Анионит на основе тройного сополимера и полиэтиленимина для извлечения ионов меди (II) и хрома (VI)

(51) 08 73/02 (2006.01) 02 1/42 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) АНИОНИТ НА ОСНОВЕ ТРОЙНОГО СОПОЛИМЕРА И ПОЛИЭТИЛЕНИМИНА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ МЕДИИ ХРОМА(57) Изобретение относится к области получения анионообменных материалов, которые могут быть использованы в процессах извлечения ионов меди и хромав гидрометаллургии, а также для очистки сточных и промышленных вод. В результате получен анионит на основе тройного сополимера глицидилметакрилата (ГМА),метилметакрилата (ММА), акрилонитрила (АКН) с полиэтиленимином (ПЭИ) при температуре 8090 С - в течение 4 часов и дополнительным отверждением в течение 1 суток при комнатной температуре. Сорбционная емкость анионита составляет по отношению к ионам хрома 499,2561,6 мг/г и по отношению к ионам меди 508,4624,8 мг/г.(72) Ергожин Едил Ергожаевич Бектенов Несипхан Абжапарович Никитина Анна Ивановна Садыков Канат Амиркулович Байдуллаева Айнаш Кайратовна(73) Акционерное общество Институт химических наук им. А.Б. Бектурова Изобретение относится к области получения анионообменных материалов, которые могут быть использованы в процессах извлечения ионов меди и хромав гидрометаллургии, а также для очистки сточных и промышленных вод. Известен анионит, синтезированный на основе хлорметилированного сополимера стирола и дивинилбензола с диметилформамидом. Сорбционная емкость по ионам хромапри 2 составляет 366 мг/г. А.с. СССР 1628452, Бюл. 16, 1994. Недостатком данного анионита является его низкая сорбционная емкость по ионам хрома . Известен сильноосновный анионит АВ-17 синтезированный на основе хлорметилированного сополимера стирола и дивинил бензола с триметиламином. Сорбционная емкость по ионам медив процессе сорбции из раствора,содержащего 0,1 г/л при 5,5 составляет 0,15 мгэкв/г или 4,8 мг/г. Недостатком данного ионита является его низкая сорбционная емкость по ионам ионам меди . Наиболее близким по технической сущности к заявленному результату к предлагаемому решению является макропористый анионит на основе олигомера эпихлоргидрина и 4-винилпиридина(ОЭХГ-ВП-1). Сорбционная емкость по ионам хромапри извлечении из раствора 2 С 2 О 7,содержащего 2,11 г/л металла, при 1,1-5,1 равна 166,4 мг/г. Е.Е. Ергожин, Т.К. Чалов, А. Пидахмет,А.И. Никитина. Химический журнал Казахстана. 2013. 1. С. 84-88. А также сорбционная емкость по ионам медипри извлечении из раствора 4, содержащего 2,28 г/л металла, при рН-4,3 составляет 423,6 мг/г Е.Е. Ергожин, Т.К. Чалов,А. Пидахмет,А.И. Никитина. Изучение сорбционной активности анионитов на основе олигомера эпихлоргидрина и 4-винилпиридина НАН РК. Серия химии и технологии, 2013 г., 2.,.25-29. Недостатком данного анионита является его низкая сорбционная емкость по ионам хрома(166,4 мг/г) и по ионам меди(423,6 мг/г). Задачей настоящего изобретения является синтез анионита на основе тройного сополимера глицидилметакрилата (ГМА), метилметакрилата(ММА), акрилонитрила (АКН) и аминирированной полиэтилениминам с улучшенными сорбционными свойствами для извлечения ионов хромаи меди. Технический результат заключается в повышении сорбционной емкости анионита по ионам хромаи меди . Технический результат достигается синтезом анионита на основе тройного сополимера глицидилметакрилата (ГМА), метилметакрилата(ПЭИ) со следующей структурной формулой Сущность изобретения Заявляемый анионит получают аминированием тройного сополимера глицидилметакрилата (ГМА), метилметакрилата(ПЭИ) при температуре 80-90 С - в течение часов и дополнительным отверждением в течение 1 суток при комнатной температуре. Состав и структуру полученного ионита определяли методами элементного анализа и ИКспектроскопии. Таблица 1. В результате аминирования тройного сополимера глицидилметакрилата(ГМА),метилметакрилата (ММА), акрилонитрила (АКН) с полиэтиленимином (ПЭИ), в спектре анионита исчезают полосы поглощения при (750, 850, 912,1000, 1250, 3012 и 3075) см-1, характерные для эпоксигрупп и появляются новые, соответствующие амино- и гидроксильным группам (1500-1650, 33103350, 1310, 1420) см-1. Данные ИК-спектров анионитов подтвердили наличие внутримолекулярной водородной связи между ОНгруппой и атомами азота третичной аминогруппы. А также в спектре наблюдаются полосы поглощения при деформационные колебания вторичной спиртовой ОН-группы,образующейся при раскрытии эпоксицикла аминами наблюдаются при 1310-1330 и 1410-1420 см-1. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Анионит получают двухстадийным методом. Сополимеризацию глицидилметакрилата (ГМА),метилметакрилата (ММА), акрилонитрила (АКН) проводят методом радикальной полимеризации в растворе. В трехгорлую колбу с мешалкой,контактным термометром и капельной воронкой загружают 60 г глицидилметакрилата (ГМА), 20 г метилметакрилата (ММА), 20 г акрилонитрила(АКН), 0,1 г инициатора пероксида бензоила (0,1 от массы мономера) и 25 г раствора диметилформамида (ДМФА). Смесь нагревают при температуре 90 С 0 в течение 1 ч до образования жидкого геля и осаждают в метиловом спирте. После этого сополимер ГМА-ММА-АКН высушивают при комнатной температуре в вакуумно-сушильном шкафе до постоянной массы. Пример 1. Аминирование тройного сополимера глицидилметакрилата (ГМА), метилметакрилата(ММА), акрилонитрила (АКН) ГМА-ММА-АКН с полиэтилениминам (ПЭИ) проводят при 80 С в течение 4 часов при массовым соотношении сополимерполиэтиленимин равным 16, затем образовавшего массу отверждают в течение суток при комнатной температуре. Выход анионита составляет 78, статическая обменная емкость(СОЕ) по 0,1 н раствору НС 9,52 мг-экв/г. Пример 2. По примеру 1 проводят аминирование тройного сополимера ГМА-ММА-АКН с ПЭИ в массовом соотношении 13. Выход анионита составляет 78,2, статическая обменная емкость(СОЕ) по 0,1 н раствору НС 7,47 мг-экв/г. Анионит полученный по примеру 1 изучали сорбцию ионов С 2 О 72- и С 2 форме (размер зерна 0,51 мм) в статических условиях при периодическом перемешивании и соотношении сорбентраствор,равном 1400 при комнатной температуре 202 С,варьируя концентрацию хрома в растворах 2 С 2 О 7 от 0,205 до 2,080 г/л и изменяя их кислотность в пределахот 2,0 до 5,1 и в серно-кислых растворах меди от 0,206 до 2,277 г/л ( от 1,5-4,6). Продолжительность контакта сорбента с растворами составляла 7 сут. Для приготовления модельных растворов использовали соли 452 и 2 С 27 квалификации х. ч. Сорбционную емкость (СЕ) рассчитывали по разности исходной и равновесной концентрации растворов,которую определяли методом классической полярографии на фоне 0,5 М 4 по волнам восстановления С 2 (Е 1/2-0,16 В) и на фоне 0,1 н ОН по волне восстановления С 27-2(Е 1/2-1,17 В). Полярограммы снимали на универсальном полярографе ПУ-1 в термостатированной ячейке при температуре 250,5 С, используя ртутный капающий электрод. Кислород из анализируемых растворов удаляли путем продувания аргона в течение 5 минут. В качестве электрода сравнения служил насыщенный каломельный электрод. Сорбционные свойства полученного анионита по отношению к ионам хромаи медиприведены в таблице. Результаты, приведенные в таблице, показывают,что сорбционная емкость нового анионита ГМАММА-АКН -ПЭИ по ионам хромаи медибольше, чем у ионитах прототипа. Таблица 2 Сорбционные свойства полученного анионита по отношению к ионам хромаи меди Сорбционная емкость (СЕ), мг/г По ионам хромаПо ионам медирН Таким образом,полученные результаты показывают, что более перспективным анионитом для очистки сточных вод в гидрометаллургии,текстильных и кожевенных предприятий от ионов хромаи медиявляется ГМА-ММА-АКНПЭИ, обладающей более высокими сорбционными свойствами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Анионит на основе тройного сополимера глицидилметакрилата (ГМА), метилметакрилата