Фосфорнокислый катионит на основе хлопка и глицидилметакрилата

(51) 08 251/02 (2009.01) 08 8/40 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к области получения ионообменных материалов,а именно фосфорсодержащих катионитов на основе хлопка и глицидилметакрилата,которые могут быть использованы для извлечения и концентрирования ионов свинца из промышленных и сточных вод гидрометаллургического и химического производств. Катионит с фосфорнокислыми группами синтезирован фосфорилированием хлопка 75-ной ортофосфорной кислотой с последующей химической модификацией полученного продукта глицидилметакрилатом. Сорбционная емкость по ионам свинца составляет 202,1-217,6 мг/г.(72) Ергожин Едил Ергожаевич Калиева Ботакоз Кайрановна Бектенов Несипхан Абжапарович Никитина Анна Ивановна Кабулова Гулжиян Кахармановна(73) Акционерное общество Институт химических наук им. А.Б. Бектурова(56)-,-,-. Синтез и применение фосфатов целлюлозы из багассы(54) ФОСФОРНОКИСЛЫЙ КАТИОНИТ НА ОСНОВЕ ХЛОПКА И ГЛИЦИДИЛ 23008 Изобретение относится к области получения ионообменных материалов,а именно фосфорсодержащих катионитов на основе хлопка и глицидилметакрилата,которые могут быть использованы для извлечения и концентрирования ионов свинца из промышленных и сточных вод гидрометаллургического и химического производств. Известен целлюлозный сорбент катионообменная фосфатцеллюлоза Ф,обладающая статической обменной емкостью (СОЕ) 0,75-1,10 мг-экв/г (порошковая форма) и 1,60-3,00 мг-экв/г(волокнистая форма),полученный химической обработкой природного полимера(целлюлозы) фосфорной кислотой. (Ионообменные материалы / каталог. М. НИИТЭХИМ. 1978. с.9). Недостатком являются низкая статическая обменная емкость. Наиболее близким к заявленному объекту являются катионит на основе целлюлозы (жома сахарного тростника), полученный обработкой целлюлозы из багассы в течение 1 часа 20-ным водным раствороми промыванием водой до нейтральной реакции. Затем щелочную целлюлозу в течение 12 ч 20-ным раствором Н 3 РО 4, фильтруют, после чего подготовленную таким образом целлюлозу этерифицируют 1 ч при 50 С 85-ным раствором Н 3 РО 4 в присутствии мочевины в среде толуола. Ионообменная сорбционная емкость синтезированного фосфата целлюлозы по отношению к катионам свинца составляет 7,15 мг/г( -,-,-. Синтез и применение фосфатов целлюлозы из багассы //. 2001, 18,12, с.699702). Недостатком катионита являются использование для его синтеза токсичного органического растворителя - толуола и низкая сорбционная способность по отношению к ионам свинца. Задачей изобретения является синтез катионита на основе хлопка путем его фосфорилирования 75 ной ортофосфорной кислотой с последующей химической модификацией полученного продукта глицидилметакрилатом. Техническим результатом является повышение сорбционной емкости по ионам свинца. Технический результат достигается использованием для синтеза катионита целлюлозосодержащего сырья - хлопка Указанный фосфорнокислый катионит получают в две стадии, включающие фосфорилирование хлопка 75-ной ортофосфорной кислотой и химическую модификацию полученного продукта глицидилметакрилатом. В результате образуется катионит,содержащий 10,32 фосфора,обладающий СОЕ по 0,1 н раствору , равной 7,2 мг-экв/г, выходом 92,1, набухаемостью 3,2 мл/г. Полученный катионит представляет собой порошкообразное вещество коричневого цвета. Состав и структура фосфорнокислого катионита на основе хлопка и глицидилметакрилата установлены методами ИК-спектроскопии и потенциометрического титрования. В ИК-спектрах фосфорнокислого катионита на основе хлопка и глицидилметакрилата имеются частоты деформационных и валентных колебаний Р-ОН (2652 см-1), РО (1159 см-1), Р-О-С (1054 см-1),СО (1731 см-1), С-О (1463 см-1), ОН (3418 см-1), С О-С (1265 см-1) связей и нет полос соответствующих(760, 840, 910,1230 см-1) глицидилметакрилата. Согласно данным потенциометрического титрования фосфорнокислого катионита на основе хлопка и глицидилметакрилата имеет полифункциональный среднекислотный характер. Синтезированный на основе хлопка и глицидилметакрилата фосфорнокислый катионит способен извлекать ионы свинца из модельных растворов Р(О 3)2. Сорбционные активности заявляемого и известного катионитов по отношению к ионам свинца равны соответственно 217,60 мг/г и 7,15 мг/г. Из чего следует, что новый фосфорнокислый катионит является более эффективным сорбентом ионов свинца по сравнению с известным (прототип). Данные приведенные в таблице свидетельствует о том, что фосфорнокислый катионит на основе хлопка и глицидилметакрилата отличается от катионообменной фосфатцеллюлозы Ф (аналог) 23008 более высоким значением СОЕ и катионит на основе целлюлозы (прототип) лучшей извлекающей способностью по ионам свинца (в 30,4 раза). Таблица Сравнительные сорбционные характеристики фосфорсодержащих сорбентов Ионит СЕ по ионам Р 2,мг/г(аналог) Катионит на основе целлюлозы(прототип) Фосфорнокислый катионит на основе хлопка и глицидилметакрилата Существенным отличительным признаком является использование в качестве целлюлозосодержащего сырья - хлопка и в качестве сшивающего агента - глицидилметакрилата. Фосфорнокислые группы,надежно зафиксированные на поверхности растительного материала,придают катиониту высокую сорбционную активность по ионам свинца. Изобретение иллюстрируется следующими примерами, указывающими оптимальные условия получения фосфорнокислого катионита на основе хлопка и глицидилметакрилата с высокими сорбционными свойствами по отношению к ионам свинца. Пример 1. Синтез фосфорнокислого катионита на основе хлопка и глицидилметакрилата осуществляют следующим образом. На первой стадии проводят фосфорилирование хлопка 75 ной ортофосфорной кислотой при их массовом соотношении, равном 15, комнатной температуре и продолжительности 1,5 ч. На второй стадии осуществляют химическую модификацию фосфорилированного продукта глицидилметакрилатом при их массовом соотношении 1,02,5, температуре 120 С в течение 50 мин. Выход продукта составляет 92,1,набухаемость - 3,2 мл/г, содержание в нем фосфора равно 10,32, статическая обменная емкость фосфорнокислого катионита по 0,1 н растворупри этом достигает 7,2 мг-экв/г. Пример 2. Синтез фосфорнокислого катионита на основе хлопка и глицидилметакрилата проводят аналогично примеру 1 при массовом соотношении фосфорилированный продуктглицидилметакрилат 1,000,25. Выход катионита составляет 85,6 ,набухаемость - 3,6 мл/г, содержание в нем фосфора равно 7,69, статическая обменная емкость фосфорнокислого катионита по 0,1 н растворупри этом достигает 6,35 мг-экв/г. Пример 3. Сорбционное извлечение ионов свинца осуществляют фосфорнокислым катионитом синтезированного по примеру 1 из раствора(3)2 в статических условиях при массовом соотношении ионитраствор 1400. Сорбционная емкость достигает 217,6 мг/г. Пример 4. Сорбционное извлечение ионов свинца осуществляют фосфорнокислым катионитом синтезированного по примеру 2 из раствора(3)2 в статических условиях при массовом соотношении ионитраствор 1400. Сорбциопная емкость достигает 202,1 мг/г. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Фосфорнокислый катионит на основе хлопка и глицидилметакрилата представляющий собой порошкообразное вещество коричневого цвета,содержащей 7,69-10,32 фосфора, статической обменной емкостью по 0,1 н раствору , равной 6,35-7,20 мг-экв/г,выходом 85,6-92,1,набухаемостью 3,2-3,6 мл/г и сорбционной способностью по ионам свинца 202,1-217,6 мг/г,синтезированный фосфорилированием хлопка 75 ной ортофосфорной кислотой с последующей химической модификацией полученного продукта глицидилметакрилатом при массовом соотношении 1,000,25-2,50.