Анионит на основе винилового эфира моноэтаноламина, аллилглицидилового эфира и полиэтиленимина

(51) 02 1/42 (2006.01) 07 39/08 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Статическая обменная емкость по 0,1 н раствору НС 1 анионита на основе винилового эфира моноэтаноламина, аллилглицидилового эфира и полиэтиленимина составляет 14,7 мг-экв/г и сорбционная емкость по ионам С 2 - 705,2 мг/г,2 - 598,8 мг/г, Со 2 - 436,0, 2- 433,6 мг/г. Благодаря высоким сорбционным свойствам он может найти применение в качестве сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов в гидрометаллургии, а также для их разделения и концентрирования в аналитической химии.(72) Ергожин Едил Ергожаевич Чалов Тулеген Каменович Ковригина Татьяна Васильевна Хакимболатова Камила Хакимболатовна Серикбаева Катира Турлыхановна Никитина Анна Ивановна(73) Акционерное общество Институт химических наук им. А.Б. Бектурова(54) АНИОНИТ НА ОСНОВЕ ВИНИЛОВОГО ЭФИРА МОНОЭТАНОЛАМИНА,АЛЛИЛГЛИЦИДИЛОВОГО ЭФИРА И ПОЛИЭТИЛЕНИМИНА(57) Изобретение относится к области получения ионообменных материалов, которые могут быть использованы в водоподготовке, при разработке технологий утилизации ионов тяжелых металлов из водных растворов и сточных вод. Синтезированный анионит имеет трехмерную структуру следующей формулы Изобретение относится к области получения ионообменных материалов, которые могут быть использованы в водоподготовке, при разработке технологий утилизации ионов тяжелых металлов из водных растворов и сточных вод. Известен ионит,полученный путем взаимодействия полиэтиленполиаминов с полигаллоидным соединением, отличающийся тем,что с целью увеличения избирательности сорбции по отношению к никелю из сложных солевых растворов, в качестве полигаллоидного соединения используют олигомер аллилхлорида с молекулярной массой 240-400. Сорбционная емкость по ионам никеля, цинка и кобальта составляет соответственно- 91,0, 6,2 и 20,8 мг/г. (А. с. СССР 597690, кл. С 08 83/00, С 085/20, Бюл. 10, 1978). Недостатком данного ионита является низкая сорбционная емкость по ионам никеля, цинка и кобальта. Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является ионит, полученный поликонденсацией аллилглицидилового эфира(30-ный раствор) при инициатора Н 2 2 температуре 70-90 С в течение 1-5 ч с последующим отверждением при 80-110 С в течение 24 ч. Статическая обменная емкость анионита на основе АГЭ и ПЭИ составляет 7,5 мг-экв/г, сорбционная емкость в ОН-форме по ионам меди - 6,1 мг-экв/г,по ионам никеля - 4,8 мг-экв/г, по ионам кобальта 4,3 мг-экв/г, по ионам цинка - 1,7 мг-экв/г.(Предпатент РК 15167, кл. 08 22/10, С 07 С 211/01, 02 1/42, Бюл. 9, 2005). Недостатком данного анионита являются низкие сорбционные характеристики по ионам меди,никеля, кобальта и цинка. Задачей настоящего изобретения является расширение ассортимента ионитов с улучшенными сорбционными свойствами по отношению к ионам переходных металлов на основе реакционноспособных доступных реагентов. Технический результат заключается в повышении сорбционной емкости анионита по двухвалентным ионам меди, никеля, кобальта и цинка. Технический результат достигается синтезом анионита на основе винилового эфира моноэтаноламина, аллилглицидилового эфира и полиэтиленимина следующей структурной формулы Заявляемый анионит получают, синтезируя из винилового эфира моноэтаноламина (ВЭМЭА) и 2(ВЭМЭА-ЭХГ) в присутствии едкого натра при температуре 60- 65 С в течение 4 ч и, проводя затем его конденсацию с аллилглицидиловым эфиром(АГЭ) и полиэтиленимином (ПЭИ) при разных массовых соотношениях ВЭМЭА-ЭХГАГЭПЭИ,равных 11 1-2,5,температуре 75 С и продолжительности 2 ч, после чего реакционную массу отверждают при температуре 110 С в течение 48 ч. Затем ее измельчают и получают анионит с размерами частиц 0,5-1,0 мм. В результате были получены новые аниониты пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НС 1 4,5-14,7 мг-экв/г, которые могут быть использованы в гидрометаллургии и для решения экологических проблем. Состав и структуру анионитов исследовали методами ИК- спектроскопии и элементного анализа. В спектрах синтезированных анионитов отсутствуют характеристические частоты эпоксидного кольца (850, 910, 1250 см-1). Появляются полосы поглощения при 3200-3500 и 1600-1700 см-1, соответствующие деформационным колебаниям -группы, а также полосы валентных колебаний связей (1020-1220 см-1). Кроме того,в спектрах присутствуют полосы поглощения асимметричных (2940 см-1) и симметричных(2840 см-1) валентных колебаний СН 2-группы и деформационных колебаний СН-связей (14601470 см-1). Исследованы сорбционные свойства синтезированных анионитов по отношению к двухвалентным ионам меди, никеля, кобальта и цинка. Содержание металлов в исходных и равновесных растворах определяли методом классической полярографии на фоне 0,5 М 4 по волнам восстановления С 2 (Е 1/2 -0,16 В),2(1/2 -1,12 В), Со 2 (Е 1/2 -1,36 В) и(1/2 1,02 В). Количество сорбированных металлов (СЕ) рассчитывали по разнице между концентрацией их в исходном растворе и фильтрате после сорбции. Предлагаемый анионит с обменной емкостью 14,7 мг-экв/г обладает высокой сорбционной способностью к двухвалентным ионам меди 705,2 мг/г, никеля - 598,8 мг/г, кобальта - 436,0 мг/г и цинка - 433,6 мг/г. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Анионит на основе винилового эфира моноэтаноламина, аллилглицидилового эфира и полиэтиленимина получали следующим образом. Сначала из ВЭМЭА и ЭХГ синтезировали эпоксидное производное ВЭМЭА-ЭХГ в присутствии едкого натра при температуре 60-65 С в течение 4 ч. Затем проводили его конденсацию с АГЭ и ПЭИ при массовом соотношении ВЭМЭАЭХГАГЭПЭИ, равном 111 (2 г ВЭМЭА-ЭХГ,2 г АГЭ и 2 г ПЭИ) , температуре 75 С и продолжительности 2 ч, после чего реакционную массу отверждают при температуре 110 С в течение 48 ч. Затем ее измельчают и получают анионит с размерами частиц 0,5-1,0 мм. Выход - 76. Статическая обменная емкость по 0,1 н раствору НС 1 анионита 4,5 мг- экв/г, удельный объем 3,7 мл/г. Элементный состав (найдено/рассчитано),С 64,03/64,58 Н - 7,82/8,14 -6,30/6,88. СЕ анионита по отношению к двухвалентным ионам меди - 292,4 мг/г, никеля - 281,6 мг/г, кобальта -236,0 мг/г и цинка - 242,0 мг/г. Пример 2. Анионит получали по примеру 1, но при массовом соотношении ВЭМЭА-ЭХГАГЭПЭИ,равном 112 (2 г ВЭМЭА-ЭХГ, 2 г АГЭ и 4 г ПЭИ). Выход - 79. В результате был получен анионит пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НС 1 10,2 мг- экв/г, удельный объем 6,7 мл/г. Элементный состав (найдено/рассчитано),С 61,77/62,03 Н-9,56/9,98 -15,12/14,87. СЕ анионита по отношению к двухвалентным ионам меди 565,6 мг/г, никеля - 522,8 мг/г, кобальта - 341,6 мг/г и цинка - 372,8 мг/г. Пример 3. Анионит получали по примеру 1, но при массовом соотношении ВЭМЭА-ЭХГАГЭПЭИ,равном 112,5 (2 г ВЭМЭА-ЭХГ, 2 г АГЭ и 5 г ПЭИ). Выход - 82 . В результате был получен анионит пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НС 1 14,7 мг- экв/г, удельный объем 18,4 мл/г. Элементный состав (найдено/рассчитано), С 62,25/62,73 Н - 9,73/10,04- 20,61/19,95. СЕ анионита по отношению к двухвалентным ионам меди - 705,2 мг/г, никеля - 598,8 мг/г, кобальта 436,0 мг/г и цинка - 433,6 мг/г. Таким образом,предлагаемый анионит получается относительно простым способом, не требующим сложного технологического оборудования, и обладает высокой сорбционной способностью по отношению к двухвалентным ионам меди, никеля, кобальта и цинка. Сорбционные свойства полученных анионитов по отношению к ионам тяжелых металлов приведены в таблице. Таблица Сорбционные свойства полученных анионитов по отношению к двухвалентным ионам меди, никеля,кобальта и цинка Ионит С 2 мг/г мг-экв/г Пример 1 292,4 9,2 Пример 2 565,6 17,8 Пример 3 705,2 22,2 Аналог Прототип 6,1 Промышленный анионит 4,1 АН-31 Сорбционная емкость по ионам 2 Со 2 мг/г МГ-экв/г мг/г МГ-экв/г 281,6 9,6 236,0 8,0 522,8 17,8 341,6 11,6 598,8 20,4 436,0 14,8 91,0 20,8 4,8 4,3 Результаты, приведенные в таблице, показывают,что значения СЕ новых анионитов на основе винилового эфира моноэтаноламина,аллилглицидилового эфира и полиэтиленимина превышают сорбционную емкость ионита,полученного путем взаимодействия полиэтиленполиаминов с олигомером аллилхлорида с молекулярной массой 240-400 (аналог) по ионам никеля в 3,1-6,6 раза, кобальта в 11,3-26,0 раза,цинка в 35,1-62,8 раза. Сорбционная емкость анионитов на основе винилового эфира моноэтаноламина, аллилглицидилового эфира и полиэтиленимина больше,чем у ионита,синтезированного из аллилглицидилового эфира и полиэтиленимина (прототип) в 1,5-3,6 раза по ионам Си 2, в 2,0-4,2 раза по ионам 2, в 1,9-3,4 раза по ионам Со 2 и в 4,4-7,8 раза по ионам 2. Сорбционная емкость новых анионитов по ионам Си 2 выше по сравнению с промышленным анионитом АН-31 в 2,2-5,4 раза. Новые аниониты на основе винилового эфира моноэтаноламина, аллилглицидилового эфира и полиэтиленимина благодаря высоким сорбционным свойствам могут найти применение для извлечения ионов тяжелых металлов из сточных вод и технологических растворов в гидрометаллургии. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Анионит на основе винилового эфира моноэтаноламина, аллилглицидилового эфира и полиэтиленимина со структурной формулой