Способ получения органоминерального катионита

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГАНОМИ- бработа минеующей иииатиониминеремне 4-5 13 сГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 3405374/23-05 (22) 10.03.82 (46) 15.11,83. Бю (72) Н.ЛТутаева (71) Институт обше кой химии АН БССР (53) 661,183,123,2 (56) 1, Авторское 9 722129, кл. С 082 Авторское св 9 785320, кл, С 08 (прототип ). л. 9 42и В,С. Комаровй и неорганичес(088,8)свидетельство СС6 73/00, 1978,идетельство СССРР 2/44, 1980 ЯО 1054355 А1( 54 ) ( Ъ 7 1 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРНЕРАЛЬНОГО КАТИОНИТА путем оки солью трехвалентного хромрального носителя с последциированой полимериэацией и егосутствии метакриловой кислоты,ол и ч а ю ш и й с я тем, что,целью повышения устойчивости кта в кислой среде, в качестверального носителя используют кгель-отход производства фтористысолей, предварительно обработанн.раствором едкогб натра до14, а затем раствором сернойы до рН 9-10.0 60 Изобретение относится к получениюорганоминеральных материалов, аименно органоминеральных катионитов,Органоминеральные иониты, получаемые путем прививки ионогенных полимеров к минеральным пористым носите 5лям, позволяет совместить полезныепрактические свойства этих двух классов материалов, Синтетические ионообменные смолы имеют высокую обменнуюемкость и высокую селективность,Пористые минеральные носители имеютжесткую структуру, развитую поверхность и большую пористость, что обеспечивает высокую скорость ионногообмена. Поэтому органоминеральныеиониты очень перспективны в качественосителей катализаторов для крепления ксмплексов переходных металлов,В качестве ионообменников в процессах очистки воды, позволяя осуществить этот процесс в движущемся слое,Известен способ получения катионитов полимеризацией мономера на порерхности минеральных носителей 1 3.Однако катионит характеризуетсяНизкой обменной емкостью, не превыШающей 0,4 мг-экв/г по ИаС 1.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ получения органоминерального катионита путем полимеризации акриловой или метакриловойкислоты под действием персульфатакалия в присутствии Сг 3 - ионообменнойформы природного алюмосиликата - монтмориллонита 2 .35Однако получаемые органоминеральные катиониты нельзя использоватьв кислой среде, что является следствием неустойчивости кристаллическойрешетки монтмориллонита в кислой среде. Для регенерации катионита послепоглощения им ионов тяжелых металловтребуется значительно меньший объемраствора кислоты, чем раствора нейтральной соли,Цель изобретения - получение органоминерального катионита с повышеннойустойчивостью в кислой среде.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу получения органоминерального катионита путем обра Оботки солью трехвалентного хромаминерального носителя с последующейинициированной полимеризацией в егоприсутствии метакриловой кислоты, вкачестве минерального носителя используют кремнегель - отход производства фтористых солей, предварительнообработанный 4-5 н,раствором едкогонатра до рН 13-14, а затем раствором сернои кислоты до рН 9-10.Кремнегель образуется на стадииполучения криолита при взаимодействии фторсиликатной кислоты с гидроокисью алюминия, Этот кремнегельполидисперсный и загрязнен примесями фторсиликатной кислоты и фторидаалюминия. Обработка исходного кремгегеля раствором соли хрома не приводит к поглощению им ионов Сгф. Дляувеличения ионообменной способностиосуществляют обработку кремнегеляраствором едкого натра. При обработке кремнегеля щелочьюпроисходитчастичное растворение кремневой кислоты,и, возможно, разрушение солифторсиликатной кислоты, При последующем подкислении этой суспензии50-ной серной кислотой до рН 9-10в осацок выпадает силикагидрогель,Такой частично переосажденный кремнегель промывают водой, а затем обрабатывают раствором соли хрома, Гельотсасывают на воронке и помещают враствор свежеперегнанной метакриловой кислоты, нагревают до 65 С; до-.бавляют переульфат калия и ведут полимеризацию в течение 30 мин Поокончании реакции непрореагировавшиймономер и гомополимер отмывают водой, Об окончании экстракции судятпо показателю преломления воды,Содержание полиметакриловой кислоты(ПМАК) в образце определяют по потере веса при прокаливании в присутствии окиси магния при 750 С:в течение3 ч (одновременно прокаливают контрольные навески исходного кремнегеля).П р и м е р 1, 3 г кремнегелязаливают 10 мл 4 н.раствора едкогонатри, выдерживают 30 мин, рН суспензии 13. Затем добавляют 1,2 мл50-ной серной кислоты, устанавливают рН среды 9,0, При этом выпадает силикагидрогель и суспензиязагустевает. После 2 ч выдержки всуспензию добавляют 100 мл дистиллированной воды и выдерживают еще24 ч. Затем гель промывают водой,отсасывают на воронке Бюхнера и заливают 25 мл 0,1 н, раствора СгС 1,Степень поглощения ионов Сг З, определенная трилонометрическим методом - О, 27 мг-экв/г, Гель отделяютот раствора соли хрома и помещают вреакционный сосуд, куда добавляют,3 мл свежеперегнаннои метакриловойкислоты, 3 мл воды 0,5 мл 3-ногораствора персульфата калия (израсчета 0 5 от веса метакриловойоькислоты) и выдерживают при 65 С втечение 30 мин, Привес П 14 АК послеотмывки водой составляет 92,Высушенную до постоянного весанавеску органоминарельного катионита помещают в раствор ИО.ОН при рН10 и дают набухнуть в течение 1 сут,Затем образец промывают водой и помещают в 25 мл 0,1 н, раствора СцС 1.Через 30 мин образец отделяют от раствора и трилонометрическим методомопределяют степень поглощения ионов1054355 Составитель В, МкртычанРедактор Н, Киштулинец Техред М.Кузьма Корректор Г. Огар Заказ 9031/30 Тираж 494 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская иаб д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Сц 2+по разности концентраций раствора соли меди до и после контактас образцом. Количество поглощенныхионов Сц - 2,3 мг-экв/г,24.П р и м е р 2, 3 г кремнегелязаливают 10 мл 5 н. БаОН .и выдерживают 30 мин, рН суспензии 14,0,Затем добавляют 1,2 мл 50-ной серной кислоты и осаждаютсиликагидрогель, рН осаждения 10,0. Дальшекак в примере 1. Степень поглощениягидрогелем ионов Сгз+- 0,30 мг-экв/г,Привес 14 ПМАК после экстракции 98,Высушенную навеску образца заливают 35 мл 0,05 н. БаОН, оставляютна сутки, затем промывают и помещаютв 25 мл 0,1 н. СцС 12. Степень поглощения ионов Сц 23,75 мг-экв/г,В обоих примерах было проведено5 циклов сорбция-регенерация 0,2 н,раствором НС 1, Значения обменнойемкости образцов практически не меняются. В аналогичных условиях органоминеральный катионит, полученныйпо известному способу на основемонтмориллонита, в зависимости отсодержания ПМАК разрушаешься на 50100 после 5-10 циклов регенерации. Таким образом, представленные данные показывают, что предлагаемыйспособ позволяет на основе отходапроизводства получать органоминеральные катнониты с достаточно высокой обменной емкостью,устойчивыев кислой среде, легко регенерируемые, Существенным достоинством получаемых по предлагаемому способу органоминеральных катионитов янляетсяпростота регулирования степени набухания получаемых образцов как изменением содержания ионов хрома, таки концентрацией раствора щелочи, вкоторой осуществляется предваритель ное набухание, Увеличение объемакатионита при набухании в растворещелочи по сравнению с исходным достигает 50, а для катионита н На-формераэ, Это позволяет расширить 2 О область применения предлагаемогокатионита: сильно набухающие образцы перспективны н качестве флокулянтов, и загущающих компонентов дисперсных систем, а более компактныев качестве ионообменникон н процессахнепрерывной очистки воды от иононтяжелых металлов,