Ионит на основе глицидилового производного п-нафтохинона и полиамина

(51) 02 1/42 (2010.01) 07 50/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ реакциям ионного обмена и окислениявосстановления, следующей структурной формулы Ионит имеет высокую обменную емкость (8,6 мг-экв/г), может быть использован в качестве редоксионита и сорбента ионов меди, серебра,молибдена. Сорбционная емкость (мг/г) по ионам меди 466,9 серебра 330,5 молибдена 300,2.(72) Ергожин Едил Ергожаевич Бегенова Бахыт Естекеновна Чалов Тулеген Каменович Ковригина Татьяна Васильевна(73) Акционерное общество Институт химических наук им. А.Б. Бектурова(54) ИОНИТ НА ОСНОВЕ ГЛИЦИДИЛОВОГО ПРОИЗВОДНОГО П-НАФТОХИНОНА И ПОЛИАМИНА(57) Изобретение относится к области получения ионообменных материалов, в частности, к синтезу ионитов пространственной структуры, способных к Изобретение относится к области получения ионообменных материалов, содержащих группы,способные к реакциям окисления-восстановления и ионного обмена, которые могут быть использованы для сорбции ионов цветных металлов в гидрометаллургии и в качестве окислителей. Известен электропроводящий полимер пфенилениминового типа, полученный допированием полианилина раствором, содержащим 5-20 окислительного агента хинонового ряда (пбензохинон, окси-п-бензохинон, 1,2-нафтохинон) в воде или полярном органическом растворителе и 30 протонной кислоты (соляная, серная,фосфорная кислоты). (Пат. 5324815, США, И 5 08 73/00 опубл. 28.06.94). Недостатком данных полимеров является отсутствие в их структуре ионогенных групп и возможности использования в качестве ионообменников. Известны полихинонамины,полученные взаимодействием диаминов с п-бензохиноном при 0 С. Благодаря наличию в структуре аминогрупп и атомов кислорода хинонового типа сополимеры обладают большим сродством к благородным металлам (,и их сплавы), достаточно сильным для защиты поверхности металла от влаги. При взаимодействии с диэпоксидами, эпоксидами,изоцианатами сополимеры образуют сшитые продукты. (. . . 1991 32.2,с.275). Недостатком данных полихинонаминов является отсутствие исследований использования их в качестве ионообменников. Наиболее близкими по технической сущности к заявленному объекту являются окислительновосстановительные полимеры,полученные полимеризацией бензохинона в инертной среде(гептан, гексадекан) в присутствии серной кислоты при температурах выше 90 С. Окислительновосстановительная емкость полимеров по 0,1 н 33 мг-экв/г. Сульфированием синтезированных полимеров получены иониты со статической обменной емкостью по сульфогруппам до 2,9 мгэкв/г. (Высокомолекулярные соединения. Краткие сообщения. 1972, т.14, Б.4, с.300-301). Недостатком данных ионитов является их низкая обменная емкость и отсутствие исследований сорбционной способности к ионам металлов. Задачей настоящего изобретения является расширение ассортимента ионитов с улучшенными физико-химическими и сорбционными свойствами,способных к реакциям окисления-восстановления,на основе реакционноспособных доступных реагентов. Технический результат заключается в повышении обменной и сорбционной емкости,улучшении физико-химических свойств ионита. Технический результат достигается синтезом ионита на основе глицидилового производного пнафтохинона и полиамина следующей структурной формулы Глицидиловое производное п-нафтохинона,кристаллическое вещество темно-коричневого цвета,растворимое в диметилформамиде (ДМФА) и ацетоне, получено нами впервые при мольном соотношении п-нафтохинона, эпихлоргидрина и гидроксида натрия 1,03,01,5 соответственно. Температура реакции 60 С, продолжительность 1,5 ч. Выход 97-98 . Вычислено,С 13 Н 10 О 3 С 72,90 Н 4,67 эпокс. груп. 20,10 Найдено, С 71,39 Н 5,88 эпокс. груп. 15,10 Заявляемый ионит получали поликонденсацией глицидилового производного п-нафтохинона и полиамина(полиэтиленимин,полиэтиленполиамин). Иониты синтезировали при различных соотношениях исходных реагентов. Температура реакции 80 С, продолжительность 0,5 ч. Полученные соединения отверждали при 100 С в течение 14 ч, затем несколько раз переводили из С-формы в ОН-форму, обрабатывая 5-ными растворами соляной кислоты и гидроксида натрия соответственно. Ионит в ОН-форме отмывали дистиллированной водой до нейтральной реакции фильтрата по фенолфталеину. Состав и структуру исходного глицидилового производного п-нафтохинона и полученных на его основе ионитов исследовали методами ИКспектроскопии,элементного и химического анализов. Присутствие эпоксидных групп в исходном соединении подтверждено наличием характерных полос поглощения при 843, 909, 1264 см-1. В спектрах синтезированных ионитов отсутствуют характеристические частоты эпоксидных групп, что свидетельствует о химическом превращении их появляются полосы валентных (3416) и деформационных (1450) колебаний (см-1)- групп поглощение,характерное для хинонов (1656 см-1), сохраняется. Исследованы сорбционные свойства синтезированных ионитов(Пршибил Р. Комплексоны в химическом анализе. - М. ИЛ, 1961,с.188). Равновесную концентрацию ионов металла в растворе определяли методом атомноабсорбционной спектроскопии. Предлагаемый новый ионит обладает высокой обменной емкостью (8,6 мг-экв/г) и сорбционной способностью к ионам цветных металлов (СЕС 466,9330,5 СЕМо 300,2 мг/г), может участвовать не только в реакциях ионного обмена,но и в процессах окисления-восстановления благодаря наличию хиноидных групп в структуре Изобретение иллюстрируется следующими примерами, указывающими на оптимальные условия получения ионита. Пример 1. Мольное отношение исходных реагентов ГНХПЭИ 71, где ГНХ-глицидиловое производное пнафтохинона, ПЭИ - полиэтиленимин. К 30,0 г (0,001 моль) ПЭИ, нагретого до 80 С,добавляли порциями при интенсивном перемешивании раствор, содержащий 1,5 г (0,007 моль) глицидилового производного п-нафтохинона в 1,5 г ДМФА, в течение 0,5 ч, образовавшийся гель отверждали при 100 С в течение 14 ч. Содержание азота в ионите составляет 12,0 ,статическая обменная емкость по 0,1 н раствору НС 8,6 мг-экв/г, удельный объем ионита в набухшем состоянии 6,0 мл/г. Сорбционная емкость по ионам цветных металлов (мг/г) СЕС 466,9330,5 СЕМо 300,2. Пример 2. Мольное отношение исходных реагентов ГНХПЭИ 31. К 60,0 г (0,002 моль) ПЭИ, нагретого до 80 С,прибавляли, интенсивно перемешивая, раствор,содержащий 1,3 г (0,006 моль) глицидилового производного п-нафтохинона в 1,3 г ДМФА, в течение 0,5 ч, затем реакционную массу отверждали при 100 С в течение 14 ч. Содержание азота в ионите составляет 10,5 ,статическая обменная емкость по 0,1 н раствору НС 7,5 мг-экв/г, удельный объем ионита в набухшем состоянии 5,8 мл/г. Сорбционная емкость по ионам цветных металлов (мг/г) СЕС 370,2290,0 СЕМо 220,4. Пример 3. Мольное отношение исходных реагентов ГНХПЭИ 11. К 90,0 г (0,003 моль) ПЭИ, нагретого до 80 С,прибавляли при интенсивном перемешивании раствор, содержащий 0,6 г (0,003 моль) глицидилового производного п-нафтохинона в 0,6 г ДМФА. Смесь нагревали 0,5 ч при 80 С,образовавшийся гель отверждали 14 ч при 100 С. Содержание азота в ионите составляет 8,8 ,статическая обменная емкость по 0,1 н раствору НС 6,3 мг-экв/г, удельный объем ионита в набухшем состоянии 4,0 мл/г. Сорбционная емкость по ионам цветных металлов (мг/г) СЕС 300,5230,6 СЕМо 180,5. Пример 4. Мольное отношение исходных реагентов ГНХПЭПА 11, где ПЭПА - полиэтиленполиамин. К 20,0 г (0,07 моль) ПЭПА, нагретого до 80 С,добавляли при интенсивном перемешивании раствор,содержащий 15,0 г (0,07 моль) глицидилового производного п-нафтохинона в 15,0 г ДМФА, в течение 0,5 ч, затем реакционную массу отверждали при 100 С в течение 14 ч. Содержание азота в ионите составляет 7,6 ,статическая обменная емкость по 0,1 н раствору НС 5,4 мг-экв/г, удельный объем ионита в набухшем состоянии 3,6 мл/г. Сорбционная емкость по ионам цветных металлов (мг/г) СЕС 280,7200,8 СЕМо 163,1. Таким образом, предлагаемый новый ионит обладает высокой обменной емкостью, хорошими сорбционными характеристиками по отношению к ионам меди, серебра, молибдена, а также способностью участвовать в процессах окислениявосстановления. Процесс синтеза ионита прост, не требует сложного технологического оборудования,осуществляется в мягких условиях при 80 С в течение 0,5 ч с последующим отверждением геля при 100 С в течение 14 ч. Наиболее эффективным аминирующим реагентом является ПЭИ (таблица). Таблица Обменные и сорбционные характеристики ионитов Сорбционная емкость (мг/г) по ионам СОЕ, мг-экв/г Удельный объем, мл/г С Прототип 2,9 эти данные не определялись. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Ионит на основе глицидилового производного пнафтахинона и полиамина со структурной формулой обладающий сорбционной способностью к ионам меди, серебра и молибдена.