Композиция для полимерного сорбента

Авторы патента:

B01J20/26 - синтетические высокомолекулярные соединения

Владельцы патента RU 2754806:

Общество с ограниченной ответственностью Научно Производственное Предприятие "Сибэкосорб СФУ" (RU)

Изобретение относится к технологиям защиты окружающей среды, в частности к полимерным композициям для получения сорбентов. Композиция для полимерного сорбента содержит карбамидоформальдегидную смолу, пенообразователь – алкилбензолсульфокислоту, отвердитель - ортофосфорную кислоту (73%-ная), уголь БХПО (продукт биохимической переработки некондиционной крошки природных углей) и воду. Техническим результатом изобретения является снижение хрупкости и уменьшение токсичности вспененного материала, повышение работоспособности сорбента (в условиях пониженных температур Крайнего Севера), получаемого из заявляемой композиции. 3 табл.

Изобретение относится к технологиям защиты окружающей среды, в частности, к полимерным композициям для получения сорбентов в виде сыпучего материала и сорбирующих изделий разной формы (сорбирующие боны, маты, подушки, салфетки, покрывала), применяющихся при пониженных температурах с целью устранения нефтяных загрязнений с природных и искусственных поверхностей, и применимо при очистке почвы и воды, включая промышленную.

Известна полимерная композиция для получения сорбента, включающая карбамидоформальдегидную смолу, антипирен, 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.

Известна композиция для получения полимерного сорбента, включающая карбамидоформальдегидную смолу, пенообразователь СОФЭКС-ПО-01А, отвердитель ортофосфорную кислоту, гидролизный лигнин (отходы целлюлозного производства), пыль электрофильтров (отходы алюминиевого производства) и воду [Патент RU №2663743 С1 МПК B01J 20/26, B01J 20/24, B01J 20/02, C08J 9/04, опубл. 09.08.2018 г.].

Недостатком этого полимерного сорбента является наличие в композиции отходов алюминиевого производства, содержащих токсичные компоненты.

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, что неблагоприятно влияет на вводимые в структуру сорбента нефтеокисляющие микроорганизмы.

Поэтому в данном изобретении предлагается устранить указанный недостаток с помощью введения в состав композиции продукта биохимической переработки некондиционной крошки природных углей (уголь БХПО), полученного по [Патент № 1816394 СССР, МПК C10L 1/32, E21B 43/295, C12N 1/20] под воздействием смеси бактерий, состоящей из штаммов Acinetobacter calcoaceticus, Pseudomonas denitrificans, Pseudomonas sp."longa". Уголь БХПО, содержащий в своем составе гуминовые кислоты (до 30 мас.%) способные к взаимодействию с формальдегидом, связывает химически свободный формальдегид, который содержится в исходной карбамидоформальдегидной смоле, и формальдегид, выделяющийся при отверждении композиции. Это позволяет уменьшить содержание вредного вещества с одновременным ростом доли полимерной части биосорбента. За счет введения в полимерную композицию угля БХПО сорбент приобретает светло-коричневый цвет, что способствует большему поглощению сорбентом солнечного света и соответственно более благоприятным условиям жизнедеятельности нефтеокисляющих микроорганизмов, вводимых в структуру сорбента.

Уголь БХПО является высокодисперсным материалом (таблица 1), который удовлетворительно совмещается и распределяется в полимерной матрице.

Таблица 1 - Физико-химические свойства угля БХПО

№	Показатели	Значение
1	Содержание углерода, %	70,9
2	Содержание примесей, %	10,0
3	Плотность, г\см³	1,42
4	Удельная адсорбционная поверхность (по азоту) Sa, м²/г	14
5	Удельная внешняя поверхность (по ПАВ) Sв, м²/г	156
6	Йодное число I, мг/г	168
7	рН водной суспензии	6,8
8	Содержание связанного кислорода, %	8,2

При этом уголь БХПО снижает хрупкость и токсичность вспененного материала, сохраняет открытопористую структуру, обеспечивающую повышенную сорбционную способность сорбента. За счет введения в полимерную композицию угля БХПО сорбент приобретает цвет от светло-коричневого до коричневого, что способствует большему поглощению сорбентом солнечного света и соответственно обеспечивает более благоприятные условия жизнедеятельности нефтеокисляющих микроорганизмов, вводимых в структуру сорбента.

Техническим результатом изобретения является снижение хрупкости и уменьшение токсичности вспененного материала, повышение работоспособности сорбента (в условиях пониженных температур Крайнего Севера), получаемого из заявляемой композиции.

Технический результат достигается тем, что в композиции для полимерного сорбента, содержащей карбамидоформальдегидную смолу, пенообразователь, отвердитель и воду, новым является то, что она дополнительно содержит уголь БХПО при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидоформальдегидная смола	20-30
Алкилбензолсульфокислота	3-5
Ортофосфорная кислота (73 %-ная)	2-3
Уголь БХПО	10-20
Вода	Остальное

От прототипа заявляемая композиция отличается содержанием продукта биохимической переработки некондиционной крошки природных углей, а также количественным составом, следовательно, соответствует критерию «новизна».

Среди полимерных сорбентов наибольший интерес представляют синтетические материалы, полученные на основе вспененных карбамидоформальдегидных полимеров. Однако они имеют недостатки, такие как повышенная хрупкость и наличие формальдегида, выделяющегося в процессе отверждения вспененного материала. Улучшение технических и экологических параметров полимерного сорбента решается путем включения в состав полимерной композиции различных наполнителей, например, угля БХПО - это высокодисперсный седиментационноустойчивый суспендированный продукт с высоким содержанием гуминовых кислот (до 30 %) от коричневого до темно-бурого цвета. Включение в состав полимерной композиции наполнителя – угля БХПО (продукта биохимической переработки некондиционной крошки природных углей) связывает свободный формальдегид карбамидоформальдегидной смолы и формальдегид, выделяющийся в процессе отверждения вспененного материала. За счет введения в полимерную композицию угля БХПО сорбент приобретает цвет от светло-коричневого до коричневого, что способствует большему поглощению сорбентом солнечного света и соответственно обеспечивает более благоприятные условия жизнедеятельности нефтеокисляющих микроорганизмов, вводимых в структуру сорбента.

Введение в состав композиции угля БХПО (продукта биохимической переработки некондиционной крошки природных углей) в заявленных количествах, не следует явным образом из известного уровня техники и позволяет достичь заявленный технический результат - снизить хрупкость и уменьшить токсичность вспененного материала, повысить работоспособность сорбента (в условиях пониженных температур Крайнего Севера), получаемого из заявляемой композиции, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «изобретательский уровень».

Для достижения технического результата используется карбамидоформальдегидная смола любых марок: КФ-О, КФ-МТ, КФ-Ж, КФ-Б, КФ-БЖ.

В качестве пенообразователя используют алкилбензолсульфокислоту. Применение высокократного поверхностно-активного вещества позволяет получить стабильную вспененную структуру карбамидного материала.

Для отверждения карбамидоформальдегидного полимера используется ортофосфорная кислота способная к быстрому каталитическому действию, которая обеспечивает стабильное вспенивание и не сказывается на коррозии технологической аппаратуры.

Принцип получения полимерных сорбентов на основе заявляемой композиции основан на том, что первоначально получают вспененную массу, содержащую пенообразователь, уголь БХПО, отвердитель и воду, после чего в нее быстро вносится раствор карбамидоформальдегидной смолы.

Пример 1

Одновременно подготавливают два раствора в разных емкостях.

Первый раствор содержит водную эмульсию карбамидоформальдегидной малотоксичной смолы (КФ-МТ-15) с сухим остатком 65 %. Путем механического перемешивания отдельно готовят раствор пенообразователя, в качестве которого использованы: 3 мас.% алкилбензолсульфокислоты, 2 мас.%. ортофосфорной кислоты 73% концентрации (отвердитель), 10 мас.% угля БХПО, вода с температурой 40÷50°С – остальное. Перемешивание ведут до полной гомогенизации и стабильности. Подают сжатый воздух для вспенивания. В образующуюся пену методом вспрыскивания подают раствор водной эмульсии смолы (из расчета 20 мас.% смолы в полимерной композиции), при этом происходит химический процесс поликонденсации - процесс частичного отверждения. Частично отвержденная желеобразная полимерная масса пены подается по пенопроводу и заливается в подготовленные формы, где она окончательно затвердевает.

Пример 2

Получение композиции осуществляют аналогично примеру 1. При этом раствор пенообразователя содержит 4 мас.% алкилбензолсульфокислоты, 2,5 мас.%. ортофосфорной кислоты 73% концентрации (отвердитель), 15 мас.% угля БХПО, вода с температурой 40÷50°С – остальное. Расход смолы ведут из расчета 25 мас.% смолы в полимерной композиции.

Пример 3

Получение композиции осуществляют аналогично примеру 1. При этом раствор пенообразователя содержит 5 мас.% алкилбензолсульфокислоты, 3 мас.%. ортофосфорной кислоты 73% концентрации (отвердитель), 20 мас.% угля БХПО, вода с температурой 40÷50°С - остальное. Расход смолы ведут из расчета 30 мас.% смолы в полимерной композиции.

Рецептура композиции и результаты испытания предлагаемой композиции приведены в табл.2 и 3.

Таблица 2 - Состав полимерной композиции

№	Ингредиенты	Содержание ингредиентов, мас.%
1	2	3
1	Карбамидоформальдегидная смола	20	25	30
2	Алкилбензолсульфокислота	3	4	5
3	Ортофосфорная кислота (73 %-ная)	2	2,5	3
4	Уголь БХПО	10	15	20
5	Вода	Остальное	Остальное	Остальное

Таблица 3 - Свойства сорбента

№	Показатели	Композиция
1	2	3
1	Плотность, кг/м³	17	25	35
2	Разрушающее напряжение при сжатии, МПа	0,55	0,69	0,81
3	Сорбирующая способность, г нефти / г сорбента	19	42	37
4	Содержание свободного формальдегида, мг/м³	0,018	0,011	0,008

Композиция для полимерного сорбента, содержащая карбамидоформальдегидную смолу, пенообразователь, отвердитель и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит уголь БХПО при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидоформальдегидная смола	20-30
Алкилбензолсульфокислота	3-5
Ортофосфорная кислота (73%-ная)	2-3
Уголь БХПО (продукт биохимической
переработки некондиционной
крошки природных углей)	10-20
Вода	остальное.

Группа изобретений относится к формованному углеродному сорбенту, его получению и применению в медицине в качестве аппликатора для лечения бактериального вагиноза. Модифицированный сорбент представляет собой формованный мезопористый углеродный сорбент цилиндрической формы и геометрическими размерами: диаметр 8-10 мм, длина 45-60 мм, с одним внутренним каналом круглого сечения, удельной адсорбционной поверхностью не более 50 м2/г, прочностью на раздавливание не менее 20 кг/см2, содержанием гликолевой кислоты в виде полигликолида не менее 5 до 7,4 мас.%.

Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов // 2750034

Предложен способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающийся в смешении раствора хитозана в 1%-ной уксусной кислоте с дисперсией армирующего материала в дистиллированной воде, интенсивном перемешивании и постепенном добавлении эпихлоргидрина в качестве сшивающего агента и перемешивании до его полного включения в реакционную смесь, последующем капельном введении приготовленной смеси в водный раствор триполифосфата натрия с концентрацией 0,05 М при перемешивании, выдерживании в нем образовавшихся микросфер при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц и температуре 25-40°С в течение 15-25 мин с последующим их отделением от дисперсионной среды и тщательной промывкой дистиллированной водой от непрореагировавшего триполифосфата натрия, где в качестве армирующего дисперсного материала используют углеродные нанотрубки «Таунит - М», в раствор хитозана дополнительно вводят раствор желатина при массовом отношении желатин : хитозан 1:5–1:3, при этом массовое отношение армирующего дисперсного материала и смеси хитозана с желатином составляет 1:10–1:2, а перемешивание раствора хитозана в 1%-ной уксусной кислоте проводят в течение 20-30 мин с последующей обработкой ультразвуком в течение 10-20 мин и набуханием в покое без перемешивания в течение 30-40 мин.

Материал для очистки крови // 2749419

Группа изобретений относится к фармацевтической промышленности, а именно к материалу для очистки крови и устройству для очистки крови. Материал для очистки крови, включающий нерастворимый в воде материал, в котором лиганд, имеющий группу (группы) амида и группу (группы) амина, связан с подложкой, в котором содержание группы (групп) амида составляет 3,0-7,0 ммоль на 1 г сухого веса нерастворимого в воде материала; в котором содержание группы (групп) амина составляет 1,0-7,0 ммоль на 1 г сухого веса нерастворимого в воде материала; где лиганд имеет определенную структуру; где подложка является полистиролом, или полисульфоном, или их производным; и где материал для очистки крови имеет форму волокон или частиц.

Способы получения углеводородных композиций с пониженным кислотным числом и для выделения короткоцепочечных жирных кислот // 2749418

Изобретение относится к способу получения углеводородов из источника жирных кислот, включающему (a) нагревание источника жирных кислот с получением первой композиции, содержащей углеводороды и по меньшей мере одну свободную короткоцепочечную жирную кислоту; и (b) отделение по меньшей мере одной свободной короткоцепочечной жирной кислоты из первой композиции посредством процесса адсорбции или процесса ионного обмена.

Молекулярно-импринтированные полимерные гранулы для экстракции лития, ртути и скандия // 2748350

Группа изобретений относится к молекулярно-импринтированным полимерам, а именно макропористым полимерным гранулам для связывания целевых молекул, способам получения гранул и способам селективной секвестрации одного или более целевых ионов из раствора одного или более целевых ионов металлов, смешанных с другими ионами.

Фильтрующее устройство гравитационного фильтра для умягчения и очистки питьевой воды // 2747923

Изобретение имеет отношение к фильтрующему устройству гравитационного фильтра для умягчения и очистки питьевой воды. Фильтрующее устройство содержит систему фиксации фильтрующего устройства в воронке фильтра с отверстиями для входа очищаемой воды и выхода воздуха, герметично соединенную с фильтрующим элементом, выполненным из пористого блочного материала в виде полого вертикального сосуда с пористым или герметично закрытым дном, полученным путем сжатия при нагреве смеси порошкообразных компонентов, содержащей частицы активированного угля и полимерного связующего, с расположенным в объеме его внутреннего пространства слоем гранулированного материала для умягчения очищаемой воды, распределитель потока обрабатываемой воды из сетки или ткани с отверстиями, меньшими, чем размер частиц гранулированного материала.

Пористый гранулированный материал для обогащения питьевой воды цинком, способ его получения и устройство для обогащения питьевой воды цинком с использованием этого материала // 2747922

Изобретение относится к пористому гранулированному материалу для обогащения питьевой воды цинком, способу получения такого пористого гранулированного материала и устройству для обогащения питьевой воды цинком. Пористый гранулированный материал для обогащения питьевой воды цинком с размером пор 0,5-10 мкм и размером гранул 0,1-3 мм содержит активированный уголь с йодным числом более 1000 мг/г, полимерное связующее из классов полиолефинов и/или полиэфиров и/или их сополимеров с индексом расплава 2-25 г/10 мин по ASTMD 1238 при 190°С и нагрузке 25 кг, и соль цинка, выбранную из классов органических и неорганических солей цинка с растворимостью в воде 0,1-20 г/л, при соотношении активированный уголь : полимерное связующее : соль цинка (45-70):(10-25):(15-30) мас.

Селен-производное n-гидроксиамидина аминофуразана для извлечения урана из жидких сред // 2741909

Изобретение относится к области органической химии, конкретно к селенсодержащему полимеру на основе N’-гидрокси-1,2,5-оксадиазол-3-карбоксимидамида, получаемому способом, включающим кипячение смеси 4-амино-N-гидрокси-1,2,5-оксадиазол-3-карбоксимидамида и оксида Se(IV) в растворителе с получением осадка, который, после охлаждения до комнатной температуры, фильтруют, последовательно промывают холодной дистиллированной водой и органическими растворителями, а затем сушат до постоянного веса.

Монолитные сорбционные материалы на основе полиэтиленимина для извлечения ионов тяжёлых металлов и органических загрязнителей // 2741002

Изобретение относится к получению эффективных полимерных сорбционных материалов. Предложен сорбционный монолитный регенерируемый криогель на основе полиэтиленимина, который получают сшивкой молекул полиэтиленимина диглицидиловыми эфирами гликолей при отрицательных температурах с последующим оттаиванием и промывкой от непрореагировавших реагентов.