Окислительно-восстановительный анионит на основе полиэтиленимина и хлоранила для извлечения перренат-ионов

(51) 01 20/285 (2006.01) 08 10/02 (2006.01) 07 50/24 (2006.01) 01 47/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ использованы в качестве сорбентов, пригодных для извлечения из водных растворов редких металлов, в частности перренат-ионов. Синтезированный окислительно-восстановительный анионит имеет трехмерную структуру следующей формулы Предлагаемый анионит с обменной емкостью 12,8 мг-экв/г обладает высокой сорбционной способностью к ионам рения- 368,4 мг/г. Новые окислительно-восстановительные аниониты на основе полиэтиленимина и хлоранила, благодаря высоким сорбционным свойствам, могут найти применение для извлечения ионов ренияиз сточных вод и продуктивных растворов в цветной и черной металлургии.(72) Мухитдинова Баян Ануарбековна Ергожин Едил Ергожаевич Никитина Анна Ивановна Исмаилова Кадиша(73) Акционерное общество Институт химических наук им. А.Б. Бектурова(56) Чопабаева Н.Н., Ергожин Е.Е., Тасмагамбет А.Т.,Никитина А.И. Сорбция перренат-ионов новыми лигниновыми анионообменниками // Химия твердого топлива. 2009,2, с.43-47(54) ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ АНИОНИТ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНИМИНА И ХЛОРАНИЛА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЕРРЕНАТИОНОВ(57) Окислительно-восстановительный анионит на основе полиэтиленимина и хлоранила для извлечения перренат-ионов Изобретение относится к области получения ионообменных материалов, которые могут быть Изобретение относится к области получения ионообменных материалов, которые могут быть использованы в качестве сорбентов, пригодных для извлечения из водных растворов редких металлов, в частности ионов рения . Известен промышленный анионит АН-2116. Его обменная емкость по рению при содержании металла в растворе 0,93 г/л достигает 1,29 мг-экв/г или в пересчете 34,27 мг/г (Загородняя А.Н.,Лебедев К.Б. Влияние концентрации внешнего раствора, температуры и диаметра зерна анионита АН-2116 на кинетику сорбции рения // Труды Казмеханобра. Алма-Ата, 1970. 3. с.101-112). Недостатком данного анионита является низкая сорбционная емкость по ионам рения . Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является анионит (Л-ОЭХГ 2 ВП), синтезированный конденсацией лигнина (Л) с олигомером эпихлоргидрина(ОЭХГ) и последующим аминированием хлорпроизводного полиэтиленимином (ПЭИ). Сорбционная емкость его по ионам рениясоставляет 8,75 мг-экв/г или 232,8 мг/г (Чопабаева Н.Н., Ергожин Е.Е.,Тасмагамбет А.Т., Никитина А.И. Сорбция перренат-ионов новыми лигниновыми анионообменниками // Химия твердого топлива. 2009. 2. с.43-47). Недостатком данного анионита является низкая сорбционная емкость по ионам рения . Задачей настоящего изобретения является расширение ассортимента ионитов с улучшенными сорбционными свойствами по отношению к ионам ренияна основе реакционноспособных доступных реагентов. Технический результат заключается в повышении сорбционной емкости анионита по ионам рения . Технический результат достигается синтезом окислительно-восстановительного анионита на основе на основе полиэтиленимина и хлоранила следующей структурной формулы Заявляемый окислительно-восстановительный анионит получали конденсацией полиэтиленимина(ПЭИ) с хлоранилом (ХА) при массовом соотношении ПЭИХА, равном 5,0-5,51, в присутствии 15 мас. ацетата натрия в смеси этанола и диоксана (объемное соотношение 11) при температуре 80 С в течение 5 ч. После чего выпавший в результате реакции осадок отмывали этанолом в аппарате Сокслета в течение 16 ч. Затем полученный продукт измельчали и получали анионит с размерами частиц 0,5-1,0 мм. В результате был синтезирован новый окислительновосстановительные аниониты пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НС 11,8-12,8 мг-экв/г, которые могут 2 быть использованы в гидрометаллургии для концентрирования и выделения редких металлов. Состав и структуру анионитов исследовали методами ИК-спектроскопии и элементного анализа. ИК-спектры синтезированных анионитов показали,что в них имеются полосы деформационных колебаний - (1490 см-1) и полосы валентных колебаний - (1270 см-1) связей аминогрупп, что подтверждает присутствие в нем фрагментов ПЭИ. Характеристические полосы поглощения хиноидных групп С (16401696 см-1), связи -СС- (1504 см-1) и С-С-связи (712,752 см-1) свидетельствует о наличии в структуре анионитов фрагментов хлоранила. Исследованы сорбционные свойства синтезированных анионитов по отношению к ионам рения . Содержание рения в исходных и равновесных растворах определяли методом классической полярографии на фоне 0,524 по волне восстановления О 4- (Е 1/2-0,50 В). Количество сорбированного металла (СЕ) рассчитывали по разнице между концентрацией рения в исходном растворе и фильтрате после сорбции. Предлагаемый анионит с обменной емкостью 12,8 мг-экв/г обладает высокой сорбционной способностью к ионам рения- 368,4 мг/г. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Заявляемый окислительно-восстановительный анионит получали конденсацией полиэтиленимина(ПЭИ) с хлоранилом (ХА) при массовом соотношении ПЭИХА, равном 51 (6,5 г ПЭИ и 1,3 г ХА), в присутствии 15 мас. (1,17 г) ацетата натрия в смеси этанола и диоксана (объемное соотношение 11) при температуре 80 С в течени 5 ч. После чего выпавший в результате реакции осадок отмывали этанолом в аппарате Сокслета в течение 16 ч. Затем полученный продукт измельчали и получали анионит с размерами частиц 0,5-1,0 мм. В результате был синтезирован новый окислительно-восстановительный анионит пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НС 1 11,8 мгэкв/г, который может быть использован в гидрометаллургии для концентрирования и выделения редких металлов. Элементный анализ(рассчитано / найдено),44,27 / 44,48 С 1,86 / 2,14 Н 6,45 / 6,2832,67 / 32,21 С 1 14,76 / 14,89 О. Ионы ренияизвлекали при периодическом перемешивании в статических условиях при комнатной температуре 202 С из раствора 44, содержащего 1,02 г/л рения и имеющего рН 6,2. Сорбционная емкость по ионам рения 292,3 мг/г. Степень извлечения составляет 86,9. Пример 2. ХА, равном 5,31 (6,9 г ПЭИ и 1,3 г ХА), в присутствии 15 мас. (1,23 г) ацетата натрия. В результате был синтезирован новый анионит пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НС 1 12,5 мг 28315 экв/г. Элементный анализ (рассчитано / найдено),44,27 / 43,93 С 1,86 / 2,38 Н 6,45 / 5,9932,67 / 32,33 С 14,76 / 15,37 О. Ионы ренияизвлекали аналогично примеру 1. Сорбционная емкость по ионам рения- 316,8 мг/г. Степень извлечения составляет 91,4. Пример 3. Анионит получали по примеру 1, но при массовом соотношении ПЭИХА, равном 5,51(1,28 г) ацетата натрия. В результате был синтезирован новый анионит пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НС 1 12,8 мг-экв/г. Элементный анализ (рассчитано / найдено),44,27 / 44,65 С 1,86 / 2,18 Н 6,45 / 6,8532,67 / 32,26 С 1 14,76 / 14,06 О. Ионы ренияизвлекали аналогично примеру 1. Сорбционная емкость по ионам рения- 354,2 мг/г. Степень извлечения составляет 92,2. Пример 4. Ионит Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Промышленный анионит АН-2116 (аналог) Л-ОЭХГ-ПЭИ (прототип) Результаты, приведенные в таблице, показывают,что сорбционная емкость нового окислительновосстановительного анионита на основе полиэтиленимина и хлоранила по ионам рениявыше, чем у ионита, синтезированного из лигнина,олигомера эпихлоргидрина и полиэтиленимина(прототип) в 1,3-1,6 раза. Сорбционная емкость новых анионитов по ионам рениявыше по сравнению с промышленным анионитом АН-2116 в 8,5-10,7 раза. Новые окислительно-восстановительные аниониты, благодаря высоким сорбционным свойствам, могут найти применение для извлечения ионов ренияиз сточных вод и продуктивных растворов в цветной и черной металлургии. Анионит получали по примеру 3. Ионы рения извлекали аналогично примеру 1, но из раствора 44, содержащего 0,94 г/л рения и имеющего рН 5,1. Сорбционная емкость по ионам рения- 368,4 мг/г. Степень извлечения составляет 98,1. Пример 5. Анионит получали по примеру 2. Ионы рения извлекали аналогично примеру 1, но из раствора 4 О 4, содержащего 0,94 г/л рения и имеющего рН 1,2. Сорбционная емкость по ионам рения- 349,2 мг/г. Степень извлечения составляет 93,0. Таким образом,предлагаемый анионит получается относительно простым способом, не требующим сложного технологического оборудования, и обладает высокой сорбционной способностью по отношению к ионам рения . Сорбционные свойства полученных анионитов по отношению к ионам ренияприведены в таблице. Сорбционная емкость по ионам рениямг-экв/г мг/г 10,99 292,3 8,15 316,8 13,32 354,2 13,85 368,4 13,13 349,2 1,29 34,3 8,75 232,8 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Окислительно-восстановительный анионит на основе полиэтиленимина и хлоранила, имеющий структурную формулу обладающий повышенной способностью к перренат-ионам.