Пространственно-сшитый кремнийорганический полимер с тиоуреидными фрагментами - адсорбент ртути, золота, серебра и способ его получения
1. Пространственно-сшитый кремнийорганический полимер с тиоуреидными фрагментами общей формулы [S = C (NHCH2CH2CH2SiO1,5)2]х - адсорбент ртути, золота, серебра.
2. Способ получения полимера по п. 1, заключающийся в том, что N, N1-бис-(триэтоксисилилпропил)тиомочевину подвергают гидролитической поликонденсации в водной среде, содержащей 3 - 4% от массы тиомочевины щелочи, при температуре кипения. Изобретение относится к химии, точнее к получению новых кремнийорганических полимеров пространственно-сшитой структуры с тиоуреидными фрагментами общей формулы [S C(NHCH2CH2CH2SiO1,5)2]x и к способу их получения. Эти полимеры могут быть использованы в качестве адсорбентов ртути, золота, серебра. Указанные полимеры, их свойства и способ получения в литературе не описаны. Известен пространственно-сшитый кремнийорганический полимер, содержащий меркаптометильные группы, который может быть использован в качестве адсорбента. Однако этот адсорбент высокоэффективен по отношению ко всем металлам подгруппы сероводорода и достичь избирательности извлечения отдельных металлов при их совместном присутствии не всегда удается. Целью изобретения является синтез пространственно-сшитого кремнийорганического полимера с тиоуреидными фрагментами, которые могли бы быть использованы в качестве адсорбентов ртути, золота, серебра. Эти полимеры получают гидролитической поликонденсацией в водной среде при температуре кипения N, N'-бис- (триэтоксисилилпропил) тиомочевины, поликонденсацию проводят в присутствии 3-4% щелочи от массы тиомочевины. П р и м е р. В трехгорлую колбу на 250 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, помещают 120 мл воды, содержащей 3% от массы тиомочевины КОН, и прикапывают при перемешивании 17,2 г (0,035 моль) N,N'-бис-(триэтоксисилилпропил) тиомочевины. Нагревают при кипении и перемешивании 10 ч. Отфильтровывают продукт, промывают водой и эфиром, сушат в вакууме. Насыпной удельный вес полимера 0,13 г/см3, истинный удельный вес 0,9206 г/см3. Выход полимера 16,5 г (80,9%). Соответствие звена полимера формуле [S=C(NHCH2CH2CH2SiO1,5)2]x подтверждается данными элементного анализа. Найдено, C 31,86; H 5,66; S 12,10; Si 20,52. (C7H14N2O3Si2S)x Вычислено, C 32,03; H 5,38; S 12,22; Si 21,40. В ИК-спектре полиорганосилоксана присутствует широкая полоса в области 3300 см-1 
NH 1570 
NH и 1350 C=S а также полоса поглощения с = 1140 см-1, характерная для силоксановой связи кремнекислородного скелета в сшитых полиорганосилоксанах. По данным дериватографии основные термодеструктивные изменения происходят в интервале 270-340оС и сопровождаются потерей в весе до 40% П р и м е р 2. Определение адсорбционной способности полимера. Адсорбционные свойства полимера изучены на примере ионов тяжелых металлов (Fe3+, Cu2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+, Hg2+) и драгоценных металлов (Ag1+, Au3+) с помощью спектрофотоколориметрического и атомно-абсорбционного методов. Методика определения абсорбционной способности полимера может быть подробно проиллюстрирована на примере адсорбции ионов Hg2+. Определение проводили статическим методом, заключающимся в интенсивном перемешивании навески полимера ( 
10 мг) в течение 30 мин с раствором азотнокислой ртути Hg(NO3)2 
1/2 H2О. Концентрация ионов Hg2+ составляла от 1 до 10-6 мг/мл. Адсорбент отделяют от раствора фильтрованием и в растворе спектрофотоколориметрическим или атомно-абсорбционным методом (в зависимости от содержания ртути в растворе) определяют остаточное количество Hg2+. Спектрофотоколориметрический метод основан на способности ионов ртути (II) в кислой среде (рН 0-4) и при избытке дитизона образовывать растворимый в CCl4 оранжево-желтый первичный дитизонат ртути Hg (НДL)2. Молярный коэффициент погашения комплекса Е 7,1104 при 
макс 485 нм. Определение ртути проводили по калибровочному графику, построенному по эталонным растворам дитиазоната ртути. Измерение оптической плотности производили на спектрофотометре СФ-16 при толщине поглощающего слоя l 1 см. Общее количество ртути составляло 0,8 мг в 20 мл раствора. Определенное остаточное количество ртути составляло 0,06 мг, следовательно, адсорбированное количество Hg2+ 0,74 мг (92,5%). Аналогично с помощью спектрофотоколориметрического метода рассчитывали величину адсорбции всех остальных перечисленных ионов элементов. Ag1+, Zn2+, Cu2+, Pb2+ определяли дитизоновым методом, Fe3+ роданидным с применением диантипирилметана, Ni2+- диметилглиоксиматным, Au3+ с родамином С. Атомно-абсорбционный метод использовали в случае Hg2+, Ag1+ и Au2+ при их концентрации в растворе Со 10-4-10-6 мг/мл. В табл.1 приведены результаты определения адсорбции элементов в зависимости от рН раствора. П р и м е р 3. Определение статической обменной емкости полимера (СОЕ). Обменную емкость полимера определяли статическим методом для ионов Hg2+, Ag1+ с помощью фотометрических методик, описанных выше. Время контакта раствора адсорбата с навеской адсорбента весом 10 мг от 30 мин до 24 ч. Концентрацию адсорбата увеличивали до тех пор, пока количество адсорбированных ионов не становилось постоянной величиной. Расчет СОЕ производили по формуле 
где Ао исходное количество адсорбата в растворе, мг; А1 конечное количество адсорбата после контакта с адсорбентом, мг; m навеска адсорбента, г; N эквивалентный вес адсорбата, мг; А0-А1 адсорбированное количество элемента, мг. Полученные результаты для перечисленных ионов сведены в табл.2 и 3. П р и м е р 4. Методика исследования стойкости ионита к кислотам и щелочам. 1 г адсорбента помещали в круглодонную колбу на 200 мл, прибавляли 100 мл 5н. кислоты или щелочи и нагревали 30 мин с обратным холодильником на кипящей водяной бане. Охлаждали до комнатной температуры. Отделяли адсорбент от жидкости фильтрованием. При нагревании со щелочью после фильтрования обрабатывали ионит 5-кратным избытком 6н. соляной кислоты для переведения его в Н-форму, а затем промывали водой до нейтральной среды. После этого сорбент сушили при комнатной температуре и проверяли сорбцию ртути и серебра (см. табл.4 и 5). Обработку сорбента проводили пятинормальными HNO3, H2SO4, HCl, NH4OH. В 5н. NaOH при этих же условиях полимер быстро растворяется. Таким образом, предлагаемый адсорбент эффективен, избирателен и чувствителен по отношению к ртути и драгоценным металлам (золоту, серебру). Количественная сорбция этих металлов (90-100%) наблюдается в широком диапазоне рН (рН 1-12). При этом статическая обменная емкость (СОЕ) адсорбента по отношению к Hg2+ и Ag1+ составляет 2,09 мг-экв/г и 2,33 мг-экв/г соответственно. Адсорбент абсолютно не сорбирует никель, медь, цинк во всем диапазоне рН и начинает частично сорбировать железо и свинец лишь при рН 3-4. Избирательной сорбции ртути и серебра при рН от <1 до 3 абсолютно не мешает присутствие 1000-кратного избытка ионов Fe3+ и Ni2+, а также 100-кратного избытка Са2+ при раздельном и совместном присутствии этих ионов.
Формула изобретения
1. Пространственно-сшитый кремнийорганический полимер с тиоуреидными фрагментами общей формулы [S C (NHCH2CH2CH2SiO1,5)2]х - адсорбент ртути, золота, серебра. 2. Способ получения полимера по п.1, заключающийся в том, что N,N1-бис-(триэтоксисилилпропил)тиомочевину подвергают гидролитической поликонденсации в водной среде, содержащей 3 4% от массы тиомочевины щелочи, при температуре кипения.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000
