Азотсеросодержащий полимер в качестве сорбента ртути из кислых растворов

 

Использование: сорбция ртути из кислых растворов. Сущность изобретения: сополимер структуры где n = 15 - 20, получают катионной полимеризацией N, Nʹ - бис (винилоксиэтил) тиурамдисульфида. 4 табл.

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к новым полимерам структуры -CH где n 15-20, и может быть использовано для сорбции ртути из кислых 1-7 м/л растворов.

Известны способы извлечения ртути из азотно- и сернокислых растворов с использованием азот и серосодержащих полимеров.

Известен сорбент ртути, содержащий группы -CH₂- гдеR₁ и R₂ H или алкил (1).

Технической задачей изобретения является создание нового сорбента с высокими техническими характеристиками для извлечения ртути из азотно- и сернокислых растворов в широком диапазоне кислотности среды.

Эта задача решается тем, что для получения такого сорбента подвергают полимеризации N, N'-бис(винилоксиэтил) тиурамдисульфид (2). Полимеризация осуществляется в катионных условиях при 20-23^оС в растворе ССl₄ с выходом 98% Новый пример является высокоэффективным сорбентом ртути из азотно- и сернокислых растворов сложного состава. Так он хорошо сорбирует ртуть из азотно- и сернокислых растворов в широком интервале концентраций от 1 до 7 м/л. Наиболее высокие результаты получены при сорбции ртути из 1-3 м/л растворов (табл. 1).

При излучении зависимости извлечения ртути от времени контакта фаз найдено, что уже в первые 10 мин извлекается максимальное количество ртути (табл. 2).

Статическая сорбционная емкость, рассчитанная для нового сорбента высока: она составляет 1100 мг /л для 1 м/л растворов азотной кислоты и 990 мг/л для 1 м/л растворов серной кислоты. Кроме того, новый сорбент высокоэффективно и избирательно сорбирует ртуть из растворов сложного состава, содержащих значительные количества железа, меди, никеля и кобальта, извлечение ртути при этом составляет 89-93% П р и м е р 1. Синтез полимера. К 4 г N,N'-бис(винилоксиэтил)тиурамдисульфида при 20-25^оС добавляют при перемешивании 1 мл ССl₄, содержащего 0,004 г смеси SnCl₄ и FeCl₃ в соотношении 3:1. Время реакции 30 мин. Полученный порошкообразный полимерный продукт промывают серным эфиром и хлороформом. После высушивания получают 3,91 г (98%) полимера, растворимого в ДМСО, ДМФА и диоксане, устойчивого при длительном хранении. Mол. м. полимера 5000-67000, определена изопиестическим методом (в качестве эталона использован азобензол). Элементный анализ соответствует элементарному звену.

Найдено, C 36,98; H 4,95; S 39,49; N 8,60.

C₅H₈NOS₂.

Вычислено, C 37,04; H 4,94; S 39,51; N 8,64.

В ИК-спектре полимера не обнаружены полосы поглощения винилоксигрупп, к колебаниям оксазолидинового цикла относятся полосы при 870, 920, 950, 1035, 1080, 1110, 1320, 1380, 1400 см^-1.

В ПМР-спектре слабый сигнал в области 7,38 м.д. свидетельствует о наличии концевых двойных связей при обрыве цепи, что характерно для ионной полимеризации. Наличие оксазолидинового цикла в полимере подтверждает характерный -СН₃-СН₃ фрагмент, метильная группа которого проявляется четким дублением при 1,31 м.д. Мультиплеты при 4,58 и 4,34 м.д. относятся к ОСН₂- и NCH₂ фрагментам соответственно.

Полученные УФ-спектры полимера в растворе ДМСО подтверждают наличие С= S-групп: максимумы поглощения при λ 244 нм (π π* переход) и при λ 364 нм (n π* переход).

П р и м е р 2. Извлечение ртути в зависимости от концентрации кислот.

Навеску сорбента 10 мг контактируют в статическом режиме с 20 мл раствора, содержащего 1,76 мг ртути в азотной или серной кислотах различной кислотности в течение 1 ч. Сорбент отделяют от раствора фильтрованием. Остаточное содержание ртути в растворе определяют экстракционно-фотометрическим методом. Содержание ртути в фазе сорбента рассчитывают по разности между исходным и остаточным содержанием. Полученные результаты представлены в табл. 1.

П р и м е р 3. Извлечение ртути в зависимости от времени контакта фаз.

Навеску сорбента 10 мг контактируют в статическом режиме с 20 мл 1М растворов серной или и азотной кислот, содержащих 1,65 мг ртути в течение определенного промежутка времени. Твердую фазу сорбента отделяют фильтрованием и далее поступают, как в примере 1. Результаты представлены в табл. 2.

При увеличении массы сорбента можно достичь 100% извлечения ртути в течение 10 мин.

П р и м е р 4. Зависимость извлечения ртути от ее концентрации в растворе. Навеску сорбента 10 мг контактируют в статическом режиме с 20 мл 1М растворов серной или азотной кислот, содержащих различные количества ртути, в течение 30 мин. Сорбент отделяют от раствора фильтрованием и далее поступают, как в примере 1. Полученные данные приведены в табл. 3.

Емкость сорбента рассчитывают по формуле Статическая сорбционная емкость= x 1000 Сорбционная емкость по ртути составляет 1100 и 990 мг для 1М раствором азотной и серной кислот соответственно.

П р и м е р 5. Извлечение ртути из растворов сложного состава.

Навеску сорбента 50/10/мг контактируют с 1 М раствором серной или азотной кислоты, содержащим микрограммовые количества ртути и значительные количества цветных металлов. Сорбент отделяют от раствора фильтрованием, затем его обрабатывают 7 М раствором соляной кислоты в течение 30 мин и в растворе после фильтрования проводят экстракционно-фотометрическое определение ртути. Результаты представлены в табл. 4.

Извлечение ртути составляет 89-93% Таким образом, в мягких температурных условиях (20-25^оС) с высоким выходом синтезирован новый высокоэффективный сорбент ртути из азотно- и сернокислотных растворов в широком диапазоне кислотности среды, который также позволяет отделять ртуть от 10³-кратных количеств меди, никеля, железа и кобальта и их смеси.

Формула изобретения

Азотсеросодержащий полимер общей формулы

где n 15 20,
в качестве сорбента ртути из кислых растворов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2