Способ получения сорбента

(ГОСПАТЕНТ ССС ТЕНТНОЕ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ционмнеэе , т,11 11 са 1, еггпа у 1 атед , 321 ется тем, что я сорбента, ремнезема, при нагрева- уумированиобретению,ведут при овакуумироПоставлев известномвключающемобработку мении с последем, согласнообработку м350-400" С в т нная цель достигаспособе полученидегидратацию ктиловым спиртомующим термовакпредлагаемому иетиловым спиртомечение 3- 4 ч, терм К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(71) Институт химии поверхности АН У(56) Тертых В, А. и Оченко В,М. Адсорбные центры поверхности метоксикрема, - Теорет. и эксперим.химия, 1975В б, с.827-830.Могтегга С, 1 очч М,1,0, Веас 1 Уе эТт)е 1 огп) а 1 оп о 1 геасОче э 111 са Ьу йе йсо 11 арэе о 1 йе тпейоху 9 гоорэ о 1 гпейавгоз 111.Р 1)уэ. С 1)егп, 1969, 73, М 2, р326 Изобретение относится к синтезу сорбентов, а именно к получению кремнеземных сорбентов. химически модифицированных органическими соединениями, которые могут быть использованы для поглощения, разделения и концентрирования ионов тяжелых металлов, а также аналитического определения примесей этих металлов.Целью цзобретения является повышение сорбционной емкости, а также расширение ряда сорбируемых ионов тяжелых металлов,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА (57) Изобретение относится к синтезу сорбентов, а именно к получению кремнеземных сорбентов, химически модифицированных органическими соединениями, которые могут быть использованы для поглощения, разделения и концентрирования ионов тяхелых металлов, а также аналитического определения примесей этих металлов. Способ включает дегидратацию кремнезема, обработку метиловым спиртом при нагревании с последующим термОвакуумированием и кипячением в спиртовом растворе с одного иэ органических соединений, выбранных из группы: ацетилацетон, акриламид, винилацетат, винилтрихлорсилан в присутствии катализатора Спайера, 4 табл. вание осуществляют при 690 - 710 С в течение 0,5-1 ч, а затем полученный продукт дополнительно кипятят в спиртовом растворе ацетилацетона, или акриламида, или винилацетата, или винилтрихлорсилана в течение 5 - б ч в присутствии катализатора Спайера, промывают и сушат,Для осуществления способа использовали реактивы и препараты. указанные в табл,1.Предлагаемый способ осуществляли в кварцевом реакторе вместимостью 200 мл, Кремнезем для дегидратации нагревали при 400 С в течение 2 ч, затем прибавляли метиловый спирт и выдерживали при 350 - 400 С в)ечениеЗч, а затемлодвергали вакуумированию при 690-710 С в течение 0,5-1 ч. Полученный продукт помещали в трехгорлый стеклянный реактор вместимостью 250 мл с обратным холодильником, мещал 1825651кой и капельной воронкой, суспендировали в изопропиловом спирте, К суспенэии добавляли 1-5 капель 0,1 н. раствора Н 2 Р 1 Св (катализатор Спайера) и избыток ацетилацетона или акриламида, или винилацетата, 5 или винилтрихлорсилана и кипятили 5-6 ч. После этого полученный сорбент фильтровали, промывали этиловым спиртом, сушили на воздухе, Завершение процесса контролировали с помощью ИК-спектроско пии (спектро(отометр ИКС, область 4200-1200 см, толщина спрессованных таблеток кремнезема 12-15 мг/см, давление прессования 2,5 х 10 Па). При завершении процесса исчезают полосы поглощения 15 при 3750 и 2204 см, принадлежащие силанольным и Я-Н группам соответственно появляются характеристические полосы поглощения ацетилацетона или акриламида, или винилацетата, или винилтрих лорсилана. Количественное содержание привитых функциональных органических групп вычисляли по кривым ДТГ и ТГ дериватограмм, полученных на приборе "0- 1000". 25Определение емкости сорбента проводили следующим образом. Навеску сорбента 0,2 г помещали в бюкс, заливали 20 мл 0,02 н. раствора хлорида соответствующего тяжелого металла и выдерживали 4 ч при 30 перемешивании. Затем сорбент отфильтровывали, промывали дистиллированной водой (10 мл Х 3). Промывные воды прибавляли к фильтрату, Емкость сорбента вычисляли по разности между содержанием 35 ионов тяжелого металла в растворе до и после сорбции.Предлагаемый способ получения сор-. бента иллюстрируется следующими конкретными примерами исполнения. 40П р и м е р 1. В кварцевый реактор помещали 15 г кремнезема марки С - 120 и дегидратировали 400 С 2 ч, затем содержимое реактора приводили в контакт с метиловым спиртом и выдерживали при 380 С в 45 течение 3 ч. После этого полученный промежуточный продукт подвергали термовакуумированию при 700 С в течение 0,7 ч, Затем весь промежуточный продукт помещали в трехгорлый стеклянный реактор вмести мостью 250 мл с обратным холодильником, мешалкой и капельной воронкой и суспендировали в 50 мл иэопропилового спирта. К суспензии добавляли 3 капли катализатора Спайера, 1 мл ацетилацетона и кипяти ли 5,5 ч. Полученный сорбент фильтровали и промывали этиловым спиртом (50 мл Х 3), ацетоном (50 мл Х 3), сушили на воздухе.В полученном сорбенте содержание привитых функциональных органических групп составляет 0,20 ммоль/г (табл.2), ИК- спектр полученного сорбента показал, что 31-Н группы модифицированного кремнезема полностью прореагировали (отсутствует полоса 2190 см ), а также проиэошлв химическая прививка ацетилацетона (полосы поглощения при 2970; 2930 и в области 1800-1500, 1400-1300 см ),Результаты изучения сорбционных свойств синтезированных сорбентов приведены в примере 1, табл.3. Полученные сорбенты поглощают в достаточных количествах Нц, Ац, Со, Со, Й, РЬ, Сб, Са, Ре, 2 п, йа, Сэ, Рб, Мп из растворов, их можно использовать и для концентрирования металлов из разбавленных растворов.П р и м е р ы 2-5. Все приемы аналогичны описанным в примере 1 за исключением того, что меняли температурные и временные параметры модифицирования кремнезема метиловым спиртом. В пределах заявляемых интервалов времени и температуры (примеры 2 и 3) поставленная цель достигается; сорбционная емкость выше и ряд сорбируемых ионов шире, чем у сорбента, полученного по способу-прототипу.За пределами заявляемых интервалов поставленная цель не достигается (примеры 4 и 5, табл. 2, 3) из-за неполного взаимодействия кремнезема с метиловым спиртом.П р и м е р ы 6 - 9. Все приемы аналогичны описанным в примере 1 за исключением того, что меняли температурные и временные показатели термовакуумирования модифицированного кремнезема. В пределах заявляемых диапазонов (примеры 6 и 7, табл. 2 и 3) поставленная цель достигается.За пределами заявляемых интервалов поставленная цель не достигается (примеры 8 и 9, табл.2 и 3), по-видимому, из-за низкого содержания 51-Н групп в модифицированном кремнеземе.П р и м е ры 10 - 13. Все приемы аналогичны описанным в примере 1 за исключением того, что меняли временные показатели кипячения модифицированного кремнезема с ацетилацетоном, В пределах заявляемого интервала поставленная цель достигается (примеры 10 и 11, табл.2 и 3). При сокращении времени кипячения модифицированного кремнезема со спиртовым раствором ацетилацетона поставленная цель не достигается (пример 12) иэ-эа неполного протекания модифицирования, при этом значительно сокращается ряд сорбируемых ионов, а емкость сорбентов не выше, чем у прототипа. При увеличении времени кипячения модифицированного кремнезема со спиртовым раствором ацети1825651 Таблица 1 30 Реактивы и препараты для осуществления способа Примечание Квалификауид"ч" ВинилацетатВинилтрихлорсиланТолуол Этиловый спирт Ацетон"хч" 10 ная кислотаСилохром СФракция 0,315-0,5 ТУ 6-09-1748-82лацетона поставленная цель не достигается(пример 13), по-видимому иэ-за разложенияацетилацетона,П р и м е р ы 14 - 16, Все приемы аналогичны описанным в примере 1 за исключением того, что в качестве органическогомодификатора берут акриламид (пример14), винилацетат (пример 15) или винилтрихлорсилан (пример 16), используя средние 10значения всех временных и температурныхпараметров (табл.2 и 3). Во всех трех случаяхимеет место достижение поставленной цели. Результаты, приведенные в примерах1-13 для ацетилацетона, справедливы и для 15акриламида, винилацетата и винилтрихлорсилана,П р и м е р 17 (способ-прототип). Вкварцевый реактор помещали 85 мг кремнезема марки 2491/380 Реццзза и дегидратировали при 400"С 2 ч, затем обрабатывалиметиловым спиртом при 380 С 3 ч, Послеэтого полученный продукт подвергали термовакуумированию при 700 С в течение0,7 ч, охлаждали до комнатной температуры. Содержание Я 1-Н групп 0,05 ммоль/г.Емкость сорбента по ртути 0,08, по серебру0,06 ммоль/г,Плати нохлористоводород Данные табл.4 показывают, что сорбвнты, полученные предлагаемым способом, могут многократно использоваться.Таким образом, заявляемый способ позволяет получить сорбент многократного действия для извлечения широкого рядв ионов тяжелых металлов из растворов, который превосходит по аналогичным показателям сорбент. получаемый по способу-п рототи пу.Формула изобретения Способ получения сорбента. включающий дегидратацию кремнезема, обработку метиловым спиртом при нагревании с последующим термовакуумированием, о т- л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью повышения сорбционной емкости и расширения ряда сорбируемых ионов тяжелых металлов, обработку метиловым спиртом ведут при 350-400 С в течение 3 - 4 ч, термовакуумирование ведут при 690 - 710 ОС в течение 0,5 - 1 ч, после чего продукт дополнительно кипятят в спиртовом растворе веществ, выбранных из группы: ацетилацетон, акриламид, винилацетат или винилтрихлорсилан, в течение 5-6 ч в присутствии катализатора Спайера - 0,1 н. раствор Н 2 Р 1 С 16. пропитывают и сушат. Очищали перегонкой и хранили над молекулярными ситами марки МаХОчищали перегонкойРеактив фирмы Яеапа, дополнительной очистке не подвергалсяОчистке не подвергалсяОчищали перегонкойОчищали перегонкой и хранили над молекулярными ситами марки ИаХОчищали перегонкой и хранили над молекулярными ситами марки йаХОчищали перегонкой и хранили над молекулярными ситами марки МаХОчищали перегонкой и хранили над молекулярными ситами марки 1 чаХОчистке не подвергалась1 В 25651 таблица 2 Олияние ремиюв получения сорбентов на достижение поставленной цели Содержаниепривитыхфункциональных Органически юдиеикатор Время кипячения с органическинюдиикатоТе лате рат ура тернореня термоакуумироваия, ч Время обработкиметиловынспиртон,Прие тура мер вакуунят)ования, СС рабо мети ки ловы мемца 3раюлагаамм сттсоео Валм сорсцмм нотте тема орсотам к аталт лрСоарцю моною, 06 О, 11 О,0 0,05 С,об 0,1 с,сб 0,06 аярмм лам елю соссиа-ротокта. 380 38 О 380 380 ЗОО О, 16 0,20О,б 0,23о, 16 0,190,06 0,10а,об о,а0,16 0,220.15 0,130,06 0,05О,О 0,04о,) а, 19О,7 0,20о,фб о,оо,об а,оС,20 0,5 СС,2 О,400,06 0,35 0,34 0,0О01) О 1О,5 О,4 О, ОО,ОЕ 0,06 0,05о,св с,аб о,абО.О,О,0,15 0,13 0,10о,3 а ое о о)о,5 с,о,ос,6 а,з о.С,СЕ С,аб 0.05О,СС С,сб 0,06а, 20 с, 1 5 с, 1 7О 2 О ),3С,4 а,5 с, О, 15 а,аз о,сз 0.35 С,4 с,ое О,се О,)СО,а а зо О, 0,е С,5 0,39 О,15 0,20 а.09 0,ОЕ О,ОЕ С,а О, 15 О,9 0,1 Е 0,20 С,05 О,ОЕ о,оз о,о 0,14 0,19 0,15 С,10 0.09 С,фв О,СЕ С,О О, 10 О, 15 а,о 0,11 0,35013 О,0,24 0,5о,а о,ово.ое а,ав0,22 0,160,22 0,16а,о) с,а)о.ое а,а)0,23 о,40,24 О,5с, 10 с, аба, Ое О, оеС,13 С, 141825651 Таблица 4 Многократное использование предлагаемых сорбентов для извлечения ионов тямелых металлов из растворовСорбция ионов металлов, ммольlг При ме р св+ с р-ромпцикл цикл 1 11 Х Хцикл цикл цикл цикл 0 19 О, 6 О 15 О, 16 1 Ацетилацетон сорбция 0,20 0 20 0,1) 0,20 0,19 0,16 0,16 0,16 6 Акриламид сорбция 0,22десорбция 0,22 О 22 О 20 О 20 О 13 0,21 О 0,20 0,20 019 0 21 11 Винилацетат 015 0,15 0,12 012 0,14 0,15 0,11 0,12 сорбция 0,15десорбция 0,14 0,11 012 -16 Винилтрихлор- силан 0,75 0,70 0,75 0,70 0,70 075.чДесорбцию металлов осуществляли по стандартным методикам. Составитель Л. БеляковаТехред М,Моргентал Корректор М, Самборская Редактор С. Кулакова Заказ 2298 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Функциональные группы сорбенгат Условия контакта сорбента десорбция сорбциядесорбция 11 Х икЛ кл цикл Ю