Способ получения сорбента для селективного извлечения йодидов


 


Владельцы патента RU 2560365:

Общество с ограниченной ответственностью "Галогенид" (RU)

Изобретение относится к получению сорбентов. Способ получения основан на использовании комплексов ионов никеля с аминометилфосфоновыми кислотами, образующимися в результате взаимодействия уротропина, гипофосфита кальция, йодоводородной кислоты и йодида никеля. Синтез проводят в две стадии. Сначала готовят никельсодержащую олигомерную смесь, затем проводят диспергирование в неполярной среде трансформаторного масла. Полученные гранулы сорбента промывают от остатков трансформаторного масла бензолом, затем водой, щелочью и снова водой. Технический результат заключается в получении сорбента с повышенной емкостью и селективностью к йодидам. 4 пр.

 

Изобретение касается получения фосфор-азотсодержащих амфотерных ионитов, содержащих ионы металлов комплексообразователей, которые могут найти применение для селективного извлечения йодидов в процессах переработки природных рассолов и буровых вод [C02F 1/42, C08F 8/40].

Известные ионообменные смолы на фоне значительного количества хлоридов и бромидов практически не извлекают йодиды в форме простых анионов без использования окислительно-восстановительных процессов. Это связано с тем, что известные ионообменные смолы (аниониты) не обладают достаточной селективностью к йодидам по сравнению с бромидами и хлоридами.

С учетом того, что во всех природных рассолах содержание хлоридов в десятки и сотни раз выше, чем содержание йодидов, применение имеющихся на сегодняшний день ионитов становится неэффективным без необходимости предварительного введения в рассол окислителей и переведения йодидов в элементную форму, после чего проводится сорбция. Недостатками известных ионообменных смол и способа извлечения йода с их помощью являются: низкая обменная емкость и селективность по йодидам, необходимость перевода йодидов в элементный йод с помощью дорогостоящих или токсичных окислителей (хлор), неполная десорбция, что приводит к удорожанию целевого продукта и снижению эффективности процесса в целом.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ очистки воды от йодидов или бромидов с помощью анионита с первичными и вторичными или третичными аминогруппами, модифицированного солями металлов (медь, серебро, ртуть) [SU 1838246, 22.05.1992].

Недостатками описанного в данном способе сорбента являются: низкая сорбционная емкость, а также то, что сорбент извлекает йодиды и бромиды при низких концентрациях мешающих хлоридов.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения сорбента с повышенной емкостью и селективностью, который можно использовать в промышленных масштабах для селективного извлечения йодидов из природных минеральных рассолов и буровых вод.

Техническим результатом является получение никельсодержащего сорбента в форме сферических гранул путем поликонденсации смеси уротропина, гипофосфита кальция, йодоводородной кислоты в присутствии солей йодида никеля при диспергировании в неполярной среде, что приводит к высокой сорбционной емкости и селективности к йодидам при извлечении их из рассолов.

Технический результат достигается в способе получения сорбента для селективного извлечения йодидов, включающем использование комплексных соединений ионов металлов с функциональными группами сорбента, причем в качестве соли металла используют йодид никеля, а в качестве лигандов выступают функциональные группы аминометилфосфоновых кислот, образующихся в ходе взаимодействия смеси уротропина, гипофосфита кальция, йодоводородной кислоты и йодида никеля, при проведении реакции в две стадии: на первой стадии при температуре 20-30°С получают никельсодержащую олигомерную смесь взаимодействием исходных реагентов: уротропин, гипофосфит кальция, йодоводородная кислота в мольном соотношении 1:1,25:5 - 1:1,75:5, соответственно, и йодида никеля в количестве 4-7% от реакционной массы; на второй стадии диспергированием полученной олигомерной смеси в неполярной среде получают гранулы сорбента.

Заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом предусматривает получение никельсодержащего сорбента в две стадии путем поликонденсации уротропина, гипофосфита кальция, йодоводородной кислоты и йодида никеля в дисперсионной среде с предварительной олигомеризацией смеси с целью получения высокоселективного к йодидам сорбента с повышенной емкостью. Это приводит к следующим преимуществам: повышается емкость сорбента и селективность в присутствии хлоридов, что положительно сказывается на комплексе потребительских свойств сорбента и позволяет извлекать йодиды из высококонцентрированных рассолов. Реакция получения сорбента протекает с промежуточным получением метилольных производных при распаде уротропина в кислой среде йодистоводородной кислоты, которые далее вступают в реакцию конденсации с молекулами фосфорноватистой кислоты, образующейся из гипофосфита кальция и йодистоводородной кислоты. Влияние на образование специфичных структур оказывают ионы никеля, выступающие комплексообразователями по отношению к образующимся аминометиленфосфиновым функциональным группам сорбента.

Увеличение сорбционной емкости и селективности сорбента по йоду предположительно связано с синергетическим эффектом, обусловленным комплексообразующими свойствами катиона никеля и аминометиленфосфиновых групп, сочетанием электронных и стерических факторов, способствующих сорбции йодидов не только по ионообменному механизму, но и за счет комплексообразования с вакантными электронными орбиталями никеля, который преимущественно координирует и образует более прочные комплексы с ионами йода, чем с ионами хлоридов и бромидов.

Оптимальное количество вводимых ионов никеля составляет 4-6% в пересчете на йодид никеля от реакционной массы. Увеличение количества ионов никеля приводит к снижению осмотической стойкости сорбента. Время выдержки при получении олигомерной смеси составляет 75-80 минут. За это время происходит гомогенизация реакционной смеси и получение прозрачного раствора.

Повышение температуры олигомеризации выше 30°С приводит к резкому сокращению времени олигомеризации и увеличению вязкости смеси, что приводит к образованию гранул в виде агломератов. При проведении олигомеризации ниже 20°С увеличивается продолжительность гомогенизации реакционной смеси (до 15 часов).

На второй стадии из олигомерной смеси получают сферические гранулы в неполярной среде, примером которой может быть трансформаторное масло. Начальная температура ввода олигомерной смеси в неполярную дисперсионную среду составляет 60-70°С.

Окончательная выдержка осуществляется при температуре 100-105°С. Время выдержки гранул при каждой из температур составляет 1 час. Снижение температуры ввода ниже 60°С приводит к получению гранул с включенной в объем дисперсионной средой. Повышение начальной температуры ввода выше 70°С приводит к образованию гранул в виде агломератов.

Затем гранулы сорбента отделяют от дисперсионной среды и проводят отмывку продукта от дисперсионной среды бензолом, затем продукт сушат при температуре 20-25°С и промывают дистиллированной водой до полной отмывки от йодида кальция, а после отмывают 5% раствором щелочи, после чего промывают водой до нейтральной реакции.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется нижеприведенными примерами.

Пример 1. В трехгорлую круглодонную колбу объемом 250 мл, снабженную обратным холодильником, механическим перемешивающим устройством, загружают 142,2 г йодистоводородной кислоты, затем дозируют гипофосфит кальция в количестве 13,6 г. Смесь перемешивают в течение 20 мин. К полученной смеси добавляют 7,2 г йодида никеля (6% от реакционной массы) при 30°С. После окончания дозировки йодида никеля в реакционную смесь вводят 14 г уротропина (мольное соотношение уротропин:гипофосфит кальция:йодистоводородная кислота 1:1,25:5). Затем проводят перемешивание до полной гомогенизации реакционной смеси, поддерживая температуру в колбе 20-30°С в течение 80 минут.

Из полученной смеси формирование гранул сорбента осуществляют в трехгорлой круглодонной колбе объемом 1 л, снабженной перемешивающим устройством, обратным холодильником и термопарой, в которой загружают 450 г дисперсионной среды (трансформаторного масла), устанавливают скорость перемешивания 200 об/мин, нагревают до температуры 60°С и затем вводят никельсодержащую олигомерную смесь. Время выдержки при данной температуре составляет 1 ч, затем температуру повышают до 100°С и выдерживают также 1 ч.

После завершения выдержки при указанной температуре реакционную систему охлаждают до 80°С и отделяют гранулы продукта от трансформаторного масла на нутч-фильтре и промывают в Сокслете бензолом от избытка трансформаторного масла. Затем продукт загружают в колонку и промывают последовательно дистиллированной водой до удаления йодида кальция, 5% раствором щелочи и водой до нейтральной реакции. Выход продукта 170,5 г. Содержание никеля 97% от общей емкости сорбента (7,9 мг-экв/г). Содержание фосфора 18,0%, азота 7%. Влажность 70%.

Пример 2. В отличие от примера 1 принимаем мольное соотношение уротропин:гипофосфит кальция:йодоводородная кислота 1:1,75:5, что соответствует навеске гипофосфита кальция 30,5 г.

Выход продукта 190,3 г. Содержание никеля 98% от общей емкости сорбента (7,9 мг-экв/г). Содержание фосфора 19,0%, азота 8,5%. Влажность 68%.

Пример 3. В отличие от примера 1 проводят получение олигомерной смеси при температуре 30°С.

Выход продукта 168,8 г. Содержание никеля 97% от емкости сорбента (7,6 мг-экв/г). Содержание фосфора 18,5%, азота 7,3%. Влажность 72%.

Пример 4. В отличие от примера 1 проводят получение олигомерной смеси с введением йодида никеля 6% от реакционной массы (10,9 г йодида никеля).

Выход 183,6 г. Содержание никеля 99% от емкости сорбента (8,1 мг-экв/г). Содержание фосфора 16,0%, азота 6,1%. Влажность 68,5%.

Пример 5. Основные сорбционные показатели (статическая обменная емкость (СОЕ) и селективность по йодидам определяли путем сорбции йодидов из подземного рассола следующего состава 12 мг/л йодидов, 550 мг/л бромидов, 154345 мг/л хлоридов.

Навеска влажного образца сорбента массой 2,000 г помещалась в рассол объемом 50 мл и выдерживалась в течение суток при температуре 20°С, после чего раствор анализировался на остаточное содержание йодидов, бромидов, хлоридов йодометрическим и титрометрическим методами анализа.

Прочие условия определения статической обменной емкости соответствуют ГОСТ 20255.1-89 «Иониты, методы определения обменной емкости».

СОЕ по йодидам для сорбентов, полученных по примерам 1-4, составила 3,8-4,2 мг-экв/г, селективность извлечения йодидов из природного рассола 75-78%. Для сорбента по прототипу емкость составила 0,25-0,3 мг-экв/г, селективность извлечения йодидов 50-55%.

Способ получения сорбента для селективного извлечения йодидов, включающий использование комплексных соединений ионов металлов с функциональными группами сорбента, отличающийся тем, что в качестве соли металла используют йодид никеля, а в качестве лигандов выступают функциональные группы аминометиленфосфоновых кислот, образующихся в ходе взаимодействия смеси уротропина, гипофосфита кальция, йодоводородной кислоты и йодида никеля, причем реакцию получения сорбента проводят в две стадии: на первой стадии при температуре 20-30°C получают никельсодержащую олигомерную смесь взаимодействием исходных реагентов: уротропин, гипофосфит кальция и йодоводородная кислота в мольном соотношении 1:1,25:5-1:1,75:5, соответственно, и йодида никеля в количестве 4-7% от реакционной массы; на второй стадии диспергированием полученной олигомерной смеси в неполярной среде получают гранулы сорбента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к никелевому комплексу 5,10,15,20-тетракис [3′,5′-ди-(2″-метилбутилокси)фенил]-порфина формулы: Изобретение позволяет получить никелевый комплекс, проявляющий свойство стационарной фазы для газовой хроматографии.

Изобретение относится к области аналитической химии. Предложен способ получения сепарационного материала, содержащего носитель на основе диоксида кремния и наночастицы золота.

Настоящее изобретение относится к способу получения катализатора для селективного каталитического восстановления NOx в топочном газе, содержащем щелочной металл, с использованием аммиака в качестве восстанавливающего агента, причем катализатор содержит поверхность с каталитически активными центрами кислот Бренстеда или Льюиса, причем поверхность, по меньшей мере, частично покрыта покрытием, содержащим, по меньшей мере, один оксид металла, причем этот способ включает предоставление носителя, импрегнирование носителя первым водным раствором, содержащим ванадиевый компонент, сушку и прокаливание импрегнированного носителя, покрытие импрегнированного носителя второй водной суспензией, содержащей, по меньшей мере, один оксид основного металла, представляющий собой MgO, и сушку и прокаливание покрытого носителя второй раз.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, ликвидации аварий, катастроф и может быть использовано для очистки грунта от нефти и нефтепродуктов. Проводят обработку загрязненной поверхности сорбентом.

Изобретение относится к способам получения сорбентов для хроматографического разделения фуллеренов. Проводят термическую обработку многослойных углеродных нанотрубок при 800-1000°C.
Изобретение относится к реагентам, предназначенным для обезвреживания почвогрунтов, загрязненных углеводородами, и может быть использовано для обезвреживания и утилизации нефтезагрязненных грунтов и отходов производства газонефтедобычи и переработки.
Изобретение относится к области сорбции. Предложен способ получения сорбента для газохроматографического разделения ароматических полициклических углеводородов.
Изобретение относится к реагентам, предназначенным для обезвреживания отходов, загрязненных углеводородами, и может быть использовано для обезвреживания и утилизации отходов производства газонефтедобычи и переработки.

Изобретение относится к области материаловедения и аналитической химии. Наногибридный функциональный сепарационный материал содержит ковалентно закрепленные на носителе наночастицы золота и ковалентно закрепленные серосодержащие органические лиганды на поверхности наночастиц золота.

Изобретение относится к способу получения тонкослойных хиральных пластин для планарной хроматографии стереоизомеров и их рацемических смесей, который включает нековалентное связывание гликопептидного антибиотика эремомицина с кремнезёмным адсорбентом с силикагелевым связующим методом импрегнирования в щелочном водном растворе при рН 8,0÷10,0 при комнатной температуре в одну стадию.

Изобретение относится к анионообменным сорбентам для ионохроматографического определения органических и неорганических анионов. Сорбент общей формулы (1) содержит химически привитую с помощью спейсера четвертичную аммониевую функциональную группу, содержащую по крайней мере один 2-гидроксипропильный радикал. При этом R1 - (СН2)n, где n=2-8, R2 выбран из ряда: Н, ОН, Hal (галоген), Alkyl (алкильный радикал). В качестве исходного материала при получении берут аминированную матрицу, выбранную из ряда аминированных: полимера на основе дивинилбензола, в котором дивинилбензол является сшивающим агентом, полиметакрилата, диоксида кремния, диоксида титана, диоксида циркония или оксида алюминия. К матрице прививают спейсер на основе соединения из класса диглицидиловых эфиров. Затем модифицируют полученные соединения водорастворимым полимером, содержащим в цепи первичные либо вторичные аминогруппы, и алкилируют оксираном. Изобретение обеспечивает получение сорбента для селективного разделения смеси более десяти анионов. Сорбент обладает высокой эффективностью, стабильностью и селективностью. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл., 10 пр.

Изобретение относится к синтезу сорбентов с химически закрепленными функциональными группами. Сорбент содержит 3-глицидилоксипропил-силикагель, который обработан тиосемикарбазидом при катализе хлорной кислотой в среде кипящего метанола в течение 8 часов. Количество ковалентно закрепленных на поверхности функциональных групп составляет 0.49 ммоль/г. В результате осуществления изобретения улучшены сорбционные характеристики, при этом сорбент получен более простым способом. 1 табл.

Настоящее изобретение относится к материалу для разделения, содержащему осажденный диоксид кремния, высушенный во вращающейся или распылительной сушилке. Диоксид кремния имеет площадь P поверхности пор, при которой log10 P>2,2, и отношение площади поверхности по BET к площади поверхности по СТАВ, измеренное до какого-либо модифицирования поверхности диоксида кремния, составляющее по меньшей мере 1,0. Предложен способ отделения взвешенных или растворенных веществ от потока текучей среды путем контактирования указанного потока с материалом для разделения, описанным выше. Изобретение обеспечивает повышенную эффективность разделения. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 табл., 4 пр.

Изобретение относится к созданию неподвижных фаз для разделения энантиомеров методом газовой хроматографии и может быть использовано в химической и фармацевтической промышленности для анализа энантиомеров. Предложен сорбент для газохроматографического разделения энантиомеров, состоящий из инертного носителя марки Chromaton NAW и нанесенного оптически активного соединения. В качестве оптически активного соединения используют супрамолекулярную структуру урацила или 5-гидрокси-6-метилурацила. Изобретение позволяет осуществить эффективное разделение энантиомеров при температуре 70-80°С. 2 н.п. ф-лы, 1 табл, 2 пр.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к созданию адсорбентов для разделения энантиомеров методом газовой хроматографии. Адсорбент состоит из инертного носителя Chromaton NAW и оптически активного соединения, представляющего собой супрамолекулярную структуру меламина, нанесенную на носитель в количестве 1% от массы носителя. Технический результат: повышение селективности по отношению к энантиомерам, сокращение продолжительности процесса разделения. 1 табл.

Изобретение относится к анионообменным сорбентам для ионохроматографического определения органических и неорганических анионов. Общая формула заявленного сорбента соответствует формуле (1). Матрица выбрана из ряда: полимер на основе дивинилбензола, выступающего в качестве сшивающего агента для данного полимера, полиметакрилат, диоксид кремния, диоксид титана, диоксид циркония или оксид алюминия. Сорбент содержит удаленный от поверхности матрицы с помощью спейсера водорастворимый полимер, содержащий четвертичные аммониевые функциональные группы где R=(CH2)n, n=2-8, - четвертичный атом азота. К матрице химически прививают спейсер на основе соединения из класса диглицидиловых эфиров, затем проводят модифицирование водорастворимым полимером, содержащим в цепи первичные, вторичные либо третичные аминогруппы до получения четвертичных аммониевых групп, химически привитых к оксирановому кольцу диглицидиловых эфиров. Полученный сорбент обладает высокими стабильностью, селективностью и эффективностью. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 13 пр.

Изобретение относится к биотехнологии, пищевой и фармацевтической промышленности, а именно к производству продуктов функционального питания для нормализации состояния организма и биологически активных добавок (БАД) к пище и лекарственных препаратов, предназначенных для нормализации состояния желудочно-кишечного тракта (удаления из организма токсичных веществ). Композиция для очищения организма от токсинов в виде геля содержит к качестве активных компонентов нерастворимый энтеросорбент и растворимый энтеросорбент, формирующий матрицеобразующую основу для нерастворимого сорбента, а также вспомогательные вещества для получения продукта нужной консистенции. Композиция эффективно связывает и удерживает в составе матрицы связанные токсины, оказывает эффективный детоксикационный эффект, при использовании заметно меньшего количества продукта, снижая нежелательные побочные эффекты, связанные с употреблением детоксикационных средств. 9 з.п. ф-лы, 7 табл.

Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности к средствам коллективной защиты, которые могут быть использованы для очистки воздуха от радиоактивных аэрозолей, паров молекулярного йода и его органических соединений, например в системах вентиляции воздуха на радиохимических производствах, а также в системах вентиляции судов гражданского и Военно-Морского флота с атомными реакторами. Фильтр для очистки воздуха содержит корпус, в котором размещена сменная кассета с двумя фильтрующими элементами, выполненными из зигзагообразно сложенного трехслойного сорбционно-фильтрующего материала, с расположенными между складками разделительными сепараторами. Первый слой материала по ходу воздуха выполнен из полотна нетканого термоскрепленного с поверхностной плотностью 28-30 г/м2. Второй слой выполнен из волокнистого нетканого активированного углеродного материала, импрегнированного нитратом серебра и 1,4 диазо-бицикло (2.2.2) октаном и имеющего статическую сорбционную активность по парам бензола 180-220 мг/г. Третий слой выполнен из фильтровального картона, имеющего сопротивление потоку воздуха 6-8 мм вод. ст. Соотношение высоты складки, зазора между вершинами соседних складок и суммарной толщины материала составляет (20÷25):(2,5÷3,0):1. Технический результат: увеличение эффективности при наименьшем сопротивлении фильтра очищаемому потоку воздуха. 2 ил.

Изобретение относится к сорбентам для высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), в частности к получению химически модифицированных сорбентов. Предложен сорбент на основе силикагеля с привитым через спейсер гибридным хиральным селектором. Сорбент получен путем модифицирования силикагеля эпоксигруппами, прививки эремомицина и бычьего сывороточного альбумина. Сорбент проявляет повышенную энантиоселективность к различным соединениям, в том числе при их анализе в биологических жидкостях. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.
Наверх