Способ получения сульфокатионита

(51) 02 1/42 (2011.01) 08 8/36 (2011.01) 10 3/02 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ содержащих сульфогруппы. Сульфокатиониты можно использовать для извлечения и концентрирования ионов цветных металлов из промышленных растворов и сточных вод гидрометаллургических и химических производств. Сульфокатиониты на основе нефти месторождения Жана-Узень и сополимера глицидилметакрилата и винилоксиэтилметакрилата имеют статическую обменную емкость 0,1 н раствору 3,67-4,84 мг-экв/г. Сорбционная емкость по ионам медисоставляет 292,8-324,0 мг/г, по ионам цинка - 211,3-242,0 мг/г.(72) Ергожин Едил Ергожаевич Кабулова Гулжиян Кахармановна Бектенов Несипхан Абжапарович Никитина Анна Ивановна(73) Акционерное общество Институт химических наук им. А.Б. Бектурова(57) Изобретение относится к области получения ионообменных материалов, а именно катионитов, 25287 Изобретение относится к области получения ионообменных материалов, а именно катионитов,содержащих сульфогруппы. Сульфокатиониты можно использовать для извлечения и концентрирования ионов цветных металлов из промышленных растворов и сточных вод гидрометаллургических и химических производств. Известен способ получения сульфокатионитов путем сульфирования 20-ным олеумом нефтяных асфальтитов при 100-105 С, статическая обменная емкость (СОЕ) которых не превышает 3,02 мг-экв/г.(Поконова Ю.В., Полькин Г.Б., Проскуряков В.А. Радиационная стойкость сульфокатионитов из нефтяных асфальтитов // Журн. прикл. хим. 1979, Т. 52. 1. с. 215-217.). Недостатком является невысокая статическая обменная емкость. Наиболее близким к заявленному объекту является способ получения сульфокатионитов,состоящий из двух стадий термической обработки кислых гудронов при температуре 160-180 С в течение 10-30 мин и сульфирования твердого продукта, полученного после термообработки 1020-ным олеумом при температуре 100 С и продолжительности 30-60 мин. СОЕ полученных сульфокатионитов по 0,1 н раствору КОН составляет 1,5-1,7 мг-экв/г. Недостатком способа является низкая обменная емкость (А.с. 400614 СССР. М. Кл. С 10 С 3/02, опубл.01.10.1973. Б.И. 40). Задачей изобретения является разработка способа получения сульфокатионита на основе доступного природного сырья нефти месторождения Жана-Узень путем ее химического модифицирования серной кислотой и эпоксисодержащим сополимером эфиров метакриловой кислоты глицидилметакрилата(ГМА) и винилоксиэтилметакрилата (ВОЭМА). Техническим результатом является повышение обменной емкости сульфокатионита. Технический результат достигается использованием для получения сульфокатионита нефти месторождения Жана-Узень и сополимера ГМА-ВОЭМА. Сульфокатиониты получали в две стадии. Сначала методом радикальной полимеризации в присутствии инициатора ДАК - динитрила азобисизомасляной кислоты (0,5 от суммы эфиров) в растворе 1,4-диоксана при 70 С в течение 30-45 мин синтезировали линейный сополимер ГМА и ВОЭМА при их мольном соотношении 96-982-4(эпоксидное число 9,0-9,2). Затем смесь нефти месторождения Жана-Узень, имеющей следующие характеристики 4200,8574 г/см 3, температура застывания 32 С, кислотное число 0,049 мг КОН на 1 г нефти, содержание,парафина- 16,11,асфальтенов - 0,60, смол - 17,32, и сополимера ГМАВОЭМА сульфировали 98-ной серной кислотой при массовом соотношении нефтьсополимер 24 1-31-30,5-3, температуре 80-100 С и продолжительности нагревания 25 ч. При этом образуются сульфокатиониты с выходом 69,0-78,4 и содержанием серы 6,5-7,1 и статической обменной емкостью по 0,1 н раствору(3,672 4,84 мг-экв/г). Они представляют собой черные зерна неправильной формы с размерами 0,5-1,0 мм в диаметре, механической прочностью 94-95 и набухаемостью в воде 3,35-4,56 мл/г. Существенным отличительным признаком является использование для получения сульфокатионита нефти месторождения Жана-Узень и сополимера ГМА-ВОЭМА, что приводит к повышению статической обменной емкости. Изобретение иллюстрируется следующими примерами Пример 1. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником и капельной воронкой, загружают 10 г нефти, 10 г сополимера ГМА-ВОЭМА,нагревают до температуры 80 С и прикапывают 5,4 мл (10 г) 98 ной серной кислоты, после чего перемешивают в течение 7 ч. Затем образовавшийся гель выгружают в фарфоровый тигель и дополнительно отверждают 18 ч при 100 С. Полученный катионит измельчают,обрабатывают его 5-ными растворамии НС 1 для перевода из-формы в Н-форму и отмывают дистиллированной водой до нейтральной реакции фильтрата. Выход катионита составляет 69,0, СОЕ по 0,1 н растворудостигает 3,67 мг-экв/г. Пример 2. Получение сульфокатионита осуществляют по примеру 1, но для синтеза берут 30 г сополимера ГМА-ВОЭМА. Выход катионита составляет 76,3, СОЕ по 0,1 н растворудостигает 4,75 мг-экв/г. Пример 3. Получение сульфокатионита осуществляют по примеру 1, но для синтеза берут 30 г нефти и 30 г сополимера ГМА-ВОЭМА. Выход катионита составляет 73,2, СОЕ по 0,1 н растворудостигает 4,50 мг-экв/г. Пример 4. Получение сульфокатионита осуществляют по примеру 1, но для Синтеза берут 20 г сополимера ГМА-ВОЭМА и 16,3 мл (30 г) 98 ной серной кислоты. Выход катионита составляет 73,0, СОЕ по 0,1 н растворудостигает 4,50 мг-экв/г. Пример 5. Получение сульфокатионита осуществляют по примеру 1, но для синтеза берут 30 г сополимера ГМА-ВОЭМА и 2,7 мл (5 г) 98-ной серной кислоты. Выход катионита составляет 78,4,СОЕ по 0,1 н растворудостигает 4,84 мгэкв/г. В статических условиях при соотношении катионитраствор, равном 1400, периодическом перемешивании и комнатной температуре 202 С были определены сорбционная емкость (СЕ) сульфокатионитов по отношению к ионам медии цинка. Сорбционные характеристики новых сульфокатионитов на основе нефти месторождения Жана-Узень и сополимера ГМА-ВОЭМА в сравнении с сульфокатионитами, полученными по способам аналога и прототипа, и промышленным сульфокатионитом КУ-2 х 8 (Ергожин Е.Е., Никитина А.И., Бектенов Н.А., Кабулова Г.К. Сорбция ионов цветных металлов сульфокатионитами на основе нефти и продуктов ее переработки // Цветные металлы. 2010.11. с.29-32) приведены в табл.1. Таблица 1 Сорбционные характеристики сульфокатионитов Показатели Катиониты по примерам 1 2 3 4 5 СОЕ по 0,1 н раствору 3,67 4,75 4,50 4,50 4,84, мг-экв/г СЕ по ионам С 2,292,8 316,4 302,6 304,3 324,0 мг/г СЕ по ионам 211,3 238,2 231,8 233,5 242,0 2, мг/г- данные по сорбции ионов С ине приведены Из табл.1 видно, что синтезированные на основе нефти месторождения Жана-Узень и сополимера ГМА-ВОЭМА сульфокатиониты по сорбционной способности превосходят промышленный катионит КУ-28 по отношению к ионам С 2 в 1,2-1,3 раза,ионам 2- в 2,5-2,9 раза. Таким образом,предлагаемые новые сульфокатиониты на основе нефти месторождения Жана-Узень и сополимера ГМА и ВОЭМА обладают повышенной обменной емкостью,проявляют высокие сорбционные свойства по отношению к ионам медии цинка. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения сульфокатионита,отличающийся тем, что для его синтеза используют нефть месторождения Жана-Узень,эпоксисодержащий сополимер глицидилметакрилата и винилоксиэтилметакрилата,полученный методом радикальной полимеризации в 1,4-диоксане при 70 С в течение 30-45 мин в присутствии инициатора ДАК - динитрила азобисизомасляной кислоты, 0,5 от суммы эфиров,и 98-ную серную кислоту при массовом соотношении нефтьсополимер 24 1 - 31 3 0,5-3, температуре 80-100 С и продолжительности нагревания 25 ч.