Сополимер 1-винилбензимидазола и акрилонитрила для извлечения золота из кислых растворов

 

Изобретение относится к сополимеру 1-винилбензимидазола и акрилонитрила и может быть использовано в сорбции золота из кислых растворов. Изобретение позволяет получить сорбент с повышенной сорбцией золота (до 770 м,г/г). Эффект достигается получением сополимера 1-винилбензимидазола и акрилонитрила при массовом соотношении звеньев 35,7-45,0. 55,0-64,3 соответственно. 5 табл. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СН-CHz СН-СН, м„ =и

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4805365/05 (22) 23.03.90 (46) 23.05.92. Бюл. N 19 (71) Иркутский институт органической химии

СО АН СССР, Иркутский государственный университет и Научно-производственное объединение "Химволокно" (72) А. И. Скушникова, Л. П, Шаулина, Е. С. Домнина, M. П. Зверев, А. Н. Бараш, Э, Д, Соловьева, Г.С.Холодная, Н.Ф.Калянова, И.П.Голентовская иЭ. Тундэвийн (53) 678.745,32-139(088.8) (56) Щербинина Н. И. и др, Изучение сорбции меди (II) волокнистыми сорбентами и состояния ионов меди в фазе сорбента методом ЭПР. — Журнал неорганической химии, 1985, т. 30, N 4, с. 959.

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к новым сополимерам 1-винилбензимидазола с акрилонитрилом где х = 35,7 — 45,0 мас. Р; у = 55,0-64,3 мас,, способным количественно извлекать золото из кислых 1 — 7 M растворов соляной и серной кислот.

Известен способ извлечения золота из соляно- и сернокислых растворов азотсодержащим волокнистым сорбентом Полиоргс Vll с полимерной матрицей из полиакрилонитрильного волокна, имеющим аминооксимные функциональные группы, „„. Ж„„1735310 А1 (я)з С 08 F220/48. С 08 J 5/20, В 01 J 20/26//

// (С 08"F 226 /48, 226:06) Авторское свидетельство СССР

hL 671296, кл. С 08 F 8/30, 1981. (54) СОПОЛИМЕР 1-ВИНИЛБЕНЗИМИДАЗОЛА И АКРИЛОНИТРИЛА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ КИСЛЫХ РАСТВОРОВ (57) изобретение относится к сополимеру

1-винилбензимидазола и акрилонитрила и может быть использовано в сорбции золота из кислых растворов. Изобретение позволяет получить сорбент с повышенной сорбцией золота (до 770 мг/г). Эффект достигается получением сополимера 1-винилбензимидазола и акрилонитрила при массовом соотношении звеньев 35,7 — 45,0:

55,0 — 64,3 соответственно. 5 табл.

Недостатком данного способа является низкая сорбционная емкость сорбента по золоту, равная 144 мг/г в 1 М HCI.

Наиболее близким по свойствам и составу к предлагаемым соединениям является волокнистый сорбент Полиоргс И, содержащий в качестве аналитических групп замещенные гетероциклические амины.

Недостатком Полиоргса И является невысокая сорбционная емкость по золоту (219 мг/г в 1 М HCI), а также извлечение металла при кипячении.

Цель изобретения — создание новых сорбентов с хорошими техническими характеристиками, которые могут быть использованы для количественного извлечения золота в широком интервале кислотности среды.

Основным методом синтеза хелатообразующих волокнистых сорбентов являются полимераналогичные превращения активных групп волокнообразующих полимеров

1735310 или привитых сополимеров, полученных на основе данных полимерных матриц. Предлагаемые волокнистые сорбенты с высоким выходом получают сополимеризацией 1-винилбензимидазола с акрилонитрилом в условиях радикального инициирования персульфатом аммония с последующим формованием волокна. Состав и строение их подтверждены данными элементного анализа и ИК-спектров, Сополимеры могут количественно извлекать золото из соляной и серной кислот в широком интервале концентраций (1,0 — 7,0 М). Сорбционная емкость сополимера 1-винилбензимидазола с акрилонитрилом, содержащего 45 мас.% 1винилбензимидазола, по золоту составляет

770 и 470 мг/г из 1 М растворов Н С! и H2S04 соответственно, Сорбционная емкость сополимеров, содержащих 37 и 35,7 мас.

1-винилбензимидазола, по золоту составляет 300 мгlг для солянокислой среды, что в

1,5 — 3,5 раза, превышает сорбционную емкость волокнистого сорбента Полиоргса Vl.

Количественное извлечение металла происходит эа 2 ч при комнатной температуре.

Пример 1. Синтез сополимера 1-винилбенэимидазола с акрилонитрилом (!).

В круглодонную колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, помещают 8 г (0,055 моль) 1-винилбензимидазола, 12 г (0,214 моль) акрилонитрила и 0,08 г персульфата аммония (ПСА) в 72.7 мл диметилсульфоксида (ДМСО), Реакционную смесь о перемешивают, выдерживая 1 ч при 60 С.

Выход сополимера 58,3, Характеристическая вязкость сополимера g в ДМСО при

25 С составляет 1,18 дл/г. Полученный сополимер I содержит 45 мас, (24,1 мол. ) винилбензимидазола и 55.0 мас. (75,9 мол, %) акрилонитрила, что подтверждается данными элементного анализа (найдено, N 13,75 мас.%).

ИК-спектр сополимера содержит полосу при 2247 см, соответствующую ко-1 лебаниям С = N-групп акрилонитрила, Деформационные колебания имидазольного кольца 1-винилбензимидазола проявляются полосой при 667 см, Вхождение в сополимер звеньев 1-бензимидазола подтверждается наличием в ИК-спектрах сополимера полос при 1450, 1490, 1580, 1610, 3040 и 3067 см, соответствующих колебаниям бензимидазольного кольца, Отсутствие полосы при 1650 см характеризующей валентные колебания двойной связи винильной группы у атома азота в 1-винилбензимидазоле, подтверждает, что сополимеризация данных мономеров протекает эа счет раскрытия двойных связей винильных групп, Пример 2. Получение волокнистого сор бента.

Формование волокна осуществляют из

15 (мас, ) раствора сополимера, содер5 жащего 3 мас.% эпоксидного олигомера, в осадительную ванну, содержащую 20 мас.

ДМСО и 80 мас. воды, используя фильеру

40/0,08; отмывают и высушивают, Сшивание волокна осуществляют путем

10 термовытягивания при 130 С за счет взаимодействия эпоксидной смолы ЭД-20 с молекулами 1-винилбензимидазола.

Прочность волокна 11,5 сН/текс, удлинение 187. Статическая обменная емкость во15 локна по HCI составляет 2,8 мг-экв/г.

Пример 3. Синтез сополимера 1-винилбензимидазола с акрилонитрилом (II).

В круглодонную колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, помеща20 ют 6 г (0,042 Manb) 1-винилбензимидазола, 14 г (0,25 моль) акрилонитрила и 0,08 г ПСА в

72,7 мл ДМСО. Реакционную смесь перемешивают, выдерживают 3 ч при 60 С. Выход сополимера 76,2 . Полученный сополимер И содержит 37 мас. (17,8 мол. ) 1-винилбен25 зимидазола и 63 мас,% (82,2 мол. ) акрилонитрила, что подтверждается данными элементного анализа (найдено; N 15,75 мас, ), ИК-спектр сополимера содержит поло30 сы, подтверждающие вхождение звеньев 1винилбензимидазола и акрилонитрила, указанные в примере 1, Характеристическая вязкость сополимера II в ДМСО при 25 С составляет 1,5

35 дл/г. Формование волокна из данного сополимера осуществляют аналогично формованию сополимера I.

Прочность волокна из сополимера II составляет 13,0 сН/текс, удлинение 16,7 /.

40 Статическая емкость его по HCI равна 2,28 м г-э кв/г.

Пример 4. Синтез сополимера 1-винилбенэимидаэола с акрилонитрилом (! I).

45 Синтез сополимера III проводят аналогично описанному в примере 2. Реакционо ную смесь выдерживают при 60 С 4 ч, Выход сополимера 80,0, Полученный сополимер содержит 35,7 мас. (17 0 мол, o)

50 1-винилбензимидазола и 64,3 мас. (83,0 мол. ) акрилонитрила, что подтверждается данными элементного анализа (найдено: N

16,09 мас. ).

Характеристическая вязкость сополи55 мера в ДМСО при 25 С составляет 1,2 дл/г.

Формование волокна из данного сополимера осуществляли аналогично формованию сополимеров и II.

1735310

СН-СН

C=N сн-сн, I

Таблица 1

Прочность волокна составляет 1860 сН/текс, удлинение 12,7%, Статическая емкость по HCI равна 2,21 мг-экв/г.

Пример 5. Извлечение золота в зависимости от концентрации кислот.

Навеску 10 мг волокнистых сорбентов ! — !11 контактируют в течение 2 ч с 20 мл раствора, содержащего 2,80 мг золота, в соляно- и сернокислых средах определенной кислотности. Волокно удаляют из раствора. B растворе определяют остаточную концентрацию золота атомно-адсорбционным методом. Содержание золота в волокне оценивают по разности между исходным и остаточным количеством золота в растворе, Данные по извлечению золота в зависимости от концентрации кислот приведены в табл. 1.

Пример 6. Извлечение золота в зависимости от времени контакта фаз.

Навеску 10 мг волокнистого сорбента контактируют в 1 М растворах соляной и серной кислот с раствором, содержащим 1,4 мг золота, в течение определенного промежутка времени. Волокно отделяют от раствора. В растворе определяют золото атомно-абсорбционным методом. Содержание золота в волокне оценивают как в примере 1, Данные по извлечению золота в зависимости от времени контакта фаз (1М HCI) приведены в табл. 2.

При увеличении массы сорбента можно добиться 100% извлечения золота из раствора.

Пример 7. Извлечение золота в зависимости от его концентрации в растворе.

Навеску 10 мг волокнистого сорбента I контактируют в течение 2 ч с раствором, содержащим различные количества золота в 1

М растворах соляной и серной кислот. Волокно отделяют от раствора и оценивают содержание золота в сорбенте как в примере 1. В таблице 3 показана зависимость извлечения золота от его концентрации в растворе, Емкость сорбента (мг/г) рассчитывают по формуле

Найдено, что сорбционная емкость волокнистого сорбента I по золоту составляет

770 мг/г в 1 М растворе HCI и 470 мг/г в 1 м Н2Я04.

Пример 8. Извлечение золота в зави5 симости от его концентрации в растворе.

Навеску 10 мг волокнистого сорбента ll (111) контактируют в течение 2 ч с раствором, содержащим различные количества золота в 1 M растворе соляной кислоты. Волокно

10 отделяют от раствора и оценивают содержание золота в сорбенте, как в примере 1, В табл. 4 приведены данные, характеризующие зависимость сорбции от концентрации золота в растворе.

15 Сорбционная емкость сополимеров Il (I I I) по золоту составляет 300 мг/г, Пример 9. Извлечение золота в присутствии цветных металлов, Навеску 10 мг сорбента I I I контактируют

20 в 1 M солянокислом растворе, содержащем

0,07 мкг/мл золота с различным количеством цветных металлов (меди, никеля, железа). Волокно отделяют от раствора, промывают несколько раз 1 М раствором

25 HCI и определяют количество извлеченного золота (табл, 5), Таким образом, новые волокнообразующие азотсодержащие сополимеры 1-винилбензимидазола являются эффективными

30 сорбентами, позволяющими количественно извлекать золото из кислых растворов, отделяя его от 10 — 10 -кратных количеств меди, 4 5 никеля, железа и их смеси. Емкость волокнистого сорбента! по золоту в 1 M НС1 в 3,5

35 раза превышает сорбционную емкость известного сорбента.

Формула изобретения

Сополимер 1-винилбензимидазола и акрилонитрила со структурной формулой звена

Г

145 где х = 35,7 — 45,0 мас.%; у = 55,0 — 64,3 мас.%, для извлечения золота из кислых растворов, 1735310

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Составитель А, Скушникова

Техред М.Моргентал Корректор Л.Патай

Редактор В. Петраш

Заказ 1790 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