Способ получения органоминерального катионита

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1054355 А

3(5П С 08 F 2/44; С 08 F 292/00; С 08 J 5/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ л, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I 1

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 05 (22 ) 10. 03. 82 (46 ) 15. 11, 83. Бюл. 9 42 (72 ) Н. Л ..Тутаева и В.С. Комаров (71) Институт общей и неорганической химии AH БССР (53) 661,183.123.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 722129, кл. С 08 0 73/00, 1978.

2 Авторское свидетельство СССР 9 785320, кл. С 08 F 2/44, 1980 (прототип ). (54) (%71 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО KATHOHHTA путем обработки солью трехвалентного хрома минерального носителя с последующей ини циированой полимериэацией B егo присутствии метакриловой кислоты,о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения устойчивости катионита в кислой среде, в качестве минерального носителя используют кремнегель-отход производства фтористых солей, предварительно обработанный

4-5 н.раствором. едкого натра до рН

13-14, а затем раствором серной кислоты до. рН 9-10.

1054355

60

Изобретение относится к получению органоминеральных материалов, а именно органоминеральных катионитов, Органоминеральные иониты, получаемые путем прививки ионогенных полимерон к минеральным пористым носите5 лям, позволяет совместить полезные практические свойства этих двух классон материалов, Синтетические ионообменные смолы имеют высокую обменную емкость и высокую селектинность.Пористые минеральные носители имеют жесткую структуру, развитую поверхность и большую пористость, что обеспечивает высокую скорость ионного обмена. Поэтому органоминеральные иониты очень перспективны в качестве носителей катализаторов для крепления ксмплексов переходных металлов, Н качестне ионообменников н процессах очистки воды, позволяя осущест- Я вить этот процесс в движущемся слое.

Известен способ получения катионитон полимеризацией мономера на порерхности минеральных носителей (1 3.

Однако катионит характеризуется

Низкой обменной емкостью, не превышающей 0,4 мг-экн/г по NaC1, Наиболее близким к предлагаемому является способ получения органоминерального катионита путем полимеризации акрилоной или метакриловой кислоты под дейстнием персульфата калия в присутствии qr 3 -ионообменной формы природного алюмосиликата — монтморнллонита j2 ).

Однако получаемые органоминеральные катиониты нельзя использовать в кислой среде, что является следствием неустойчивости кристаллической решетки монтмориллонита н кислой среде. Для регенерации катионита после поглощения им ионов тяжелых металлов требуется значительно меньший объем раствора кислоты, чем раствора нейтральной соли.

Цель изобретения — получение орга- 45 номинерального катионита с повышенной устойчивостью н кислой среде.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения органоминерального катионита путем обра- 50 ботки солью трехналентного хрома минерального носителя с последующей инициированной полимеризацией в его присутствии метакридоной кислоты, н качестве минерального носителя ис- 55 пользуют кремнегель — отход производства фтористых солей, предварительно обработанный 4-5 н,раствором едкого натра до рН 13-14, а затем раствором серной кислоты до рН 9-10.

Кремнегель образуется на стадии получения криолита при взаимодействии фторсиликатной кислоты с гидроокисью алюминия. Этот кремнегель полидисперсный и загрязнен примесями фторсиликатной кислоты и фторида алюминия. Обработка исходного кремгегеля раствором соли хрома не приводит к поглощению им ионов Сг . Для увеличения ионообменной способности осуществляют обработку кремнегеля раствором едкого натра. При обработке кремнегеля щелочью происходит частичное растворение кремневой кислоты,и, возможно, разрушение соли фторсиликатной кислоты. При последующем подкислении этой суспензии

50%-ной серной кислотой до рН 9-10 в осацок выпадает силикагидрогель.

Такой частично переосажденный кремнегель промывают водой, а затем обрабатывают раствором соли хрома. Гель отсасывают на воронке и помещают в раствор свежеперегнанной метакриловой кислоты, нагревают до 65 С; до-банляют персульфат калия и ведут полимеризацию в течение 30 мин„ tlo окончании реакции непрореагировавший мономер и гомополимер отмывают водой, Об окончании экстракции судят по показателю преломления воды.

Содержание полиметакриловой кислоты (ПМАК) в образце определяют по потере веса при прокаливании в присутствии окиси магния при 750 С:в течение

3 ч (одновременно прокаливают контрольные нанески исходного кремнегеля).

Пример 1. 3 г кремнегеля заливают $.0 мл 4 н,раствора едкого натра, выдерживают 30 мин, pH суспензии 13. Затем добавляют 1,2 мл

50"o.-ной серной йислоты устанавливают рН среды 9,0. При этом выпадает силикагидрогель и суспензия загустевает. После 2 ч выдержки н суспензию добавляют 100 мл дистиллированной воды и выдерживают еще

24 ч. Затем гель промывают водой, отсасывают на воронке Бюхнера и заливают 25 мл 0,1 н. раствора CrCl>, Степень поглощения ионов Cr З, определенная трилонометрическим методом — О, 27 мг-экв/г, Гель отделяют от раствора соли хрома и помещают в реакционный сосуд, куда добавляют ,3 мл свежеперегнаннон метакрилоной кислоты, 3 мл воды 0,5 мл ЗЪ-ного раствора персульфата калия (из расчета 0 5> от веса метакриловой о о кислоты) и выдерживают при 65 С в течение 30 мин. Привес П14АК после отмывки водой составляет 92%, Высушенную до постоянного веса нанеску органоминарельного катионита помещают в раствор ИО.ОН при рН

10 и дают набухнуть и течение 1 сут.

Затем образец промывают водой и помещают н 25 мл 0,1 н, раствора CuCl<.

Через 30 мин образец отделяют от раствора и трилонометрическим методом определяют степень поглощения ионов

1054355

Составитель В, Мкртычан

Редак тор Н, К иштули не ц Тех ред М. Ку э ь ма Корректор Г. Orap

Заказ 9031/30 Тираж 494 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Оп +по разности концентраций раствора соли меди до и после контакта с образцом. Количество поглощенных ионов Cu — 2,3 мг-экв/г, 2+

Пример 2. 3 r кремнегеля заливают 10 мл 5 н. NaOH и выдерживают 30 мин, рН суспензии 14,0, Затем добавляют 1,2 мл 50%-ной серной кислоты и осаждают силикагидрогель, рН осаждения 10,0. Дальше как в примере 1. Степень поглощения гидрогелем ионов Сrз+ — 0,30 мг-экв/г.

Привес ИПМАК после экстракции 98%.

Высушенную навыку образца заливают 35 ìë 0,05 Na01i, оставляют на сутки, затем промывают и помещают в 25 мл 0,1 н. СиС1 . Степень поглощения ионов Cu +3,75 мг-экв/г.

В обоих примерах было проведено

5 циклов сорбция-регенерация 0,2 н. раствором НС1. Значения обменной емкости образцов практически не меняются. В аналогичных условиях органоминеральный катионит, полученный по известному способу на основе монтмориллонита, в зависимости от содержания ПЛЖК разрушается на 50100% после 5-10 циклов регенерации.

Таким образом, представленные дан ные показывают, что предлагаемый способ позволяет на основе отхода производства получать органоминеральные катнониты с достаточно высокой обменной емкостью, устойчивые в кислой среде, легко регенерируемые. Существенным достоинством получаемых по предлагаемому способу органоминеральных катионитов является простота регулирования степени набухания получаемых образцов как изменением содержания ионов хрома, так и концентрацией раствора щелочи, в которой осуществляется предваритель15 ное набухание. Увеличение объема катионита при набухании в растворе щелочи по сравнению с исходным достигает 50, а для катионита в Na-форме-100 раэ, Это позволяет расширить

2п область применения предлагаемого катионита: сильно набухающие образцы перспективны в качестве флокулянтов, и загущающих компонентов дисперсных систем, а более компактные

25 B качестве ионообменников в процессах непрерывной очистки воды от ионов тяжелых металлов.