Способ получения привитого сополимера поликапроамида
Владельцы патента RU 2441037:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к области технологии модифицированных синтетических материалов, в частности привитых сополимеров поликапроамида, для получения хемосорбционных волокон с целью использования их в качестве волокнистого сорбента для очистки сточных вод от ионов металлов. Предложен способ получения привитого сополимера поликапроамида обработкой поликапроамидного волокна окислительно-восстановительной системой, мономером глицидилметакрилатом при нагревании и отношении массы волокна к массе обрабатывающего раствора 1:30, промывкой и сушкой, где в качестве окислительно-восстановительной системы используют Fe2+-H2O2, а после сушки проводят обработку привитого сополимера поликапроамида 5-20% водным раствором феноксиметилфосфоновой кислоты при нагревании до 60-80°С в течение 1-1,5 ч с последующей промывкой и сушкой. Технический результат - увеличение фосфора в привитом сополимере, что приводит к увеличению статической обменной емкости волокнистого сорбента. 1 табл.
Изобретение относится к области технологии модифицированных синтетических материалов, в частности привитых сополимеров поликапроамида, для получения хемосорбционных волокон с целью использования их в качестве волокнистого сорбента для очистки сточных вод от ионов металлов.
Известен привитой сополимер поликапроамида, используемый в качестве сорбента для очистки газовоздушной смеси от газов кислого характера. Способ основан на ступенчатом инициировании поликапроамидного волокна окислительно-восстановительной системой Cu2+-H2O2,сначала пероксидированное кислородом воздуха волокно обрабатывают водным раствором пероксида водорода с последующей обработкой диметиламиноэтилметакрилатом. (Патент 2217443 RU С2, C07F 283/04, C08G 69/46, D06M 14/16).
Модифицированный таким образом волокнистый сополимер обладает недостаточной хемосорбционной способностью.
Известен привитой сополимер поликапроамида, полученный обработкой активированного поликапроамидного волокна обработкой водного раствора фосфорборсодержащим метакрилатом при нагревании с последующей промывкой и сушкой. (Патент 2266919 RU С1, C08F 283/04, D06M 14/16).
Технология данного способа не позволяет получать достаточное количество фосфора на привитом сополимере и поэтому модифицированный таким образом волокнистый сополимер обладает недостаточной хемосорбционной способностью.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения привитого сополимера поликапроамида путем обработки активированного окислительно-восстановительной системой Cu2+-H2O2 поликапроамидного волокна мономером глицидилметакрилатом при нагревании и дополнительной стадией обработки привитого сополимера 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой при нагревании с последующей промывкой и сушкой. (Патент 2118963 RU С1, C08G 69/46, D06M 14/16).
Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является недостаточная хемосорбционная способность, так как данный способ не позволяет получить достаточного количества фосфора на привитом сополимере.
Задача изобретения заключается в разработке способа получения нового хемосорбционного волокна, содержащего P-OH- группы, способные к ионному обмену и комплексообразованию.
Техническим результатом является увеличение фосфора в привитом сополимере, что приводит к увеличению статической обменной емкости волокнистого сорбента.
Указанный технический результат достигается способом получения привитого сополимера поликапроамида обработкой поликапроамидного волокна окислительно-восстановительной системой, мономером глицидилметакрилатом при нагревании и отношении массы волокна к массе обрабатывающего раствора 1:30, промывкой и сушкой, при этом в качестве окислительно-восстановительной системы используют Fe2+-H2O2, и после сушки проводят обработку привитого сополимера поликапроамида 5- 20% водным раствором феноксиметилфосфоновой кислоты при нагревании до 60-80°C в течение 1-1,5 ч с последующей промывкой и сушкой.
Обработка привитого сополимера поликапроамида 5-20% водным раствором феноксиметилфосфоновой кислоты при температуре 60-80°C в течение 1-1,5 часа при проведении реакции выбрана исходя из того, что это позволяет модифицировать волокнистый сорбент поликапроамида с полиглицидилметакрилатом путем присоединения по эпоксидной группе активных фосфорсодержащих групп, способных к ионному обмену, что приводит к увеличению статической обменной емкости волокнистого сорбента.
Технология получения привитых сополимеров поликапроамида заключается в том, что проводят инициирование окислительно-восстановительной системой Fe2+-H2O2. Активированное таким образом волокно промывают проточной водой в течение одного часа. Далее проводят привитую полимеризацию глицидилметакрилата, для чего активированное волокно помещают в мономер и выдерживают в течение 50 мин при температуре 60°C при модуле обработки 1:30. Волокно промывают проточной водой, затем отжимают и сушат до постоянного веса, затем проводят обработку привитого сополимера поликапроамида 5-20% водным раствором феноксиметилфосфоновой кислоты в течение 1-1,5 ч при температуре 60-80°C с последующей промывкой и сушкой.
Пример 1
1 г поликапроамидного волокна в виде штапеля обрабатывают 0,065% (в пересчете на иона Fe2+) водным раствором FeSO4 при температуре 60°C при отношении массы волокна к массе обрабатываемой жидкости 1:30 в течение (5-7) мин. Затем добавляют 0,075% водный раствор H2O2 и продолжают обрабатывать волокно в течение 40 мин при температуре 60°C. После чего волокно промывают под проточной водой в течение 1 часа. В колбу с обратным холодильником помещают 10% эмульсию глицидилметакрилата, вносят волокно и выдерживают его в течение 50 мин при температуре 60°C, модуль обработки 1:30. Привитое поликапроамидное волокно промывают проточной водой, отжимают и сушат до постоянного веса.
В термостатированную колбу с обратным холодильником помешают 20% феноксиметилфосфоновой кислоты и привитой сополимер поликапроамида и выдерживают его в течение 1 ч при температуре 80°C с последующей промывкой и сушкой.
Содержание фосфора в привитом сополимере 3,8%.
Статическая обменная емкость 4,5 мг-экв/г.
Пример 2
1 г поликапроамидного волокна в виде штапеля обрабатывают 0,03% (в пересчете на иона Fe2+) водным раствором FeSO4 при температуре 60°C при отношении массы волокна к массе обрабатываемой жидкости 1:30 в течение (5-7) мин. Затем добавляют 0,045% водный раствор H2O2 и продолжают обрабатывать волокно в течение 40 мин при температуре 60°C. После чего волокно промывают под проточной водой в течение 1 часа. В колбу с обратным холодильником помещают 10% эмульсию глицидилметакрилата, вносят волокно и выдерживают его в течение 50 мин при температуре 60°C, модуль обработки 1:30. Привитое поликапроамидное волокно промывают проточной водой, отжимают и сушат до постоянного веса.
В термостатированную колбу с обратным холодильником помешают 15% феноксиметилфосфоновой кислоты и привитой сополимер поликапроамида и выдерживают его в течение 1 ч при температуре 80°C с последующей промывкой и сушкой.
Содержание фосфора в привитом сополимере 3,4%.
Статическая обменная емкость 4,0 мг-экв/г.
Пример 3
1 г поликапроамидного волокна в виде штапеля обрабатывают 0,04% (в пересчете на иона Fe2) водным раствором FeSO4 при температуре 60°C при отношении массы волокна к массе обрабатываемой жидкости 1:30 в течение (5-7) мин. Затем добавляют 0,055% водный раствор H2O2 и продолжают обрабатывать волокно в течение 40 мин при температуре 60°C. После чего волокно промывают под проточной водой в течение 1 часа. В колбу с обратным холодильником помещают 7% эмульсию глицидилметакрилата, вносят волокно и выдерживают его в течение 50 мин при температуре 60°C, модуль обработки 1:30. Привитое поликапроамидное волокно промывают проточной водой, отжимают и сушат до постоянного веса.
В термостатированную колбу с обратным холодильником помешают 10% феноксиметилфосфоновой кислоты и привитой сополимер поликапроамида и выдерживают его в течение 1,5 ч при температуре 70°C с последующей промывкой и сушкой.
Содержание фосфора в привитом сополимере 3,3%.
Статическая обменная емкость 3,90 мг-экв/г.
Пример 4
1 г поликапроамидного волокна в виде штапеля обрабатывают 0,05% (в пересчете на иона Fe2) водным раствором FeSO4 при температуре 60°C при отношении массы волокна к массе обрабатываемой жидкости 1:30 в течение (5-7) мин. Затем добавляют 0,055% водный раствор H2O2 и продолжают обрабатывать волокно в течение 40 мин при температуре 60°C. После чего волокно промывают под проточной водой в течение 1 часа. В колбу с обратным холодильником помещают 7% эмульсию глицидилметакрилата, вносят волокно и выдерживают его в течение 50 мин при температуре 60°C, модуль обработки 1:30. Привитое поликапроамидное волокно промывают проточной водой, отжимают и сушат до постоянного веса.
В термостатированную колбу с обратным холодильником помешают 7% феноксиметилфосфоновой кислоты и привитой сополимер поликапроамида и выдерживают его в течение 1,5 ч при температуре 60°C с последующей промывкой и сушкой.
Содержание фосфора в привитом сополимере 3,0%.
Статическая обменная емкость 3,84 мг-экв/г.
Пример 5
1 г поликапроамидного волокна в виде штапеля обрабатывают 0,06% (в пересчете на иона Fe2+) водным раствором FeSO4 при температуре 60°C при отношении массы волокна к массе обрабатываемой жидкости 1:30 в течение (5-7) мин. Затем добавляют 0,065% водный раствор H2O2 и продолжают обрабатывать волокно в течение 40 мин при температуре 60°C. После чего волокно промывают под проточной водой в течение 1 часа. В колбу с обратным холодильником помещают 5% эмульсию глицидилметакрилата, вносят волокно и выдерживают его в течение 50 мин при температуре 60°C, модуль обработки 1:30. Привитое поликапроамидное волокно промывают проточной водой, отжимают и сушат до постоянного веса.
В термостатированную колбу с обратным холодильником помешают 5% феноксиметилфосфоновой кислоты и привитой сополимер поликапроамида и выдерживают его в течение 1,5 ч при температуре 60°C с последующей промывкой и сушкой.
Содержание фосфора в привитом сополимере 2,9%.
Статическая обменная емкость 3,8 мг-экв/г.
Данные по прототипу и по примерам 1-5 представлены в таблице.
| Таблица | ||
| № примера | Содержание фосфора, % | Статическая обменная емкость, мг-экв/г. |
| 1 | 3,8 | 4,5 |
| 2. | 3,4 | 4,0 |
| 3 | 3,3 | 3,9 |
| 4 | 3,0 | 3,84 |
| 5 | 2,9 | 3,8 |
| Прототип | 2,8 | 3,74 |
Таким образом, технология данного способа позволяет получать достаточное количество фосфора на привитом сополимере, поэтому модифицированный таким образом волокнистый сополимер обладает большей статической обменной емкостью. Полученный волокнистый сорбент может быть использован для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.
Способ получения привитого сополимера поликапроамида обработкой поликапроамидного волокна окислительно-восстановительной системой, мономером глицидилметакрилатом при нагревании и отношении массы волокна к массе обрабатывающего раствора 1:30, промывкой и сушкой, отличающийся тем, что в качестве окислительно-восстановительной системы используют Fe2+-H2O2, после сушки проводят обработку привитого сополимера поликапроамида 5-20%-ным водным раствором феноксиметилфосфоновой кислоты при нагревании до 60-80°С в течение 1-1,5 ч с последующей промывкой и сушкой.
