Анионит на основе олигомера эпихлоргидрина и 4-винилпиридина для сорбции ионов рения (VII)

(51) 02 1/42 (2006.01) 01 47/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ анионит имеет трехмерную структуру следующей формулы Предлагаемый анионит с обменной емкостью 6,75 мг-экв/г обладает высокой сорбционной способностью к ионам рения-371,6 мг/г. Новые аниониты на основе олигомера эпихлоргидрина и 4-винилпиридина, благодаря высоким сорбционным свойствам, могут найти применение для извлечения ионов ренияиз сточных вод и продуктивных растворов в гидрометаллургии.(72) Ергожин Едил Ергожаевич Пидахмет Айдын Чалов Тулеген Каменович Никитина Анна Ивановна(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) АНИОНИТ НА ОСНОВЕ ОЛИГОМЕРА ЭПИХЛОРГИДРИНА И 4-ВИНИЛПИРИДИНА ДЛЯ СОРБЦИИ ИОНОВ РЕНИЯ(57) Изобретение относится к области получения ионообменных материалов, которые могут быть использованы в качестве сорбентов, пригодных для извлечения из водных растворов редких металлов, в частности перренат-ионов. Синтезированный 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 2 винилпиридином (2 ВП). Сорбционная емкость его по ионам рениясоставляет 4,19 мг-экв/г или 111,6 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 анионита на основе олигомера эпихлоргидрина и 4 винилпиридина следующей структурной формулы Заявляемый анионит получали из олигомера эпихлоргидрина (ОЭХГ), который конденсировали с 4-винилпиридином(4 ВП) в присутствии 0,1-0,5 мас. перекиси бензоила при температуре 80 С в течение 5 ч при массовом соотношении ОЭХГ 4 ВП, равном 10,4. После чего реакционную массу отверждали при температуре 120 С в течение 16 ч. Затем ее измельчали и получали анионит с размерами частиц 0,5-1,0 мм. В результате был синтезирован новый анионит пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НС 6,75 мг 2 экв/г, который может быть использован 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 отсутствуют деформационные колебания, характерные для эпоксидных групп (850,910, 1250 см-1). Частота при 3500 см-1 характеризует появление гидроксильных групп. В спектрах имеются полосы деформационных колебаний (1490 см-1) и появляются полосы валентных колебаний - (1270 см-1) связей аминогрупп. Поглощение в области 1600 см-1, обусловленное валентными колебаниями пиридинового кольца,подтверждает наличие в структуре анионитов фрагментов пиридина. В спектре присутствует также сильная полоса поглощения при 442 см-1,характерная скелетным колебаниям пиридинового ядра 4-монозамещенного пиридина. 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 6,75 мг-экв/г обладает высокой сорбционной способностью к ионам рения- 371,6 мг/г. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Заявляемый анионит получали из олигомера эпихлоргидрина (ОЭХГ), который конденсировали с 4-винилпиридином (4 ВП) в присутствии 0,3 мас.(0,021 г) перекиси бензоила при температуре 80 С в течение 5 ч при массовом соотношении ОЭХГ 4 ВП, равном 10,4 (5 г ОЭХГ и 2 г 4 ВП). После чего реакционную массу отверждали при температуре 120 С в течение 16 ч. Затем ее измельчали и получали анионит с размерами частиц 0,5-1,0 мм. В результате был синтезирован новый анионит пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НС 5,87 мг-экв/г, который может быть использован в гидрометаллургии для концентрирования и выделения редких металлов. Элементный анализ/6,15 -4,22 / 4,87 С-20,74 / 21,25 О-12,42 / 12,25. Ионы ренияизвлекали в статических условиях при комнатной температуре 202 С и периодическом перемешивании 0,05 г анионита с 20 мл 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 91,4. Пример 2. Анионит получали по примеру 1, но в присутствии 0,5 мас. (0,035 г) перекиси бензоила. В результате был синтезирован новый анионит пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НС 4,91 мгэкв/г. Элементный анализ (рассчитано / найдено), С-56,03 / 55,37 Н-6,52 / 6,85 -4,22 / 4,07 С-20,74 / 21,43 О-12,42 / 12,28. Ионы ренияизвлекали аналогично примеру 1. Сорбционная емкость по ионам рения 216,8 мг/г. Степень извлечения составляет 86,2. Пример 3. Анионит получали по примеру 1, но в присутствии 0,1 мас. (0,007 г) перекиси бензоила. В результате был синтезирован новый анионит пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НС 6,75 мгэкв/г. Элементный анализ (рассчитано / найдено), С-56,03 / 55,84 Н-6,52 / 6,35 -4,22 / 4,43 С-20,74 / 20,65 О-12,42 / 12,73. Ионы ренияизвлекали аналогично примеру 1. Сорбционная емкость по ионам рения 352,8 мг/г. Степень извлечения составляет 92,6. Пример 4. 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- 371,6 мг/г. Степень извлечения составляет 99,1. Пример 5. Анионит получали по примеру 3. Ионы рения извлекали аналогично примеру 1, но из раствора 44, содержащего 0,94 г/л рения и имеющего рН 1,2. Сорбционная емкость по ионам рения- 322,8 мг/г. Степень извлечения составляет 86,0. 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. Таблица Сорбционные свойства полученных анионитов по отношению к ионам ренияИонит Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Промышленный анионит АН-2116 (аналог) Л-ОЭХГ-2 ВП (прототип) Результаты, приведенные в таблице, показывают,что сорбционная емкость нового анионита на основе олигомера эпихлоргидрина и 4-винилпиридина по ионам рениявыше, чем у ионита,синтезированного из лигнина,олигомера эпихлоргидрина и 2-винилпиридина (прототип) в 1,9-3,3 раза. Сорбционная емкость новых анионитов по ионам рениявыше по сравнению с промышленным анионитом АН-2116 в 6,3-10,8 раза. Новые аниониты благодаря высоким сорбционным свойствам могут найти применение для извлечения ионов ренияиз сточных вод и продуктивных растворов в гидрометаллургии. Сорбционная емкость по ионам рениямг-экв/г мг/г 10,99 292,3 8,15 216,8 13,26 352,8 13,97 371,6 12,14 322,8 1,29 34,3 4,19 111,6 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Анионит на основе олигомера эпихлоргидрина и 4-винилпиридина, имеющий структурную формулу обладающий повышенной способностью к ионам рения .