Способ получения хемосорбционного материала

Изобретение относится к технологии получения хемосорбционных материалов и может быть использовано в медицине, а именно в коммунальной гигиене. Сущность метода заключается в обработке хемосорбционного карбоксилсодержащего материала, например ВИОН, в Na-форме кислотой. Перевод его в Н-форму осуществляют 0,5-1,0 масс % водным раствором кислоты, например, соляной с модулем (соотношением массы хемосорбционного материала к объему раствора кислоты) 1:30, время обработки 0,5-1,0 часа. После этого хемосорбент промывают умягченной водой до рН 5-6. Затем материал в Н-форме обрабатывают 0,5-1,0 мас.% раствором гидроксида калия в течение 0,5-1,0 часа, модуль 1:30. По истечении времени обработки его промывают умягченной водой до рН 5,0-6,5. Наличие трехмерной химической сетки предотвращает как в процессе обработки хемосорбционного материала в виде волокна или нетканого полотна, так и при эксплуатации изделий из него, растворение полимера в воде или в водных растворах кислоты или гидроксида калия. В результате фильтрации хемосорбент улавливает из воды содержащиеся в ней ионы тяжелых металлов, а вода насыщается ионами калия. Хемосорбционный материал содержит в своем составе не менее 4 ммоль/г карбоксильных групп в К-форме.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно коммунальной гигиене.

Больным при сердечно-сосудистых заболеваниях требуется вода с необходимым содержанием калия. Получить такую воду можно путем ее пропускания (фильтрования) через слой хемосорбционного материала, имеющего в своем составе калий.

В настоящее время для подготовки питьевой воды на бытовых и коллективных фильтрах доочистки серийно производятся и находят широкое применение сорбенты типа АГ-3, АГ-5, относящиеся к классу активированных углей, сорбенты типа АГ-5 С и АГ-8С представляют из себя также активированные угли, но дополнительно импрегнированные серебром. Получаются данные сорбенты на основе древесных и каменных углей. (Тамамьян А.Н. // Водоснабжение и санитарная техника, 1994 год, №12, с.8-10.)

Используются также сорбенты типа СГН-30, СГН-30М, СГН-30А, представляющие собой углеминеральный материал, получаемый из природного скрытокристаллического графита путем дробления и термообработки. (Роденко В.П., Панков Н.Д. // Водоснабжение и санитарная техника, 1994 год, №2, с.27-28.)

Нашли свое применение при производстве сорбентов для фильтров доочистки воды и природные минеральные сорбенты - цеолиты. (Кравченко В.А., Коростышевский А.С., Кравченко Н.Д., Козловская В.И. и др. // Водоснабжение и санитарная техника, 1994 год, №5, с.31-32.)

Наиболее близким решением к нашему изобретению является способ подготовки полиакрилонитрильного волокна. Сущность этого метода заключается в том, что полиакрилонитрильное волокно с 1,5 мас.% карбоксильных групп обрабатывают водным раствором, содержащим 8-15 мас.% гидразина при температуре 90°С в течение 1,0-1,5 часа, для создания в нем трехмерной пространственной химической сетки и последующей его обработкой 1,5-2,0 мас.% гидроксида натрия. (3верев М.П. // Химия, 1981 год, №3, с.146-147.)

Известен способ получения хемосорбционного волокна путем совмещения гидрозидирования и щелочного гидролиза в одну технологическую схему. (Патент 2102544, кл. D 01 F 11/04, С 08 J 5/20, 1998 год.)

Недостатками первых двух методов является то, что подготавливаемая вода избавляется от небольшого количества загрязняющих примесей преимущественно органического происхождения и отсутствует коррекция минерального состава данной воды. Третий метод отличается тем, что очень сложно подобрать естественный материал, который был бы оптимальным по своим адсорбционным, катионообменным, молекулярно-ситовым, каталитическим и другим полезным для водоочистки свойствам.

Прототип нашего изобретения используется независимо от способа получения хемосорбционного волокна в качестве материала для очистки питьевой воды от ионов тяжелых металлов, например железа, цинка, никеля и др. Данный аналог, удаляя из воды различные элементы, не может обогащать последнюю ионами калия, которые являются необходимыми элементами для больных сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Целью нашего изобретения является создание хемосорбционного материала, содержащего в своем составе не менее 4 ммоль/г карбоксильных групп в К-форме.

Сущность предложенного нами метода заключается в обработке хемосорбционного карбоксилсодержащего материала, например ВИОН, в Na-форме кислотой. Переводом его в Н-форму осуществляют 0,5-1,0 мас.% водным раствором соляной кислоты или другой и модулем (соотношением массы хемосорбционного материала к объему раствора кислоты) 1:30, время обработки 0,5-1,0 часа. После этого хемосорбент промывают умягченной водой до рН 5-6. Затем материал в Н-форме обрабатывают 0,5-1,0 мас.% раствором гидроксида калия в течение 0,5-1,0 часа, модуль 1:30. По истечении времени обработки его промывают умягченной водой до рН 5,0-6,5. При этом хемосорбционный материал содержит в своем составе не менее 4 ммоль/г карбоксильных групп в К-форме. Наличие трехмерной химической сетки предотвращает как в процессе обработки хемосорбционного материала в виде волокна или нетканого полотна, так и при эксплуатации изделий из него растворение полимера в воде или в водных растворах кислоты или гидроксида калия.

Полученный указанным способом хемосорбционный материал, содержащий в своем составе калий, используют в качестве фильтровального материала, через который пропускают воду. В результате фильтрации хемосорбент улавливает из воды содержащиеся в ней ионы тяжелых металлов, а вода насыщается ионами калия.

Пример 1. Штапельное карбоксилсодержащее волокно в Na-форме загружают в перфорированную корзину реактора. Корзину с волокном устанавливают в реакторе химической обработки, закрывают крышкой и заполняют 0,5-1,0 мас.% соляной кислоты. Обработка волокна происходит при непрерывной циркуляции по замкнутому контуру реактор - насос. Температура процесса комнатная, продолжительность 0,5 часа. По окончании реакции отработанный раствор сливают в емкость для укрепления и последующего использования. Волокно промывают умягченной водой при циркуляции до рН 5-6. Длительность промывки 0,5 часа. После этого волокно обрабатывают 0,5 мас.% КОН при непрерывной циркуляции по замкнутому контуру реактор - насос. Длительность 0,5 часа. При комнатной температуре. После этого волокно промывают умягченной водой при комнатной температуре по замкнутому контуру реактор - насос. Длительность 0,5 часа. До рН 5-6. После этого хемосорбционный материал содержит в своем составе не менее 4 ммоль/г карбоксильных групп в К-форме. Затем волокно помещают в сушилку, температура которой не выше 80°С. Волокно сушат до влажности не более 10 мас.%. Высушенное волокно направляют на изготовление нетканого волокна.

Пример 2. Опыт проводят так же, как в примере 1, но вместо штапельного волокна используют нетканое волокно, которое помещают в перфорированную корзину. Обработку растворами кислоты гидроокиси калия и последующую промывку умягченной водой по режиму, указанному в примере 1.

Способ получения хемосорбционного материала, заключающийся в обработке карбоксилсодержащего волокнистого хемосорбента в Na-форме сначала 0,5-1,0%-ным раствором кислоты при соотношении массы хемосорбционного материала к объему раствора кислоты, равном 1:30, в течении 0,5-1,0 ч для перевода в Н-форму, а затем 0,5-1,0%-ным раствором гидроксида калия при таком же соотношении компонентов в течении такого же времени для превращения хемосорбента в К-форму с промывкой умягченной водой после каждой стадии.