп, введенных в состав лигнина в результате его модификации ЛК и эпоксидно-диановой смолой ЭД-20. Использование трехосновной карбоновой кислоты повышает содержание сорбционно-активных карбоксильных групп в составе катионита и его СОЕ до 6,8 мг-экв/г. Эти существенные отличия позволяют по сравнению с аналогом повысить СЕ катионита по ртутив 8,31 раз. При этомизвлекается практически количественно. Степень поглощения составляет 92,37. Наличие близко расположенных СООН-групп обеспечивает извлечениене только за счет ионного обмена, но и хелатообразования с образованием комплексов,стабилизированных как донорно-акцепторными, так и солевыми связами. Изобретение иллюстрируется следующими примерами, указывающими оптимальные условия получения карбоксильного катионита с повышенной СОЕ и СЕ по ионам ртути. Пример 1. Карбоксильный катионит синтезируют модификацией лигнина (0,3 г) ЭД-20 в присутствии ТЭА при их мольном соотношении 1,01,5 в среде диметилформамида (ДМФА) при температуре 100 С в течение 1 часа. Привес олигомера составляет 25,85, эпоксидное число 4,79. Образующееся -оксидное производное лигнина обрабатывают ЛК в ДМФА при их массовом соотношении 1,01,0 и температуре 40 С в течение 0,5 часа. СОЕ катионита - 6,80 мг-экв/г,выход - 93,92. Пример 2. Карбоксильный катионит на основе лигнина получают аналогично примеру 1 при массовом соотношении Лигнин-ЭД-20 к ЛК, равном 1,00,5, температуре 60 С и продолжительности 3 часа. СОЕ катионита по 0,1 н растворусоставляет 5,20 мг-экв/г, выход - 98,70. Пример 3. Карбоксильный катионит на основе лигнина синтезируют аналогично примеру 1 при массовом соотношении Лигнин-ЭД-20 к ЛК, равном 1,01,0, в течение 0,5 часов при 80 С. СОЕ - 6,20 мг-экв/г, выход - 88,73. Пример 4. Сорбцию ионов ртутиосуществляют карбоксильным катионитом,синтезированным по примеру 1, в статическом режиме при комнатной температуре в течение 1 часа из раствора с С 2 2 г/л. СЕ равно 7,73 мг-экв/г,степень извлечения - 92,37. Пример 5. Сорбцию ионов ртутиосуществляют аналогично примеру 4 из раствора с С 2 1,5 г/л. СЕ-5,48 мг-экв/г, степень извлечения 92,00. 22505 Пример 6. Сорбцию ионов ртутиосуществляют аналогично примеру 4 из раствора с С 2 1,0 г/л. СЕ-3,59 мг-экв/г, степень извлечения 91,20. Пример 7. Сорбцию ионов ртутиосуществляют аналогично примеру 4 из раствора с С 2 0,41 г/л. СЕ-1,50 мг-экв/г, степень извлечения 90,36. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Карбоксильный катионит на основе лигнина для сорбции ртути , синтезированный О-алкилированием полимера эпоксидно-диановой смолой ЭД-20 в присутствии катализатора триэтиламина с последующей модификацией-оксидного производного лимонной кислотой с выходом 88,73 98,70, и обладающий статической обменной емкостью по 0,1 н раствору 5,2-6,8 мг-экв/г и сорбционной емкостью по 2 1,50-7,73 мг-экв/г при степени извлечения 90,36-92,37.