CC BY
14риментальных результатов, последующего составления системы уравнений н их обработки методом обратных матриц.
ЛИТЕРА ТУРА
/
Ь Разговоров ПЛ., Си танов СВ., Балее» ЕЛ. И Успехи & химии и химической технологии; Сб. науч. тр. Т. XIX, вып. 51 (3). Мл Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2005. С 96-98.
2, Эфттнт Рафшшсон АЛМ ^абровский ГЖ //
Мшютнротя пром-сть. 1994, К« 1-2. С- 27-28.
1 +J9 * Эфттт А. А. // Машюжировал пром-егь» 1994. №5-6.
С, 22-25,
4. Рожок ЕД, Мир кремний. М: Мир, 1990. 153 с,
5. Йорген Мащсен. // Масложировая нром-сть. 20 02. Ht 2,
С 18-21,
6. Йоргеи Ммсен,// Маоюжнроюя пром-егь. 02. Ht 3.
С 38-4 К
7, Ситанов СИ*, Разговоров ПЛ., Козлов В-А, , // Нж,
вулж Химий и хим. технология. 2004, Т 47, Вып. К
С 13-16.
Кафедра технологии пищевых продуктов и биотехнологии, информатики и вычислительной техники
*
УДК 541.183. 12.415.5.547.37
Е.Е. Ергожнн, К.И. Имаиискон, Е.Р. Кендиржанов
ИОНИТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ ВИНИЛОВОГО ЭФИРА МОНОЭТАНОЛАМИНА
И ХЛОРГИДРИНОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
(Институт химических наук им. А.Б. Бектурова ,г. Ал маты, Казахстан)
E-mail: [email protected]
Исследовано взаимодействие гомэ- и сополимеров винилового эфира моноэтано-л амина с раэличнылш хяоргидри новыми эфиром и диоксибетолов, аминофенолов и ароматических диаминов. Разработан эффективный метод получения высокопроницаемых полиэлектрол итов и изучены их фиэико-хим и чески е свойства.
Растворимые и сшитые иониты на основе различных полимеров винилового эфира моноэтанол амина обладают совокупностью уникальных сорбционных и экс ил уата ш юн ных свойств, химической, термической и радиационной устойчивостью. Они находят широкое применение при решении разнообразных химико-технологических задач - сорбции ионов благородных, редких и цветных металлов, в выделении и очистке лекарственных препаратов [1-7].
Цел ь данной работы - синтез и исследование физико-химических свойств полифункциональных нон итов путем пол и конденсации гомо- и сополимеров винилового эфира моиоэтаиоламина
(ВЭМЭА) с ди-, три- и тетра-хлоргидриновымн эфирами глицерина, диогхибензолов и ароматических диаминов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
X лорги дри новые производные (ХП). 1,3-Дихлоргидрин глицерина (ДХГ), дихлоргид-риновые эфиры резорцина (ДХГЭР) и гидрохинона (ДХГЭГ), дихлоргидрин-анилина (ДХГА), три-хлоргидриновый эфир п-аминофенода (ТХГпАФ) и тетрахлоргидрин-диаминодифенил метана (ТХГМ) получали по данным [8].
Полимеры на основе ВЭМЭА - гомополи-мер ВЭМЭА (ПВЭМЭА), сополимер ВЭМЭА и
винилпнрролидона (С-ВЭМЭА-NBO), сополи-ЭМЭА и 2-метил-5-винилпиридина (€-МБП) синтезировали при мольном соотношении мономеров 25:75 по методике [9].
Синтез ионита: поликонденсацию полимеров на основе ВЭМЭА с XII проводили аналогично [10] в среде этилового спирта при температуре 60 - 120 °С в течение 8 - 10 ч. Реакционную массу выливали на противень и упаривали растворитель при ВО °С. Конечный продукт дробили, промывали от непрореагировавших веществ этанолом, рассеивали и отбирали фракцию с размером гранул 0,25 мм по общепринятой методике [ 11, 12].
Физико-химические свойства синтезированных полиэлектролитов исследовали по стандартным методикам [12]. ИК-спектры исходных, промежуточных и конечных продуктов снимали в таблетках КВг или между стеклами K.R.S-5 на спектрофотометре Specord М80 фирмы Карл Цейс (Германия).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
При исследовании влияния соотношения, времени и температуры отверждения найдено (табл. 1), что во всех случаях с увеличением количества полимеров ВЭМЭА от 1:1 до 1:4 наблюдается рост СОЕ ионитов. В зависимости от природы хлоргидриновых эфиро» глицерина, диоксн-бензолов, аминофенолов и ароматических диаминов СОЕ ионитов меняется в следующем ряду ДХГ>ДХГА>ТХГМ>ТХГпАФ>ДХГЭГ>ДХГЭР. Для анионитов на основе м- и п-диоксибензолов характерны низкие значения СОЕ, так как они не содержат протонируемых атомов азота. Емкость ионитов существенно падает при введении в состав сополимера звеньев N-ви н и л п и ррол идона, не содержащих ионогенных групп.
Таблица I
Влияние соотношения и природы исходных компонентой на СОЕ Table / Influence of ratio und nature of Ir.itlal components on static exchange capacity (SEC)
ХГ1
СОЕ no 0,1 h. раствору HCl, мг-экв/г
ВЭМЭА С-ВЭМЭА-МВП С-ВЭМЭА-NBII
1:1 1:2 1:3 1:4 1:1 1:2 1:3 1:4 1:1 1:2 1:3 1:4
ДХГ 6,9 7,8 5,9 6,4 6,8 6,9 1,6 1.7 2,1 2,3
ДХГЭГ 5,6 6,4 6,7 6,7 5,7 6,0 6,2 6,4 1,4 1,6 U6 1,6
ДХГЭГ 6,5 6,7 6,а 4,9 6,2 6,4 6,7 13 1,6 1,6
ДХГА 5 8 7,0 7,2 5,8 6,0 6,2 6,2 1,5 1,7 1,9 2,0
6,1 6,5 6,9 7,1 6,2 6,4 6,7 6,7 1,5 1,6 1,9 1,9
ТХГпАФ 6,5 6,9 6,9 5,8 5,9 6,3 6.4 1.5 1,6 1,7 1,7
вращения по азоту и образующиеся иониты имеют более высокие обменные емкости. При оптимальном соотношении исходных компонентов изучено влияние температуры отверждения на свойства ионитов (табл. 2). Видно, что с увеличением температуры с 60 до 120 °С СОЕ полиэлектролитов возрастает и достигает наибольшей величины при 80-100 °С, а время гелеобразования при этом сокращается с 30-40 до 10-15 мин. Учитывая что при низких температурах реакция аминирования протекает не полностью, а при высоких температурах возможш 1 деструктивные процессы, в дальнейшем конденсацию ХП с полимерами ВЭМЭА проводили при 80 °С.
Таблица 2
Влияние температуры (°С) на СОЕ анионитов
ХП СОЕ по 0,1 и. раствору MCI, мг-экв/г
ВЭМЭА С-ВЭМЭА-МВП С-ВЭМЭА-МВП
6Ôft 80° 100е 120° 60ö 80" 100° 120е 60е 80° 100° 120°
1 7,4 7,6 7,а 7,4 6,0 6,4 6,8 6,5 1,4 1,7 2,1 1,9
2 6,2 6,4 6,7 6,6 5,6 6,0 6,2 6,1 1,2 1,5 1,6 I % 5
3 6 J 6,5 6,7 6,5 6,3 6,4 6,3 1.2 1,4 1,6 1,5
4 6,5 6,9 7,0 6,9 5 5,6 6,2 6,0 1,3 1,5 1,9 1,7
5 6,5 6,9 6,9 6,8 5,9 6,7 6,7 6,5 1,5 1,8 1,9 1,8
6 6,4 iiiiinmàawiMiiJ 6,6 6,9 6,7 5,6 5,8 6,3 6,2 1,1 1,3 1,7 1.7
Обозначения: 1-ДХГ, 2-ДХГЭР, 3- ДХГЭГ. 4-ДХГЛ, 5-ТХГМ, 6-ТХГиАФ
Таблица 3
Влияние времени отверждения (ч) на СОЕ ионитов
СОЕ ; по о, 1 н. pact вору HCl, мг- жв/f 1
XIV ВЭЬ OA С-ВЭМЭА-МВП С-ВЭМЭА-ЫВГ1
4 6 8 10 4 6 8 10 4 6 8 10
1 16,8 7,4 7,7 7,8 5,9 6,5 6,8 6,8 1,5 1,8 2,1 -> 1
t 4иг 5,7 5,9 6,5 6,7 4,8 5,6 6,2 6,2 1,2 1,5 1,6
3 5,4 6,0 6,6 6,7 6,2 6,3 6,4 6,4 1,3 1,4 1,6 1,6
4 5,6 6.1 6,8 7,0 4,8 5,4 6,1 6,2 1,4 1,5 1,8 1,9
5 5,3 5,8 6,9 6,9 il 5,9 6,7 6,7 1,3 1,5 1,9 1,9
6 5 f^ 5,8 6,8 6,9 5,0 5,6 6,3 6,3 1,2 1,4 1,6 1,7
трехкратного избытка позволяет достичь наиболее глубоких степеней ripe-
Известно, что на свойства ионитов существенное влияние оказывает режим отверждения форконденсата. Из результатов исследований (табл. 3) следует, что синтезированные продукты необходимо отверждать при 80-100 °С в зависимости от температуры конденсации и природы полимеров ВЭМЭА в течение 8-10 ч.
Синтезированные в оптимальных условиях иониты обладают статической обменной емкостью (СОЕ) по 0,1 н. раствору HCl в пределах 2,3-7,7 мг-экв/r и ограниченной удельной набу-хаемостью (табл. 4). При этом выход конечных продуктов составляет 88-95%. При обработке концентрированными растворами 5 н. H2S04 и NaOH, 1 н. HNOj потерн СОЕ не превышают 5%.
Таблица 4
Химическая стойкссть синтезированных ионитов Table 4 Chemical stability of tonites synthesized
Аниониты на основе
ПВЭМЭА
ДХГЭР
ДХГЭГ
ДХГА
ТХГМ
ГХГпАФ
ДХГ
93
95
95
2.6
3.0
3,3
3
6,4
6.4
6,5
6.7
3
6,4
6.4
6,5
63
6,3
6,4
6.4
6,6
6,2
6,3
6,4
6,5
6,
6,2
С-ВЭМЭА-МВГ1
ДХГА ТХГМ
ТХГпАФ
91
9
92
95
3,5
2,9
3 2
tvT $ **
3,3
3,4
2.9
6,4
6,0
6,
63
6.2
6,4
6
6
6
6,2
6,0
6,0
6,1
2 у**
6,1
6,4
6,0
6.
6,
Обозначения: А-исходнос значение СОЕ но 0,1 н. раствору HCl, м г-эк в/т. Б-после обработки растворами 5h.H2S04 5н. NaÖH 1 h.HNOj
Синтезированные полиэлектролиты селективно извлекают ионы золота из растворов соляной кислоты в широком интервале концентрации (рис. Г). Из данных по изучению кинетики сорбции анионов золота анионитами видно (рис. 2), что на скорость извлечения природа ХП не влияет. Так, для ионитов на основе ТХГМ максимальная степень сорбции ионов металла достигается через 3 часа. При этом за первые полчаса контакта иониты поглощают 50% ионов металла.
100
95
sS о4
о Ü CL
90
85
80
Рис. I, Зависимость степени извлечения ионов Au от СИа,
анионитами на основе:
■ - C-B3M3A-NBn 1. Gold ions extraction degree as a function of GHn by 10-
nites based on: ° - polyvinyl ether of monoethanolammc polymer:
D
- copolymer of vinyl ether of nionocthanolamme and 2-methyl
5-vinytpyridinc; * - copolymer of vinyl ether of monoethanola-
mine and N-vmylpyrrolidone
100 I
75 ■
о
03
£L
50
25
0
0
2 4
Время» ч
Рис. 2. Кинетика сорбции ионов золота.
are the same as in figure 1)
Fig. 2.
Таким образом, аниониты на основе полимеров ВЭМЭА и различных ХП являются высокоэффективными сорбентами для извлечения ионов золота из солянокислых растворов. Эти аниониты на 98-99,9% извлекают ионы золота, причем со-
6Ч«#
ционные свойства в широком интервале концентрации HCl, что свидетельствует об их высокой химической стойкости и селективности.
2.
4.
5.
6.
1, 8,
10.
С-ВЭМЭА-МВП, |2
ЛИТЕРАТУРА
Чалов Т.К. Автореф. дисс. ... докт. хим. наук. Алм..гы. 2005. 40 с.
Шаталов В.В. и др. I! Химическая технология. 2000.
Ш.1Х1, 19......23.
Имаибеков К. Автореф. дисс. ... канд. хим. наук. Алма-Ата. 1987. 22 с.
Нусипова А.М. Автореф. дисс. ... канд. хим. наук. Ал-магы. 1999. 30 с.
Ергожин Е.Е. и др. // Цветные металлы. 2005. Хе 2.
С. 43......46.
Пожидаев Ю.Н. н др. // Изв. АН КазССР. Сер. хим.
1988. № 3, С. 73 -78.
Иманбеков К.И., Кркаеов Р.Ш., Нусипова А.М. /7
Вестник Kai ГУ. 1998. №10. С. 14-16.
Меилигазисв Е.Ж, Дисс. докт. хим. наук. Алма-Ата.
1989. 382 с.
Нуркеева З.С., Шайхутдинов Е.М., Сеитов А.З. // Гетерогенные процессы в водных и органических средах. Алма-Ата: КатГУ. 1984. С. 79-89. A.c. Hf 1230164 (СССР). / Ергожин ЕЕ., Менлигаэиев Е.Ж., Иманбсков К. И. // Бюля. 1992. № 10. Полянский Н.Г., Горбунов Г.В., Полянская H.JI. Методы исследования ионитов. М. Химия. 1976. 208 с. ГОСТы 10898-2.74, 10896-78, 20255.1-89.
