Сорбент для выделения или разделения аммиака и его производных и способ его получения

 

Использование: получение сорбента для выделения или разделения аммиака и его производных из сложных многокомпонентных растворов и газовых сред. Изобретение позволяет получить нетоксичный сорбент, обладающий значительной емкостью по аммиаку. Сущность изобретения: органический катионит в водородной форме сначала обрабатывают раствором соли или гидроксида натрия, затем раствором соли кальция до содержания кальция не более 1,7 ммоль/г катионита. 1 с.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области химической технологии и предназначено для получения сорбента для выделения или разделения аммиака и его производных.

Известны сорбенты, селективно извлекающие аммиак и амины из газовых смесей, на основе ионообменных материалов с сульфогруппами в форме переходных металлов (Сu, Со, Ni в различных соотношениях). Способ получения заключается в обработке соответствующих ионообменных материалов растворами солей переходных металлов (1, 2).

Известны сорбенты, селективно извлекающие аммиак и амины из сточных вод и растворов солей, представляющие собой катиониты с карбоксильными или сульфогруппами в медной форме. Способ получения заключается в обработке катионитов солями меди до полного насыщения с последующей обработкой щелочью (3).

Недостатком известных способов является использование переходных металлов с высокой токсичностью (ПДК Со, Си, Ni даже в воде водоемов 1,0, 0,1, 0,1 мг/л соответственно). Указанные соли металлов или даже их гидроокиси легко элюируются с сорбента с образованием хорошо растворимых аммиакатов, токсичность которых превосходит токсичность аммиака и собственно солей металлов. Это существенно снижает область применения сорбентов, в значительной степени исключая применение их для систем детоксикации организма и очистки лекарственных препаратов и биологически активных веществ, очистки диализата и систем жизнеобеспечения.

Элюирование солей металлов с катионитов аммиаком является широко известным фактом, причем в присутствии аммиака происходит и растворение гидроокисей и окисей с образованием аммиакатов металлов, что исключает использование сорбента в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности, особенно в случаях внутривенных препаратов, гемо-, плазмо- и энтеросорбентов. В определенной степени это ограничивает и применение подобных сорбентов для очистки диализирующего раствора.

Предлагается сорбент и способ его получения на основе катионитов и солей нетоксичных металлов для извлечения аммиака, его неорганических производных и органических аминов.

Сорбент представляет собой органический катионит в смешанной натриево-кальциевой форме при содержании кальция не более 1,7 ммоль/г катионита.

Способ заключается в обработке катионитов или полиамфолитов сначала раствором соли или гидроксида натрия, затем раствором соли кальция до содержания кальция не более 1,7 ммоль/г катионита. При этом достигается значительная емкость по аммиаку из водных сред и практически исключается токсичность элюата за счет замены высокотоксичных Сu Ni Со на ион Са - являющийся одним из компонентов физиологических жидкостей и тканей организма. Особенно высокий эффект получается при очистке растворов, содержащих белковые препараты и аминокислоты, которые обладают способностью вымывать токсические Cu Ni Со за счет образования аммиакатных комплексов и комплексов с аминоалкилкарбоновыми кислотами. При реализации данного изобретения значительно расширяется область применения сорбентов.

Предложенные сорбенты благодаря замене токсических элементов на физиологически оптимальный кальций могут применяться для очистки лекарственных препаратов, растворов биологически активных веществ, очистки диализата, а также в качестве энтеросорбентов и сорбентов для гемо-, плазмо- и ликвосорбции. Они имеют определенные преимущества и для очистки сточных вод и газов, так как возможный унос токсических веществ отсутствует.

Пример 1. 15 г катионита с карбоксильными группами, полученного на основе сополимеров акриловой кислоты и ее производных с СОЕ по NаОН 7,436 м-экв/г, обработанного ультразвуком, промывают 300 мл 3% водного раствора соляной кислоты, затем 300 мл дистиллированной воды, затем 300 мл 3% водного раствора гидроксида натрия, обрабатывают 500 мл 2% водного раствора CaСl₂ до содержания Ca 3,19 ммоль/г, промывают водой и сушат до воздушно-сухого состояния.

Пример 2. 15 г катионита с карбоксильными группами, полученного на основе сополимеров акриловой кислоты и ее производных с СОЕ по NаОН 7,436 м-экв/г, обработанного ультразвуком, промывают 300 мл 3% водного раствора соляной кислоты, затем 300 мл дистиллированной воды затем 300 мл 3% водного раствора гидроксида натрия, обрабатывают 500 мл 0,7% водного раствора СаСl₂ до содержания Са 1,04 ммоль/г, промывают водой и сушат до воздушно-сухого состояния.

Пример 3 Исходный катионит по примеру 1 промывают 300 мл 3% водного раствора соляной кислоты, затем 300 мл дистиллированной воды, затем 300 мл 3% водного раствора гидроксида натрия, без обработки ультразвуком, затем обрабатывают 500 мл 0,7% раствора СаСl₂, при этом получают катионит в кальциевой форме с содержанием кальция 1,22 ммоль/г катионита.

Пример 4. 15 г катионита с сульфогруппами, полученного на основе сополимеров стирола и дивинилбензола с СОЕ по NаОН 3,03 м-экв/г, промывают 300 мл 3% водного раствора соляной кислоты, затем 300 мл дистиллированной воды, затем 300 мл 3% водного раствора гидроксида натрия, обрабатывают 500 мл 2% водного раствора СаСl₂, промывают водой и и сушат до воздушно-сухого состояния. В результате получают катионит в кальциевой форме с содержанием кальция 1,69 ммоль/г катионита.

Пример 5. 15 г катионита с сульфогруппами, полученного на основе сополимеров стирола и дивинилбензола с СОЕ по NаОН 3,35 м-экв/г, промывают 300 мл 3% водного раствора соляной кислоты, затем 300 мл дистиллированной воды, затем 300 мл 3% водного раствора гидроксида натрия, обрабатывают 500 мл 2% водного раствора СаСl₂, промывают водой и сушат до воздушно-сухого состояния. В результате получают катионит в кальциевой форме с содержанием кальция 1,36 ммоль/г катионита.

Для получения сравнительных данных навеску ионита (примеры 1-5) помещают в динамическую колонку диаметром 8 мм, высота слоя 10-14 см, и пропускают диализат, содержащий 17 ммоль/л хлористого аммония со скоростью 2 мл/мин. На основании анализа проб определяют емкость ионита по иону аммония.

Сравнительные данные по степени зарядки ионитов и емкости аммиака из раствора диализата приведены в таблице.

Формула изобретения

1. Сорбент для выделения или разделения аммиака и его производных, выполненный на основе органического катионита, содержащего карбоксильные или сульфогруппы в форме соли металла, отличающийся тем, что он выполнен в форме натриево-кальциевой соли при содержании кальция не более 1,7 ммоль/г катионита.

2. Способ получения сорбента обработкой органического катионита, содержащего карбоксильные или сульфогруппы растворов соли металла, отличающийся тем, что катионит в водородной форме сначала обрабатывают раствором соли или гидроксида натрия, затем раствором соли кальция до содержания кальция не более 1,7 ммоль/г катионита.

РИСУНКИ

Рисунок 1