Способ получения сорбента

1031498 Изобретение относится к синтезу сорбентов, а именно к получению неорганических носителей с химически закрепленными лигандами, которые мо" гут быть использованы для поглощения, 5 концентрирования и разделения ионов переходных металлов, а также для аналитического определения примесей этих металлов. Кроме того, металло- комплексные соединения на основе 10 кремнезема с привитыми лигандами могут быть использованы в качестве гетерогенных катализаторов в реакциях окисления, гидрирования и гидроформилирования органических соединений.,5Наиболее близким к предлагаемому/ по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сорбента с химически закрепленными на поверхности аморфного 20 кремнезема (силикагеля) группами ими" дазола.Сущность способа заключается в том, что в качестве носителя исполь" зуют аморфный пористый кремнезем (си ликагель), предварительно высушенный при 150 С. Затем силикагель приводят в контакт с М-ксилолом, содержащим одновременно сшивающий агент (3-хлоропропилтриметоксисилан) и функ з 0 циональное соединение (имидазол), перемешивают при комнатной температуре, затем промывают полученный сорбент бензолом и ацетоном. Хлористый водород удаляют обработкой сорбента окисью этилена при: 0 С, затем опятьоб промывают ацетоном и сушат при 150 С. Концентрация химически закрепленного имидазола 110ммоль/м. 1). 40Недостатком .способа является то, что полученный сорбент имеет низкую, концентрацию химически закрепленных имидазольных групп. Окись этилена, используемая для синтеза, взрывоопас 45 на, поэтому проведение эксперимента требует особой осторожности. И, наконец, проведение синтеза описанным в литературе способом с одновремен" ным присутствием сшивающего агента и"имидазола в реакционнои среде неч 50 позволяет осуществлять контроль за протеканием реакции и идентифици" ровать получаемые поверхностные сое-,инения. д5Цель изобретения " повышение адсорбционной способности сорбвнтв по ионам переходных металлов. 2Поставленная цель достигаетсяспособом, включающим термообработкукремнезема, обработку его 1,3-диазолами и удаление продуктов реакции,при этом кремнезем перед обработкой1,3-диазолами последовательно обрабатывают силаном и хлористым циануром.Термообработку кремнезема ведутпри 380-420 С,В качестве силана используют силан общей формулы В 51(СН),МН,где Р - ОСН, - 0( Йб; п=1-5.Для удаления продуктов реакциииспользуют диэтиламин или триэтил"амин.Сущность изобретения состоит вследующем,100 г аморфного кремнезема, предварительно высущенного на воздухепри 380-420 С в течение 2-х ч, кибпятят в 500 мл толуола, содержащего25 г,силана общей формулыРф 1(СН)я НН р (Р = ОСНОВ ОС Ни=1-5), в течение 2.-6 ч. При этомпротекает следующая реакция: йЫ-он+ и "Й-(сн ) -ин- Я-О-ВнЯмДинэюя 1 ц), о чем судят по результатам элементного анализа и рН-метрического определения концентрации аминогрупп на поверхности аморфного непористого кремнезема, а также ИК-спектрам исходных и модифицированных кремнеземов. В ИК"спектре аминокремнезема наблюдается уменьшение интенсивнос" ти полосы 3750 см-" структурных си/ланольных групп, появление асимметричных и симметричных колебаний С"Н связей в метильных группах 2950и 2885 см-ф и полос поглощения в области частот валентных колебаний связей ) й-Н в группах -ЙН 3375 и 3310 см . В ИК-спектре аминокремне. зема наблюдается также полоса колеба-, ний групп С-й (1610 см ф) и полосы, отвечающие деформационным колебаниям С-Н иМ-Н связей в области 1480-1390 см -1.Промытый толуолом (100 мл 3) и ацетоном (106 мл Ц, а затем высушенный при комнатной температуре амико" кремнезем. обрабатывают 500 мл 2 Ф"ного раствора хлористого цианура в течение 30 мин.Схема реакции ределяют спектрофотометрически или,как и хлористый цианур, термографи,р,Чески, Синтезированный сорбент отМ - СЕЙ-Рф -Н)ЯК + СР Ф -в Фильтровывают, промывают ацетономр у - 00150 мла 0), 10 мл ли-или триатилами-.Я на, затем 20 мл ацетона и водой до1 - отрицательной реакции промывным водфф В -0(СЙ) лг-И НСЕ на 1,3-диаэол и сушат при комнатнойУ=бР температуре . Готовый продукт пред. ставляет собой аморфную непористуюВ ИК-спектре полученного модифи- разновидность кремнезема с модифицированного кремнезема наблюдается . : цированной органическими веществамиизменение положения и интенсивности , поверхностью, активными группами кополос йоглощения С-Й, Ъ 1-М и ) й-Н торой являются привитые остаткиимисвязей, а именно, смещение в длинно"5волновую область (2920 и 2860 см-)дазола ад),или гистамина Ц ОМвфаи 11щ Я свЯзеи )и по Гидроксильных групп на поверхностисравнению с аминокремнеземом. Интен- такого сорбента нет. Концентрацияв сть полосы 1610 см возрастает,поверхностных групп 1 3-диазолов сосчто вызвано увеличением концентрации тавляет (1 25"5 60) 10 У вгрупп в модифицированномзависимости от условий проведениясинтеза.Для удаления. хлористого водорода . Предварительная термообработкадобавляют 10 мл ди.-или тризтиламина кремнеэемаа ри 380-420 С еоби выдерживают еще 1 ч. Полученный потому, что только при этих условияхобразец пРомывают ацетоном (50 млУ 4) обеспечивается полное удаление адго модифицированный кремнезем приво- нических примесей.Последовательная обработка креид Р щего 0,5 5.,0 г 1,3 диа . незема силаном и хлористым циануромд зола или гистамина, пере обеспечивает необходимую удаленность1 функциональных групп от поверхностир сходиследу 0 ощая реак кремнезема, что снижает ее влияниеоия .на их активность.3, НИ З 5 Использование диэтиламина или триД -0- Ыр-(Си ) -и - (у.+ этиламина позволяет удалять хлорисЯ И3 у , ", тый водород без каких-либо специаль"Сных приспособлений и при комнатной+ .00Мтемпературе,-От-О. и;-СН 1 ал 1- г10.00 т О р и м а р 1, 100 г аморфногокремнезема прогревают при 400 С втечение 2 ц на воздухе. Затеи этотК кремнезем суспендируют в 500 млтолуола, содержащего 25 г силана обгде К -Н 0 "(СЩ ЙНу,. ф 5 щей формулы й, (СН)МЙ и кипятятКонтроль за прививкой проводят 2 ч собратным холодильником. Полутакже по ИК-спектрам. Характерно, ценный продукт фильтруют, промываютчто интенсивность полос поглощения толуолом (100 3) и ацетоном (100 .4) .д .и 90;е К (2920 и 2850 см-т) - .Высушенный при комнатной температуре05увеличивается в случае прививки ими 50 аминокремнезем приводят в контдазола появляется слабая полоса . 2-ным рдствором хлористого цианура1480 см " деформационных колебаний обьемом 500 мл на 30 мин. Затем дой"Н в группах 7 М-Н, При химическом бавляют 10 мп ди- или триэтиламиназакреплении гистамина в ИК-спектре и перемешивают еще 1 ч. Полученныйнаблюдается появление еще одной по модифицированный кремнезем промываютлосы при 1520 см , отвечающей дефор- . ацетоном (500 4) и высушивают на;мационным колебаниям М-Н в группах :воздухе, К активированному хлорис-ЙН 2 Концентрацию 1,3-диазолов оп- тык циануром кремнезему добавляют500 мл воды и 5 г имидазола, перемешивают 2 ч при 50 С. Полученный сор.бент отфильтровывают, промывают ацетоном (50 млх 4), 1 О мл три- или диэтиламина, 20 мл ацетона, затем воцой до отрицательной реакции промывных вод на имидазол (с сульфаниловой,кислотой), Сорбент сушат при комнатной температурное. Концентрация имидаэола 3,5 10 ммоль/м на поверхности аморфного кремнезема,П р и м е р 2. Все операции аналогичны описанным в примере 1 с темотличием, что взаимодействие аморфного кремнезема с силаном В 51(СН)ЪМН 2 проводят в течение 6 ч, Концентрация имидазола (5,0-5,6)10 ммоль/м 510 аП р и м е р 3. Все операции анало.гичны описанным в примере 1 с тем 20отличием, что взаимодействие аморфного кремнезема с силаном Р 51(СН ),ЙН,1 проводят в течение 4 ч. Концентрация имидазола 4,4 10ммоль/м510,225П р и м е р 4; Все операции аналогичны описанным в примере 1 с тем отличием, что количество имидазола,взятого для синтеза, составляет 2 г.Концентрация имидазола (31 37)ф З 0х 10 ммоль/м 510.П р и м е р 5. Все операции анало-,гичны описанным в примере 1 с темотличием, что количество имидазола,взятого для синтеза, составляет З 50,5 г. Концентрация имидазола 1,251 О ммопь/м5 1 ОдП р и м е р 6. Все операции аналогичны описанным в примере 1 с темотличием, что химическое взаимодействие аморфного кремнезема с ииидазопом проводят при 25 С, Концентрация имидазопа 1,25 10 сммоль/м510.а 5П р и м е р 7, Все операции аналогичны описанным в примере 1 с темотличием, что химическое взаимодействие аморфного кремнезема с имидазолом проводят при 35 С. Концентра-,-Ъ 450510,П р и м е р 8, Все операции аналогичны описанным в примере 1 с темотличием, что предварительную термообработку аморфного кремнезема проводят при 380 С. Концентрация имидазола 3,3 10 ммоль/м 5 10:зт П р и м е р 9. Все операции аналогичны описанным в примере 1 с тем отличием, что предварительную термообработку аморфного кремнезема проводят при 420 С, Концентрация имидазола 3,55 10 ммоль/м 510.П р и м е р 10. 100 г аморфного кремнезема прогревают в течение 2 ч на воздухе. Затем этот кремнезем суспендируют в 500 мл толуола, содержащего 25 г силана общей формулы 851(СН 2)1 ИН 2, и кипятят 2 ч с обратным холодильником. Полученный продукт Фильтруют, промывают толуолом (100 мл 3) и ацетоном (100 млх 4) . Высушенный при комнатной температуре аминокремнезем приводят в контакт с 2-ным раствором хлористого цианура обьемом 500 мл на 30 мин, Затем добавляют 10 мл ди- или триэтиламина и перемешивают еще 1 ч. Полученный модифицированный кремнезем промывают ацетоном (500 млу 4) и высушивают на воздухе, К активированному хлористым циануром кремнезему добавляют 500 мл воды и 5 г гистамина, перемешивают 2 ч при 50 С . Полученный сорбент отфильтровывают, промывают ацетоном (50 мл%), 10 мл три- или диэтиламина, 20 мл. ацетона, затем водойдо отрицательной реакции промывных вод на гистамин (с сульфаниловой кислотой), Сорбент сушат при комнатной температуре. Концентрация гистамина 3,3 10 ммоль/м аморфного кремнезема,П р и м е р 11. Все операции аналогичны описанным в примере 10 с темотличием, что рэаимодействие аморфного кремнезема с силаном К, 5(СН) йН проводят в течение 6 ч. Концентрацйя гистамина (5,0-5,5)х 10ммоль/и 51.0,П р и м е р 12. Все операции аналогичны описанным в примере 10 с темотличием, что взаимодействие аморфного кремнезема с силаном 851(СЯ)иМНпроводят в течение 4 ч. Концентрация гистамина 4,2 10ммоль/м5102,П р и м е р 13. Все операции аналогичный описанным в примере 10 с тем отличием, что количество гистамина, взятого для синтеза, составляет25 г,. Концентрация гистамина (3,03,6) 10 ймоль/м 0 5 10,П р и м е р 14, Все операции ана"логичны описанным в примере 10.с темотличием, что количество гистамина,1031498 Содержание ямидазольных групп наповерхности,ммоль/м . Способ м а еИзвестный 2,1 1 0 Предлагаемый-35,6 10 . Не по- глощают 5,6 10 Продолжение таблицы Содержание гистаминных групп на поверхности, ммоль/м вестный 0,05310 0 Таким об позволяет и рация 1,3-д торого в 2 тов, получаКак видн лученный и ом, пре агаемый способ ент, концентоверхности кочем у сорбен- О ым способом.сорбент, по- способом, существенно ;Большая с шению к и ляет исподеления М а при опт ,дить равд отличается от рбционная емк онам Сол, Соьзовать сорбе л в смешанныленных усло ние Сц , Г известного,ость по отно4 Те+ поэвонт для отх растворах,виях прово+ и Со лучать соразолов на а выш мых извест иэ таблиц едлагаемым де ле ВНИИПИ Заказ 526 Тираж 532Вписное тная, 4 илиал ППП "Патен взятого для синтеза, составляет 0,5 гКонцентрация гистамина 1,2510 ммоль/м510. П р и м е. р 15. Все операции аналогичны описанным в примере 10 с тем отличием, что химическое взаимодействие аморфного кремнезема с гистоамином проводят при 25 С, Концентрация гистамина 1,2510 ммоль/м-Ъ510. П р и м е р 1 о. Все операции аналогичны описанным в примере 10 с тем . отличием, что химическое взаимодействие аморфного кремнезема с гистами- фоном проводят при 40 С . Концентрация гистамина (2,2-2,4)10 ммоль/м ф 5 1 0 2 Предлагаемый 3,1 10 3,1 П р и м е р 17. Все операции аналогичны описанным в примере 10 с тем отличием, что предварительную термообработку аморфного кремнезема проводят при 380 С. Концентрация гистамина 3,2 10 ммоль/м ф.510.П р и м е р 18. Все операции аналогичны описанным в примере 10 с тем отличием, что предварительную термообработку аморфного кремнезема прово-,одят при 420 С. Концентрация гистамина 3,310 ммоль/м ф.510.,Во всех примерах использован непористый аморфный кремнезем.В таблице представлены сравнительные данные по сорбционной способности сорбентов, полученных известным и предлагаемым способом, по отношенйю к ионам переходных металлов. ЪПоглощение ионов переходных металлов, ммоль/мЙСо И 1