Сорбционный материал на основе силикагеля с иммобилизованным тиосемикарбазидом



Сорбционный материал на основе силикагеля с иммобилизованным тиосемикарбазидом
Сорбционный материал на основе силикагеля с иммобилизованным тиосемикарбазидом
Сорбционный материал на основе силикагеля с иммобилизованным тиосемикарбазидом
Сорбционный материал на основе силикагеля с иммобилизованным тиосемикарбазидом
Сорбционный материал на основе силикагеля с иммобилизованным тиосемикарбазидом
Сорбционный материал на основе силикагеля с иммобилизованным тиосемикарбазидом

 


Владельцы патента RU 2564337:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "КубГУ") (RU)

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.

 

Изобретение относится к синтезу новых сорбентов, а именно к получению сорбентов с химически закрепленными функциональными группами на поверхности минеральных или органических (природных или синтетических) носителей.

Известен сорбент на основе нейтральной окиси алюминия с импрегнированным тиосемикарбазидом, получаемый нагреванием нейтральной окиси алюминия в спиртовом растворе тиосемикарбазида в течение 5 часов при кипении растворителя. [Salwa A. Ahmed. Alumina physically loaded by thiosemicarbazide for selective Preconcentration of mercury(II) ion from natural water samples. J. Hazard. Mat. 156 (2008) 521-529]. Содержание тиосемикарбазида в полученном материале составляет 0.437±0.1 ммоль/г.

Сорбционный материал имеет ограниченную область применения из-за способности тиосемикарбазида десорбироваться с поверхности окиси алюминия, что обусловлено использованием нековалентного закрепления.

Известны волокнистые сорбенты типа Тиопан, полученные реакцией тиосемикарбазида с привитым сополимером полиактилонитрила с полиглицидилметакрилатом [Заморова И.Н., Казакевич Ю.Е., Данилова Е.Я., Емец Л.В. Синтез серосодержащих волокнистых сорбентов на основе полиакрилонитрила. / Журнал прикладной химии.- 1992. - Т. 65. - Вып. 3. - с. 686-691; Симанова С.А., Заморова И.Н., Казакевич Ю.Е., Коновалов Л.В., Беляев А.Н., Ершова О.А. Комплексообразование иридия (IV) в процессе сорбции азотсодержащими сорбентами на основе полиакрилонитрила. Журнал прикладной химии. - 1992. - Т. 65. - Вып. 10, - с. 2274-2281].

Недостатком данного сорбента является низкая эффективность сорбции, например процент извлечения платиновых металлов при 20°C составляет для палладия, платины и иридия 21%, 29%, 4% соответственно.

Известен волокнистый сорбент типа ГЛИПАН, получаемый обработкой полиакрилонитрильного волокна тиосемикарбазидом в среде глицерина, исследование сорбционной способности которого по отношению к палладию при 90°C показало, что сорбционная емкость сорбента составляет 0,14 ммоль/г, а степень извлечения из солянокислой среды 59%. [Симанова С.А., Бурмистрова Н.М., Казакевич Ю.Е., Коновалов Л.В., Заморова И.Н. Сорбционное извлечение хлорокомплексов палладия (II) новыми азот-, азотсеросодержащими волокнами типа ГЛИПАН. Журнал прикладной химии. - 1996. - Т. 69. - Вып. 5. - с. 772-777].

Недостатком описанного сорбента является также недостаточная эффективность при извлечении палладия.

Известен сорбент на основе цианурированной целлюлозы с ковалентно иммобилизованным тиосемикарбазидом, с содержанием тиосемикарбазидных групп 0.30 ммоль/г [Коншина Дж.Н., Темердашев З.А., Коншин В.В., Бышкина Е.И. Функционализация поверхности целлюлозы тиосемикарбазидными группами с целью создания сорбента для концентрирования и определения тяжелых металлов в водах. Аналитика и контроль, 2013, т. 17, №4, с. 393-400], который может быть представлен формулой:

Показана достаточно высокая эффективность сорбента по отношению к ионам ртути, кадмия и кобальта, однако вследствие набухаемости и механической непрочности матрицы невозможно провести десорбцию металлов и применить сорбент в условиях динамического сорбционного извлечения.

Известен сорбент на основе кремнезема, который получают обработкой тиосемикарбазидом кремнезема, содержащего в качестве высокореакционноспособного фрагмента дихлор-симм-триазиновую группу, введение которой осуществляют посредством цианурирования 3-аминопропилсиликагеля. Варьирование температуры проведения процесса иммобилизации тиосемикарбазида обуславливает отличие механизмов ковалентного закрепления [Полонская И.Н., Белякова Л.А., Тертых В.А. Сорбция ионов тяжелых металлов на кремнеземах с химически закрепленными азотосодержащими лигандами. Украинский химический журнал. - 1988. - Т. 54. - №10. - С. 1035-1038; Белякова Л.А., Полонская И.Н., Тертых В.А. Особенности строения некоторых азотсодержащих функциональных органокремнеземов. Украинский химический журнал. - 1990. - Т. 56. - №8. - С. 811-814]:

В зависимости от температуры проведения иммобилизации полученные сорбенты характеризуются количеством иммобилизованных функциональных групп, находящимся в пределах 0.19-0.3 ммоль/г.

Недостатком этого сорбента является низкая степень функционализации кремнезема.

Известен сорбционный материал на основе сополимера целлюлозы и глицидилметакрилата, который обрабатывают тиосемикарбазидом, описанный формулой: [Y. Zhou, X. Hu, М. Zhang, X. Zhou, J. Niu. Ind. Eng. Chem. Res., 2013 (52), 876-884.]

Данный материал хоть и обладает сорбционной емкостью по отношению к ртути, однако его сорбционная активность достаточно невелика (скорость сорбции в случае обработки кинетических зависимостей координатах уравнений псевдовторого порядка составляет 5,18·10-4г·мг-1·мин-1), также весьма затруднительно провести адекватную оценку сорбционной емкости, обусловленной наличием тиосемикарбазидных функциональных групп, т.к. изотермы сорбции, полученные для растворов с pH=5, где доминирующей формой существования ртути является ее гидроокись и, соответственно, возможен седиментационный механизм извлечения не только на сорбенте, но и на стенках посуды.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому является сорбционный материал на основе силикагеля с иммобилизованным тиосемикарбазидом, получаемый из силикагеля в три стадии, включающие: 1) аминопропилирование под действием (3-аминопропил)триэтоксисилана в среде толуола при 112°C в течение 12 ч; 2) ацилирование хлорангидридом хлоруксусной кислоты в среде этанола при 0-5°C в течение 4 ч; 3) алкилирование тиосемикарбазида в среде ДМСО при 120°C в течение 8 ч, которые могут быть представлены схемой протекающих реакций [X. Chai, X. Chang, Ζ. Hu, Q. Не, Ζ. Tu, Ζ. Li. Solid phase extraction of trace Hg(II) on silica gel modified with 2-(2-oxoethyl)hydrazine carbothioamide and determination by ICP-AES. Talanta 82 (2010) 1791-1796]:

Сорбционный материал имеет низкую степень функционализации (содержание 2-(2-оксоэтил)гидразин карботиоамидной группы составляет 0,11 ммоль/г) и проявляет сорбционную способность только лишь по отношению к ртути (II). Недостатком данного способа является также необходимость проведения многостадийного синтеза на поверхности силикагеля с использованием токсичного реагента - хлорангидрида хлоруксусной кислоты.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение сорбционных характеристик материала на основе силикагеля с иммобилизованным тиосемикарбазидом, который получен более простым способом.

Технический результат достигается путем использования сорбционного материала на основе силикагеля с ковалентно иммобилизованным тиосемикарбазидом с большим количеством закрепленных групп, равным 0.49 ммоль/г. Для его получения в качестве силикагеля использован 3-глицидилоксипропил-силикагель, обработанный тиосемикарбазидом при катализе хлорной кислотой в среде кипящего метанола в течение 8 часов в соответствии со схемой:

Экспериментальные исследования показали, что время, необходимое для наиболее полной конверсии реагирующих веществ, составляет не менее 8 часов.

Строение полученного материала подтверждено на основании данных элементного анализа и РЖ-спектроскопии. Количество закрепленных тиосемикарбазидных групп, рассчитанное на основе данных элементного анализа составило 0.49 ммоль/г.

Способность сорбировать металлы для полученного силикагеля с иммобилизованным тиосемикарбазидом подтверждена путем определения максимальной сорбционной емкости (Amax, ммоль/г) и константы сорбционного равновесия (K, г/ммоль·с), при этом использовали растворы, содержащие ртуть, кобальт, никель и кадмий (таблица) [Салдадзе К.М., Копылова-Валова В.Д. Комплексообразующие иониты (комплекситы). - М.: Химия, 1980. - 336 с.]. Определенные значения сорбционной емкости материалов позволяют говорить о возможности их использования для извлечения металлов из растворов в аналитических целях.

Пример получения сорбционного материала на основе силикагеля с иммобилизованным тиосемикарбазидом.

В 200 мл метанола растворяют 2.92 г тиосемикарбазида, вносят 40 г 3-глицидилоксипропил-силикагеля (емкость 0.8 ммоль/г) и 0.15 мл хлорной кислоты в качестве катализатора. Реакционную массу перемешивают в течение 8 часов при кипении растворителя. Затем силикагель отфильтровывают, непрореагировавший тиосемикарбазид экстрагируют этанолом в экстракторе Сокслета. Отмытый силикагель высушивают до постоянной массы при 60°C. Содержание серы в полученном материале составило 1.57±0.03%. В РЖ-спектре присутствует характерная для фрагмента NH2 тиосемикарбазида полоса деформационного колебания при 1664 см-1.

Для полученного сорбционного материала использована одностадийная схема синтеза, позволяющая получать сорбент с количеством привитых групп в 4,45 раз больше, чем у прототипа.

Сорбционный материал на основе силикагеля с ковалентно иммобилизованным тиосемикарбазидом, отличающийся тем, что он содержит 3-глицидилоксипропил-силикагель, обработанный тиосемикарбазидом при катализе хлорной кислотой в среде кипящего метанола в течение 8 часов, при этом количество закрепленных тиосемикарбазидных групп составляет 0.49 ммоль/г.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к методам химического модифицирования природных глинистых материалов для получения сорбента. Согласно изобретению 20 г монтмориллонитовой глины обрабатывают 100 мл 0,04 М раствора родамина Б при температуре 20-22°C, pH 2 в течение 60 мин.

Изобретение может быть использовано для детоксикации водоемов и очистки сточных вод, загрязненных солями мышьяка. Для осуществления заявленного способа детоксикацию сточных вод проводят с использованием сорбирующих материалов, состоящих из термически и химически модифицированного цеолита.

Изобретение относится к получению сорбентов для очистки растворов от ионов тяжелых металлов. Согласно способу нитраты алюминия, магния и натрия растворяют в азотной кислоте с добавлением этилового спирта, в полученную смесь вливают тетраэтоксисилан.

Изобретение описывает композицию и способ получения мезопористых кремнеземных материалов с хиральной структурой. Согласно способу полимеризуемый неорганический мономер взаимодействует в присутствии нанокристаллической целлюлозы (NCC) с образованием материала неорганического твердого вещества с нанокристаллитами целлюлозы, включенными в хиральную нематическую структуру.

Изобретение относится к средствам борьбы с загрязнениями объектов окружающей среды нефтью и нефтепродуктами. В качестве торфяной основы использован верховой сфагновый слаборазложившийся торф мохового типа, со степенью разложения не более 20%, зольностью не более 10%.

Изобретение относится к области ионного обмена и может быть использовано для извлечения индия из растворов и при получении веществ особой чистоты. Предложены два варианта способа получения комплексообразующего сорбента.

Изобретение относится к области получения самоочищающегося тканевого материала, обладающего фотокаталитической активностью под действием ультрафиолетового и видимого излучения и предназначенного для фотокаталитической деструкции опасных органических и неорганических веществ и макромолекул.

Изобретение относится к области промышленной экологии. Способ получения сорбента для очистки сточных вод включает взаимодействие элементной серы и гидроксида натрия в водном растворе в присутствии гидразингидрата.
Изобретение относится к области биологии и медицины и может быть использовано в клинической практике для терапии заболеваний, связанных с нарушениями липидного и липопротеинного обмена.

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

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.
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.

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.

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.
Наверх