Композиция для полимерного сорбента

Изобретение относится к природоохранным технологиям, в частности к полимерным композициям для получения сорбентов. Композиция содержит (мас. %):

Карбамидоформальдегидная смола 20-35 Пенообразователь - СОФЭКС-ПО-01А 5-10 Отвердитель - ортофосфорная кислота 10% концентрации 9-14 Гидролизный лигнин (отходы целлюлозного производства) 10-16 Пыль электрофильтров (отходы алюминиевого производства) 8-12 Вода Остальное

Техническим результатом изобретения является повышение прочности, огнестойкости, сорбционных и защитных свойств полимерного сорбента, получаемого из заявляемой композиции. 3 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к природоохранным технологиям, в частности к полимерным композициям для получения сорбентов, для сбора нефтепродуктов с загрязненных объектов почвы и гидросферы в виде сорбирующих бон, матов, крошки и т.д. и может быть также использовано для очистки грунтов, воды, включая радиоактивную, оборотную и технологическую.

Известна композиция для получения пенопласта, включающая мочевиноформальдегидную смолу, соляную кислоту, портландцемент и воду [SU 1761767, МПК, C08L 61/24, опубл. 15.09.1992 г., бюл. №34].

Полимер, получаемый на основе этой композиции, имеет хорошую пористую структуру, состоит из небольшого числа компонентов и экономичен, но его прочность при объемном весе 0,66 г/см3, не превышает 48,2 кгс/см2. Это ограничивает использование ее в качестве полимерного сорбента, так как из нее нельзя делать сорбирующие боны, маты, крошку.

Известна также полимерная композиция для получения сорбента, включающая карбамидоформальдегидную смолу, антипирин, инертный наполнитель, пенообразователь ПО-1, отвердитель - неорганическую кислоту и воду [патент RU №2186800 С2 МПК C08L 61/24, опубл. 10.08.2002 г., бюл. №22].

Недостатком этого полимерного сорбента является его стоимость, т.к. в его состав входят дорогостоящие исходные ингредиенты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является композиция для карбамидного пенопласта [Патент RU №2411267 С1, МПК C08L 61/24, C08J 9/06, опубл. 10.02.2011 г. (прототип)], включающая карбамидоформальдегидную смолу, пенообразователь, ортофосфорную кислоту, экстракт коры хвойных пород и золу-унос.

Основные недостатки данной композиции заключаются в узком диапазоне ее функционально-технологических возможностей и использование дорогостоящих компонентов.

Установлено, что в технологическом процессе производства сорбентов независимо от состава композиции в стадии отверждения происходит выделение формальдегида. Поэтому в данном изобретении предлагается устранить указанный недостаток с помощью введения в состав композиции гидролизного лигнина, который за счет химического взаимодействия полифенолов с формальдегидом, позволяет связать химически свободный формальдегид, содержащийся в исходной карбамидной смоле, и формальдегид, выделяющийся при отверждении композиции. Одновременно лигнин повышает сорбенту прочность, водостойкость и устойчивость к образованию трещин, сохраняя пористую структуру, обуславливающую сорбционные, и защитные свойства, при этом уменьшая его токсичность.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение прочности, огнестойкости, сорбционных и защитных свойств полимерного сорбента получаемого из заявляемой композиции и снижение его токсичности и стоимости.

Технический результат достигается тем, что в композиции для полимерного сорбента, содержащей карбамидоформальдегидную смолу, пенообразователь, отвердитель - ортофосфорную кислоту 10% концентрации и воду, новым является то, что она дополнительно содержит гидролизный лигнин и пыль электрофильтров алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Карбамидоформальдегидная смола 20-35
Пенообразователь - СОФЭКС-ПО-01А 5-10
Отвердитель - ортофосфорная кислота 10% концентрации 9-14
Гидролизный лигнин (отходы целлюлозного производства) 10-16
Пыль электрофильтров (отходы алюминиевого производства) 8-12
Вода Остальное

От прототипа заявляемая композиция отличается содержанием гидролизного лигнина, отходом целлюлозного производства и пылью электрофильтров, отходом алюминиевого производства, а также количественным составом, следовательно, соответствует критерию «новизна».

Среди полимерных сорбентов особый практический интерес представляют материалы, полученные на основе карбамидоформальдегидных смол, но имеющие у них недостатки - низкая механическая прочность и токсичность, связанная с выделением из них формальдегида за счет гидролитической или термодеструкции, сдерживают их применение. Улучшение их физико-механических и эксплуатационных свойств возможно за счет введения в пенообразующую композицию различных наполнителей, например, гидролизного лигнина - это аморфное порошкообразное вещество с плотностью 1,25-1,45 г/см3 от светло-кремового до темно-коричневого цвета со специфическим запахом. Молекулярная масса 5000-10000. Размеры частиц от нескольких микронов до миллиметров. Содержание в гидролизном лигнине собственно лигнина колеблется в пределах 40-88%, трудногидролизуемых полисахаридов - от 13 до 45% смолистых и веществ лигногуминового комплекса - от 5 до 19% и зольных элементов - от 0.5 до 10%. Состав золы лигнина: Al2O3 - 1%; SiO2 - 93,4%; P2O5 - 1,5%; СаО - 1,5%; Na2O - 0,3%; K2O - 0,3%; MgO - 0,3%; TiO2 - 0,1%. Введение в состав смоляной композиции инертного наполнителя - гидролизного лигнина (отходов целлюлозного производства), снижает содержание свободного формальдегида, содержащегося в исходной смоле, к тому же установлено, что пеносорбенты содержащие лигнин обладают высокой сорбционной способностью по отношению и к ионам металлов, в частности (Pb, Сu, Со, Hg, Cr, Fe, Мn, Zn). Минимальная степень сорбции наблюдается у цинка (75%), а максимальная - у железа (96,1%). Лигнин нетоксичен и обладает хорошей сорбционной способностью.

В процессе технологической стадии изготовления полимерного сорбента в состав композиции (в эмульсионный раствор) дополнительно вводится химически-реакционный наполнитель - в виде тонкодисперсной пыли электрофильтров (отходов алюминиевого производства «Саяногорского алюминиевого завода» СаАЗ), обладающего высокой температуро-огнестойкостью и малой плотностью. Введение в состав композиции тонкодисперсной пыли электрофильтров в качестве органоминерального модификатора, повышает прочность и огнестойкость сорбента, так как отходы содержат оксиды железа, алюминия, кальция и магния. Фазовый состав пыли электрофильтров (отходы алюминиевого производства) приведены в таблице 1.

Размер частиц пыли электрофильтров по агрегатному состоянию близок к наночастицам (удельная поверхность ≈ равна 110.000-135.000 см2/г), что позволяет, эффективно вводить химически-реакционный тонкодисперсный наполнитель, включающий ряд оксидов в состав эмульсии, состоящей из водного раствора карбамидной смолы и пенообразователя, а это позволяет повысить растворимость и реакционную способность смолы.

Совместное введение в состав композиции гидролизного лигнина (отходов целлюлозного производства) и тонкодисперсной пыли электрофильтров (отходов алюминиевого производства) в заявленных количествах, не следует явным образом из известного уровня техники и позволяет достичь заявленный технический результат - повысить прочность, огнестойкость, сорбционные и защитные свойства полимерного сорбента получаемого из заявляемой композиции и снизить его токсичность, и стоимость, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "изобретательский уровень".

Для достижения технического результата используется карбамидная смола любых товарных марок, например КФМТ-15, КФ-Ж, ВПС-Г, КФО, КФ-Б, КБ-С, Крепитель М-1, М-2, М-3 и т.д.

В качестве пенообразователя используют СОФЭКС-ПО-01А - смесь натриевых солей алкилбензолсульфокислот и алкилсульфонатов линейного строения природных полимеров. Введение пенообразователя обеспечивает улучшение физико-химических свойств композиции, а именно растворимость карбамидной смолы, повышается ее реакционноспособность протекания процесса поликонденсации, и образующаяся из нее пена имеет высокую стабильность, стойкость и кратность.

В качестве кислотного отвердителя используют ортофосфорную кислоту 10% концентрации.

Принцип получения полимерных сорбентов на основе заявляемой композиции основан на том, что первоначально получают полиэдрическую пену, содержащую пенообразователь, смолу, инертный наполнитель, химически-реакционный наполнитель и воду, затем отверждают путем быстрого введения в пену водного раствора отвердителя.

Пример 1

Одновременно подготавливают два раствора в разных емкостях: водный смоляной раствор эмульсии и раствор ортофосфорной кислоты 10% концентрации. Путем воздушно-механического перемешивания в течение 5-10 мин до однородной гомогенной смеси 20 мас. % карбамидоформальдегидной смолы КФМТ, 5 мас. % пенообразователя СОФЭКС-ПО-01 А, 16 мас. %, гидролизного лигнина, 8 мас. % пыль электрофильтров, вода - остальное, подают сжатый воздух для вспенивания. В образующуюся пену методом впрыскивания через форсуночное устройство разбрызгивается кислотный отвердитель 9 мас. % - раствора ортофосфорной кислоты 10% концентрации. До наступления момента отверждения вспененную массу заливают в соответствующие формы определенных размеров. Механическую прочность образцов композиции определяют после полного отверждения по ГОСТ 23206-78.

Пример 2

Получение композиции осуществляют аналогично примеру 1, при смешивании 25 мас. % карбамидоформальдегидной смолы КФ-Ж, 7 мас. % пенообразователя СОФЭКС-ПО-01А, 14 мас. % гидролизного лигнина, 10 мас. % пыль электрофильтров, вода - остальное с последующим отверждением 12 мас. % раствор ортофосфорная кислота 10% концентрации.

Пример 3

Получение композиции осуществляют аналогично примеру 1, при смешивании 35 мас. % карбамидоформальдегидной смолы ВПС-Г, 10 мас. % пенообразователя СОФЭКС-ПО-01А, 10 мас. % гидролизного лигнина, 12 мас. % пыль электрофильтров, вода - остальное с последующим отверждением 14 мас. % раствор ортофосфорная кислота 10% концентрации.

Состав композиции и свойства предлагаемой композиции приведены в таблицах 2 и 3.

Полученный полимерный сорбент представляет собой мезапористый быстротвердеющий, прочный, огнестойкий, экологически чистый материал с развитой ячеистой структурой, с прочностью 0,56-0,72 МПа/см3, токсичностью по формальдегиду 0,024-0,018 мг/м3, и степенью горючести Г-1.

Результаты испытаний композиции полимерного сорбента (таблица 3) показывают влияние лигнина на экологические и токсикологические свойства сорбента. Установлено, что присутствие гидролизного лигнина (отходов гидролизного производства) повышает сорбционную способность полимерного сорбента по отношению к ионам металлов, в частности (Рb, Сu, Со, Hg, Cr, Fe, Мn, Zn). А присутствие в составе композиции полимерного сорбента тонкодисперсной пыли электрофильтров алюминиевого производства (отходов «Саяногорского алюминиевого завода» СаАЗ), повышает прочность и огнестойкость сорбента.

Использование в данной композиции отходов целлюлозного и алюминиевого производств, позволяет значительно снизить стоимость полимерного сорбента и одновременно способствует решению экологических проблем, связанных с утилизацией отходов промышленных предприятий.

Получен эффективный по своим эксплуатационным характеристикам многофункциональный полимерный сорбент с пониженным содержанием формальдегида, независимо от марок используемых карбамидных смол в составе композиции, обладающий повышенной прочностью и огнестойкостью, хорошими сорбционными и защитными свойствами и низкой токсичностью и стоимостью, что дает возможность получения из него сорбирующих бон, матов, фильтров, крошки, применения при тушении пожаров в качестве изолирующего средства и т.д.

Композиция для полимерного сорбента, содержащая карбамидоформальдегидную смолу, пенообразователь, отвердитель - ортофосфорную кислоту 10% концентрации и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит гидролизный лигнин и пыль электрофильтров алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидоформальдегидная смола 20-35
Пенообразователь - СОФЭКС-ПО-01А 5-10
Отвердитель - ортофосфорная кислота 10% концентрации 9-14
Гидролизный лигнин (отходы целлюлозного производства) 10-16
Пыль электрофильтров (отходы алюминиевого производства) 8-12
Вода Остальное



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения предварительно вспененных частиц поли(мет)акрилимида (P(M)I), которые можно дополнительно обработать с получением деталей из формованных пеноматериалов или композиционных материалов.

Изобретение относится к способу переработки высокомолекулярных веществ в пористые или ячеистые материалы, которые могут быть использованы при изготовлении наполненного пенопласта высокой плотности из порошковой композиции, предназначенной для изготовления лёгкого пенопласта.

Изобретение относится к вспененному полимерному пеноматериалу с открытыми порами и к способу его получения. Пеноматериал выполнен из композиции, содержащей дисперсию полиолефина с высокой степенью кристалличности, сшитое связующее и поверхностно-активное средство.
Настоящее изобретение относится к ароматическим сложным полиэфирполиолам, подходящим для использования при получении пенополиуретана. Описан высокофункциональный характеризующийся умеренной вязкостью ароматический сложный полиэфирполиол, по существу свободный от простого полиэфирполиола, подходящий для использования в качестве единственного полиола при получении пенополиуретанов, которые характеризуются категорией класса один в туннельном испытании на огнестойкость Е-84, при этом упомянутый ароматический сложный полиэфирполиол характеризуется функциональностью в диапазоне от 2,8 до 3,2 и умеренной вязкостью в диапазоне 4000-10000 сПз при 25°С включительно, где упомянутый полиол получают в результате проведения переэтерификации или этерификации смеси, содержащей: 34-66% (мас./мас.) гликоля, 24-34% (мас./мас.) источника терефталата, 5,02-17% (мас./мас.) глицерина, 0-14% (мас./мас.) пентаэритрита, 0-5% (мас./мас.) метилглюкозида, 0-10% (мас./мас.) сорбита и 0-15% (мас./мас.) натурального растительного масла, модифицированного натурального растительного масла или жирнокислотных производных растительного масла.

Изобретение относится к композициям, пригодным для получения полиуретановых и полиизоциануратных пен. Композиция для получения пены содержит продувочный агент на основе гидрогалоолефина, представляющий собой 1-хлор-3,3,3-трифторпропен (1233zd), один или несколько полиолов, одно или несколько поверхностно-активных веществ и каталитическую систему.
Изобретение относится к области переработки пластических масс и может быть использовано при производстве пленок, листов. Термоусадочная пленка может быть использована при упаковке крупногабаритных и нестандартных грузов, когда упаковочные материалы должны иметь высокие показатели прочности и термоусадочные свойства.

Изобретение относится к листовому пеноматериалу на основе полимолочной кислоты, который обеспечивает преимущества, связанные со снижением потребляемой энергии и выброса газов, вызывающих парниковый эффект, и не выделяет токсичных веществ, таких как токсичный газ или нарушающие работу эндокринной системы химические вещества.

Изобретение относится к листовому пенопласту на основе поперечно-сшитой некристаллической полимолочной кислоты и способу его производства. Листовой пенопласт содержит один или более слоев смолы, содержащей некристаллическую полимолочную кислоту, где указанная некристаллическая полимолочная кислота в составе смолы является поперечно-сшитой, и имеющий закрытую ячеистую структуру, причем указанный один или более слой смолы выполнен из композита на основе биоразлагаемой смолы, содержащего от 0,001 до 10 мас.ч.
Настоящее изобретение относится к вспененному, ячеистому материалу, содержащему вторичный полиэтилентерефталат. Описан вспененный, ячеистый материал, который содержит по крайней мере 50 мас.
Изобретение относится к составам для получения полиметакрилимидных пенопластов (PMI-пенопластов), используемых в формованных изделиях, в частности в трубах, громкоговорителях, антеннах, рентгеновских столах, деталях машин, автотранспортных средствах, рельсовых транспортных средствах, плавучих, воздушных и космических транспортных средствах.

Изобретение относится к водостойким композициям для адсорбции летучих органических соединений. Композиция содержит допированную палладием водородную форму ZSM-5, в которой соотношение Si:Al для водородной формы ZSM-5 равно или меньше чем 200:1, а также водорастворимое связующее.

Изобретение относится к способу получения поли{N,N-бис[N',N'-бис(карбоксиметил)-1-амино-2-гидрокси-3-пропил]аминоэтил}акриламидного волокна, которое обладает сорбционными свойствами и может использоваться на предприятиях металлургической, горнодобывающей и электрохимической промышленностях для выделения тяжелых металлов из растворов полиэлектролитов, в том числе сточных вод.

Изобретение относится к получению сорбентов для извлечения токсичных компонентов из водных сред, а именно к способу получения сорбента для извлечения селена, теллура.

Группа изобретений относится к получению сорбентов и может быть использована для очистки сточных вод от красителей и солей тяжелых металлов. Сорбент представляет собой оксид графена, модифицированный полигидрохиноном.

Изобретение относится к сорбционной очистке сточных вод от соединений тяжелых металлов. Предложен способ получения сорбента для извлечения тяжелых металлов из растворов, основанный на поликонденсации анионов S22+, которые генерируют путем растворения серы в смеси гидразингидрат моноэтаноламин при их мольном соотношении 10:1 и при температуре 60-65°C.

Изобретение относится к способу получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода. Гидроксид циркония смешивают с полимерным связующим и подвергают формованию экструзией.

Изобретение относится к способу очистки от примесей дисульфопроизводного диаминотрифенилметанового красителя для последующего его использования в качестве контрастного агента при выявлении регионарного лимфогенного метастазирования злокачественных новообразований при опухолях различной локализации, а также в пищевых продуктах, лекарственных препаратах, косметических средствах и т.д.

Изобретение относится к области полимерной химии, а именно к полимерным сорбентам, предназначенным для селективного удаления цитокинов и бактериальных эндотоксинов из цельной крови и других биологически жидкостей, в частности плазмы, лимфы, а также водных растворов, в том числе из водных растворов белков и органических соединений, содержащих также неорганические соли, а также способам получения таких сорбентов и способам сорбционной очистки жидкостей с использованием указанных полимерных сорбентов.

Изобретение относится к способу получения поверхностно-постсшитых водопоглощающих полимерных частиц. Предложен способ получения поверхностно-постсшитых водопоглощающих полимерных частиц посредством получения водопоглощающих полимерных частиц, имеющих содержание остаточных мономеров в диапазоне от 0,1 до 15 вес.

Изобретение относится к сорбентам для биотехнологии, иммунологии и микробиологии и может быть использовано при конструировании медицинских иммунобиологических препаратов для диагностики инфекций.

Изобретение относится к водостойким композициям для адсорбции летучих органических соединений. Композиция содержит допированную палладием водородную форму ZSM-5, в которой соотношение Si:Al для водородной формы ZSM-5 равно или меньше чем 200:1, а также водорастворимое связующее.

Изобретение относится к природоохранным технологиям, в частности к полимерным композициям для получения сорбентов. Композиция содержит : Карбамидоформальдегидная смола 20-35 Пенообразователь - СОФЭКС-ПО-01А 5-10 Отвердитель - ортофосфорная кислота 10 концентрации 9-14 Гидролизный лигнин 10-16 Пыль электрофильтров 8-12 Вода Остальное Техническим результатом изобретения является повышение прочности, огнестойкости, сорбционных и защитных свойств полимерного сорбента, получаемого из заявляемой композиции. 3 табл., 3 пр.

Наверх