Способ получения сорбента волокнистой структуры

Изобретение относятся к технологии получения сорбентов волокнистой структуры с использованием отходов промышленного производства. Способ включает обработку волокнистой матрицы из отходов дубленой кожевенной стружки водным раствором полиэлектролита, полученного щелочным гидролизом полиакрилонитрила или сополимера на его основе. Полученный сорбент обладает улучшенной способностью извлекать разнообразные компоненты из различных водных сред. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области создания недорогих сорбентов волокнистой структуры с использованием отходов промышленного производства.

Известен способ введения ионогенных групп в матрицу волокнистой структуры, например в целлюлозные волокна, путем их обработки водными растворами полиэлектролита, в частности полиэтиленимина (ПЭИ) (Лапин В.В. и др. О взаимодействии полиэтиленимина (ПЭИ) с волокнами целлюлозы. - ЖПХ, 1977, т.70 №9, с.2079-2084).

Сорбция ПЭИ идет необратимо, и с увеличением в целлюлозе количества карбоксильных групп увеличивается количество поглощенного полиэлектролита. Однако сорбционные свойства таких материалов невысоки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения сорбента волокнистой структуры, при котором осуществляют аминирование карбоксилированных полиакрилонитрильных волокон путем их обработки водными растворами ПЭИ (Ратушняк И.Б. и др. Ионообменные полиакрилонитрильные волокна, содержащие полиэтиленимин. "Химические волокна", 1978, №6, с.33).

Однако производство таких сорбентов не является дешевым, и использовать их, например, для извлечения малых количеств ионов меди после химической обработки сточных вод нецелесообразно.

Для таких случаев перспективно использование сорбентов из отходов производства. Отходы кожевенной дубленой стружки представляют собой матрицу волокнистой структуры, содержащей в своем составе карбоксильные и аминные группы. Эти отходы можно использовать, например, для извлечения небольшого количества некоторых красителей из сточных вод.

Задачей изобретения является создание сорбента волокнистой структуры на основе отходов кожевенной дубленой стружки, обладающего улучшенной способностью извлекать разнообразные компоненты из различных сред.

Указанная задача достигается способом получения сорбента волокнистой структуры на основе отходов дубленой кожевенной стружки, включающим обработку волокнистой матрицы водным раствором полиэлектролита, полученного щелочным гидролизом полиакрилонитрила или сополимера на его основе.

Водный раствор полиэлектролита получают путем щелочного гидролиза отходов полиакрилонитрильных (ПАН) волокон, например отходов трикотажных полотен из 100% ПАН волокон. ПАН волокна (торговое название в России «нитрон») изготавливают из сополимера акрилонитрила (92%), метилакрилата (6,3%) и итаконовой кислоты (1,7%).

Для щелочного гидролиза можно также использовать неволокнистые отходы полимера акрилонитрила или его сополимера с другими мономерами.

Пример 1. Навеску 5,0 г отходов трикотажного полотна из 100%-ного нитрона помещают в 100 мл раствора гидроксида натрия, содержащего щелочи 3,77 г, и нагревают при температуре кипения при помешивании до полной гомогенизации. Раствор охлаждают и подкисляют (например, 30%-ной уксусной кислотой) до слабокислой реакции рН (4,0-5,0). Условное обозначение полученного раствора полиэлектролита ПАК-0.

Промытые отходы кожевенной дубленой стружки заливают горячим (около 75°С) раствором ПАК-0 (при содержании гидролизованного полимера 5-30% от массы стружки) при модуле ванны 30 и выдерживают до достижения комнатной температуры. Полученный сорбент волокнистой структуры промывают водой и используют, например, для извлечения из водных растворов иода или ионов меди из сточных вод после их химической обработки.

Пример 2. Навеску 5,0 г отходов волокна нитрон, как в примере 1, помещают в раствор гидроксида натрия с добавкой 10% солянокислого гидроксиламина от массы отходов волокна. Далее поступают, как в примере 1. Условное название полученного раствора полиэлектролита ПАК-10.

Отходы кожевенной стружки обрабатывают раствором ПАК-10 так же, как обрабатывают стружку раствором ПАК-0 по примеру 1.

Ниже представлены сравнительные сорбционные характеристики исходной немодифицированной кожевенной дубленой стружки и стружки, модифицированной растворами полиэлектролита ПАК-0 и ПАК-10.

Используемый сорбент	Сорбция иода из водного раствора(сорбент в Н+/Cl- форме), мг/г	Сорбция меди из модельных сточных вод (сорбент в Na+/OH форме), мкг/г
Исходная кожевенная стружка	75	62
Стружка модифицированная ПАК-0	96	282
Стружка модифицированная ПАК-10	145	324

Таким образом, полученные сорбенты позволяют весьма эффективно извлекать из водных растворов молекулярный иод и ионы меди. Подбор соответствующих условий (температура, рН среды и т.д.) позволяют также использовать полученные сорбенты для извлечения из водных растворов ионов других тяжелых металлов, например кадмия, никеля и др.

1. Способ получения сорбента волокнистой структуры, включающий обработку волокнистой матрицы водным раствором полиэлектролита, отличающийся тем, что волокнистую матрицу из кожевенных дубленых отходов обрабатывают водным слабокислым раствором с рН около 4,0-5,0 полиэлектролита, полученного щелочным гидролизом полиакрилонитрила или сополимера на его основе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полиэлектролит получают щелочным гидролизом полиакрилонитрила или сополимера на его основе в присутствии добавки 1-10% гидроксиламина от массы полимера или сополимера.