Избирательный экстрагент солей металлов из растворов

 

Использование: для избирательной экстракции соли металлов из растворов. Сущность: линейные и сшитые полиэфируретаны и полизфируретанмочевины, содержащие в основной цепи полиоксиэтиленовые и/или полиоксиэтиленпропиленовые отрезки с молекулярной массой 1700-5000, используют в качестве экстрагента для избирательной экстракции солей металлов К, Na, Rb, Cr, Ag, Pb, Ba из растворов.4 табл.

союз соВетских социАлистичEcKèõ

РЕСПУБЛИК (Я)5 В 01 D 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4907756/02 (22) 01.02,91 (46) 07,11.92. Бюл. N. 41 (71) Научно-производственное объединение

"Пол имерсинтез" (72) Н.И.Наймарк, Н.В,Кия-Оглу, T.O.Смирнова, Б.M.Áóëûãèí, Т,И.Костенко, М.Б.Пестова, В.Г.Вахтин, Ф.А.Крючков и

И.С.Спирин (56) Хираока Ы. Краун-соединения. Свойства и применение. М.: Мир, 1986.

Felgenbaum W.M„Michel R.Н. Journ.

Polymer, Sci. А-1, 9; 1971, с.817.

Изобретение относится к области создания материалов, способных избирательно экстрагировать соли металлов из растворов.

Эта способность у известных полимерных материалов обусловлена наличием в составе их молекул макроциклических фрагментов краун-эфиров. Взаимодействие этих групп с ионами металлов происходит путем образования координационных связей катиона с содержащимися в макроцикле электронодонорными атомами кислорода, Избирательность связана с тем, что достаточно сильное взаимодействие происходит в тех случаях, когда диаметр катиона близок к внутреннему диаметру соответствующего макроцикла.

Известны материалы, содер>кащие макроциклы в объеме или на поверхности пленок или частиц. Так, краун-полиамид, содер>кащий чередующиеся звенья дибензо-18-краун-6 и бензола, связанные амидогруппа ли, обладает экстрагирующей способностью (из 20% горячих водных растворов хлоридов металлов) и селективмостью, Лучше других металлов

SU 1773432 A l (54) ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ЭКСТРАГЕНТ СОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ (57) Использование: для избирательной экстракции соли металлов из растворов. Сущность: линейные и сшитые полиэфируретаны и полиэфируретанмочевины, содер>кащие в основной цепи полиоксиэтиленовые и/или полиоксизтиленпропиленовые отрезки с молекулярной массой 1700-5000, используют в качестве экстрагента для избирательной экстракции солей металлов К, Na, Rb, Cr, Ag, РЬ, Ва из растворов. 4 табл. экстрагируется калий, степень захвата хлорида которого полимером составляет 23% от массы полимера. В данном случае захват ионов осуществляется во всем объеме полимерной пленки, которая хорошо наб,хает в горячей воде, Планка обладает селективностью: степень захвата уменьшается в ряду к >Ma >Li.

Известен экстрагирующий материал, который наносится на поверхность инертных твердых порошков или пленок. Полимер образуется путем реакции диаминодибензо-18-краун-6 с эпоксидной смолой, В процессе синтеза QH наносится в виде тонкого слоя на частицы или пленки различного химического состава. Экстрагирующая способность такого материала очень мала (0,03% от массы материала), поскольку активный полимер находится только на поверхности частиц.

Известен полиэфируретан, содержащий 18-краун-6 в уретановой части молекулы. Недостатком его является то, что в материале краун-эфирные фрагменты молекул капсулированы в уретановые микрооб1773432 ласти, не набухающие в воде и метаноле, Поэтому экстракционная способность его ничтожна.

Все эти материалы как экстрагенты солей металлов из растворов обладают следующими недостатками.

Реакционноспособные производные краун-эфиров, необходимые для синтеза активных полимеров, очень дороги, промышленное производство осуществить в настоящее время невозможно, Способность к захвату солей металлов ограничена необходимостью существования звеньев, связывающих между собой кольца 18-краун-6, но не обладающих способностью к захвату солей, Так, теоретическая способность к захвату К! полимером на основе дибензо-18-краун-6 с метиленовой связующей группой составляет 45/ от массы полимера.

Целью изобретения является расширение ассортимента материалов, избирательно экстрагирующих соли металлов из растворов при сохранении экстрагирующей способности, а также возможность реализации в промышленном масштабе.

Цел ь достигается и риме не н ивм известного полимерного материала, например линейных и сшитых полиэфируретаH0в и полиуретанмочевин, содер>кащих в основной цепи полиоксиэтиленовые и/или полиоксиэтиленпропиленовые отрезки с молекулярной массой 1700 — 5000 впервые в качестве материала, избирательно экстрагирующего соли металлов из растворов.

Известны линейные или сшитые полиэфируретаны и полиэфируретанмсчевины, содержащие в основной цепи полиоксиэтиленовые и/или полиоксиэтиленпропиленовые отрезки, которые используются в виде пленок для облицовок емкостей и трубопроводов, а также в виде пеноматериалов для теплоизоляции, в качестве амортизирующих изделий и упаковочных уплотнительных материалов, Было обнаружено, что эти полимеры, хорошо набухающие в воде, метаноле и других полярных жидкостях, обладают высокой экстрагирующей способностью по отношению к солям ряда металлов; К, Na, Rb, Cr. Ag, Pb, Ва, а также иону NH<, Пример 1. Используется пленка из линейного полиэфируретана на основе полиоксиэтиленгликоля MM 1700, дифенилметандиизоцианата и гидразингидрата.

Содержание олигоэфира 68-70 мас./ (пленка N . 1). Пленка предварительно высушивается, взвешивается и погружается в известное количество метанольного раствора соли заданной концентрации. После выдерживания в течение 30 мин пленка извлекается, высушивается и взвешивается. По изменению массы вычисляется процентное содержание соли в ней (степень извлечения соли из раствора), Катион дополнительно идентифицируется методом пламенной фотометрии. Результаты опытов сведены в табл.1.

Пример 2. Используется пленка при10 мера 1. Масса пленки 0,421 r. Пленка погружается в метанольный раствор, 0,1 М по Kl и 0,1 М по Nal (100 см ). После выдерживания в растворе в течение 30 мин пленка извлекается, отмывается водой и высушива15 ется. Процесс повторяли 9 раз, после чего анализировали раствор. Концентрация Kl снизилась до концентрации 0,05 М, Nal осталась практически неизменной, Пример 3. Используется пленка из

20 линейного полиэфируретана на основе полиоксиэтиленгликоля ММ 2000, дифенилметандиизоцианата и бутандиола.

Содержание олигоэфира 61 мас. (пленка

N 2). Пленка предварительно высушивает25 ся, взвешивается и погружается в известное количество метанольного или водного раствора соли заданной концентрации. После выдерживания в течение 30 мин пленка извлекается, высушивается и взвешивается, 30 По изменению массы вычисляется процентное содержание соли в ней. Катион дополнительно идентифицируется методом пламенной фотометрии. Результаты опытов сведены в табл.2.

35 Пример 4. Используется порошок из сшитой полиэфируретанмочевины на основе смеси полиоксиэтиленпропилендиолов и триолов молек.масс 2500 и 3500 с содержанием оксиэтильных звеньев 66,5 по отно40 шению к массе полимера. В реакции образования полимера использовали толуилендиизоцианат и воду. Масса порошка

1,456 r. Порошок заливают 0,3 М метанольным раствором Kl (100 cM ). После выдержиз

45 вания в течение 30 мин раствор сливается, порошок высушивается и взвешивается.

Приращение массы составило 35/,, Kалий в порошке был идентифицирован количественно методом пламенной фотометрии, 50 Пример 5. Используется пенопласт из сшитой полиэфируретанмочевины на основе смеси полиоксиэтиленпропилендиолов и триолов молек.масс 3000 и 3500 с содер>канием оксиэтильных звеньев 32 no

55 отношению к массе полимера, В реакции образования полимера участвуют вода и толуилендиизоцианат. Масса образца

0,0703 r, Пенопласт погружают в 100 см

0,3 М метанольного раствора Kl. После выдерживания в течение 30 глин пенопласт

1 173432

Табл ица1

Экстракция солей металлов из метанольных растворов пленкой N 1 извлекают из раствора, высушивают и взвешивают. Приращение массы составляет

25 / по отношению к массе полимера, Пример 6. Используется пенопласт примеоа 5. Пенопласт погружается в

100 см 0,1 М метанольного раствора LlCl u выдерживается в течение 30 мин. Затем образец извлекают, высушива|от и взвешивают. Приращение массы составляет О /.

Пример 7. Используется пенопласт из сшитой полиэфируретанмочевины на основе полиоксиэтилентриола молек.массы

5000, дифенилметандиизоцианата и воды.

Масса образца пенопласта 0,0674 r. Образец погру>кают в 100 см 0,3 M метанольного раствора Kl и выдер>кивают в течение

30 мин. Затем образец извлекают, высушивают и взвешивают. Приращение массы составляет 55 /, Пример 8. Используется порошок полиэфируретана из примера 1. В ячейку .кондуктометра помещают 25 см 0,01 М расз твора соли. Измеряют электропроводность раствора при 25 С, Затем в раствор помещак>т 0,5 г порошка полиэфируретана, перемешивают в течение 30 мин и вновь измеряют электропроводность раствора.

По уменьшению электропроводности раствора рассчитывали экстракцию соли полимером, Результаты измерений для различных солей приведены в табл.3.

Пример. 9. Используется пленка примера 3. Образцы пленки предварительно высушиваются, взвешиваются и погружаются в водные растворы Л9КОз или Kl заданных концентраций. После выдер>кивания в течение 30 мин образец извлекается, высушивается и взвешивается. По приращению массы вычисляется процентное содержание соли в образцах, Результаты опытов

5 сведены в табл.4, Использование заявляемого материала в качестве материала для изготовления пленок, порошков, пенопластов, металлов из растворов позволяет расширить ассорти10 мент материалов, избирательно экстрагирующих соли металлов из растворов при сохранении экстрагирующей способности, и осуществить промышленное производство, так как ранее известные материалы

15 очень дороги. Он может применяться для построения технологических устройств, в которых реализуется контакт экстрагирующего материала с потоком раствора солей.

В таких устройствах может осуществляться

20 экстракционное обессоливание жидкостей, выделение солей ряда металлов К, Na, Rb, Ва, Cr Ag, Pb, а также иона NH4 из растворов, содержащих смеси солей, разделение смеси солей на колоннах, набитых порош25 ком или пенопластом из предлагаемого материала, а также использование предлагаемых материалов в мембранной технологии.

Формула изобретения

30 Применение полимерного материала— линейных и сшитых полиафируретанов и полиэфируретанмочевин, содержащих в основной цепи полиоксиэтиленовые и/или полиоксиэтиленпропиленовые отрезки с

35 мол.массой 1700-5000, в качестве избирательного экстрагента солей металлов из .растворов.

1773432

Таблица2

Экстракция солей металлов из метанольных и водных растворов пленкой N. 2

Таблица 3

Экстракция солей металлов из метанольных растворов низкой концентрации

Таблица 4

Экстракция ЛцИОз и Vl из водного раствора (в процентах от массы полимеров) Составитель Г. Разумова

Техред М.Моргентал Корректор И. Шмакова

Редактор

Заказ 3883 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101