Способ получения анионитов

 

Союз Советскии

Социапистичесиик

Республик

О И С А Н И Е ()907010

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 19.06.80(21) 2941825/23-05 с присоединением заявки .% (23) Приоритет

Опубликовано 23.02,82, Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 25 ° 02 .82 (51)М. КЛ.

С 08 F 226/06

С 08 F 230/08

С 08 F 8/00

С 08 J 5/20 (53) УДК661.183. .123.3(088,8) Государственный комитет по делам изооретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

Е. Е. Ергожин, Е. И. Менлигазиев и И. К (7I) Заявитель

Институт химических наук AH Казахской (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНИОНИТОВ

Изобретение относится к синтезу полимерных материалов с ионообменными свойствами, которые могут быть использованы для обратимой сорбции и концентрирования ионов металлов в гидрометаллургии, для выделения и очистки антибиотиков, витаминов, гормонов, в процессах водоподготовки в качестве катализаторов химических реакций и т.д.

Известен способ получения кремниисодержащего катионита сополимеризацией аллилтриэтоксисилана с ненасыщенным алифатическим мономером (в частности метакриловой кислотой)

15 с последующим гидролизом полученного сополимера (13, Известен также способ синтеза материалов с анионообменными свойствами на основе силикагеля. Продукт получают путем радиационной прививки винилпиридина под действием ускоренных электронов на линейном ускорителе

У- 12 (E - 5 мэВ). Для прививки используют стеклянные ампулы, состоящие из отделений для мономера .(питателя) и носителя (реактора). Для предотвращения преждевременного контакта между питателем и реактором впаивают тонко" стенную перегородку. Силикагель предварительно прогревают 3 ч при 150 С о в вакууме (23.

Недостатками этого способа являются применение для прививки дорогостоящих установок (ГУГ- 120 и У- 12), проведение процесса в запаянных ампулах в высоком вакууме (8- 10.10 тор).

Наиболее близким к изобретению является способ получения анионитов путем обработки силикагеля парами винил. трихлорсилана с последующей сополимеризацией с метилвинилпиридином. Обработку проводят s эксикаторе в течение 1 сут при комнатной температуре.

После десорбции непрореагировавшего винилтрихлорсилана и гидролиза атомов хлора при отмывке дистиллированной водой до исчезновения в промыв9070 зации при высокой температуре (225 С) . применение автоклава и низкая обменная емкость попученных продуктов (1, 3 мг-экв/г) .

Цель изобретения — упрощение про-, 35

45

50 ных водах ионов хлора продукт сушат

12 ч при 150оC. Затем проводят взаимодействие с метилвинилпиридином при 225оС в течение 6 ч в автоклаве.

Статическая обменная емкость ионита

1 „3 мг-экв/г (3).

Недостатками известного способа являются многостадийность процесса (адсорбция, гидролиз, сополимеризация), проведение реакции сополимерицесса синтеза пи ридинсодержащих кре нийорганических анионитов и улучшение их физико-химических свойств.

Поставленная цель достигается тем„ что согласно способу получения анионитов взаимодействием производных винилпиридина с кремнийсодержащим соединением, в качестве производных винилпиридина используют полимеры

2-метил-5- винилпиридина или 4-винилпиридина и в качестве кремнийсодержащего соединения используют фенил-2,3-хлорпропоксисилан и взаимодействие осуществляют при 30-100 С в течение

3-5 ч

В результате получают аниониты с выходом 92-97i с обменной емкостью по 0 1 н. HC1 3 4 6,0 лг-экв/г и по

0,1 н. NaC1 0,2-1,0 кг-экв/г; с механической прочностью 92-943, термостабильностью в воде 983, максимальной рабочей температурой 130оC химической стойкостью к растворам минеральных кислот и щелочей (100io) s растворах окислителей до 853.

П р и и е р 1. B трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и капельной воронкой,загружают 21,8 г (0,2 моль) 2-метил-5-поливинилпиридина в 70 г диметилформамида и добавляют при перемешивании 48,9 г (О, 1 моль) фенил-2, 3"

-хлорпропоксисилана. Реакцию проводят при 80 С в течение 5 ч.

Гель дробят, рассеивают, отбирают францию с размером гранул 0,751,00 мм, промывают диметилформамидом, обрабатывают Я-ными растворами НС1 и Na0H последовательно, отмывают дистиллированной водой до нейтральной реакции фильтрата. Полученная смола черного цвета имеет следующие показатели: СОЕ по 0,1 н. раствору НС 1

5,2 мг-экв/г, по 0,1 í. NaC1 0,4 мг- го

10 Д экв/г, плотность в гидратированном состоянии 0,9053, в негидратированном

0,8145 г/мл; набухаемость 2,8 мл/г; механическая прочность 951.

П ри ме р 2. 109 г (01 моль)

2-метил-5-поливинилпиридиHa растBopRют в 60 мл диметилформамида и добавляют при перемешивании 48,9 г (О, 1 моль) фенил-2, 3-хлорпропоксисилана. Конденсацию проводят при 100чС в течение 3 ч. Обработку ионита проводят по примеру 1. Днионообменник имеет следующие свойства: СОЕ по

0,1 н, НС1 4 7; по 0,1 í. NaC1

0,3 мг-экв/г; плотность в гидратированном состоянии 0,9142, в негидратированном 0,8274 г/мл; набухаемость

3, 1 мл/г; механическая прочность

943, П ри ме р 3. 31,5 r (0,3 моль)

4- поли винилпи ридина растворяют в

80 г диметилформамида и прикапывают при перемешивании 48,9 г (0,1 моль) фенил-2,3-хлорпропоксисилана. Конденсацию проводят при 80 С в течение 4 ч.

Обработку конечного продукта проводят по примеру 1. йнионит имеет следующие показатели: СОЕ по 0,1 н. раствору НС1 5,1 мг-экв/г; COE по 0,1 н.

NaC1 0,4 мг-экв/г; плотность в гидратированном состоянии 0,9173, в негидратированном состоянии 0,8025 г/мл; набухаемость 2,7 мл/г; механическая прочность 903.

Пример 4. 32,7 г (0,3 моль)

2-метил-5-поливинилпиридина растворяют в 82 г диметилформамида и добавляют по каплям 48,9 г (0,1 моль) фенил-2,3-хлорпропоксисилана. Реакцию проводят при 100 С в течение 3 ч. Обработку ионита проводят по примеру 1.

Конечный продукт имеет следующие характеристики: СОЕ по 0,1 н. НС1

6,0 мг-экв/г; по 0,1 í. N аС1 1,0 мгэкв/г; плотность в гидратированном1 состоянии 0,9374, в негидратированном состоянии 0,8464 г/мл;. набухаемость

3,5 мл/г; механическая прочность

923.

При обработке анионитов на основе фенил-2,3-хлорпропоксисилана и поливинилпиридинов 5 н. растворами кислот. и щелочей не наблюдается снижения величины обменной емкости, Лишь при использорании 103-ной Н О величина потери обменной емкости составляет не более 154. При кипячении анионитов в воде в течение 48 ч снижение С0Е на 23.

Минимальная рабочая температура, i5

Анионит

СОЕ, мг- экв/

0,1 н.

НС1

0,1

NaCl

Предлагаемый 4,7-6,0 0,3-1,0

130 зо

9,810,5

AB-16

35-"5

Нет

АВ-18

3,0

Нет

130

Известный 1,3

Нет

Данные отсутствуют

В

Синтезированные пиридинсодержа-. щие аниониты могут быть использованы для селективного концентрирования элементов P t- группы, комплексные соединения этих ионитов с переходйыми металлами — в качестве катализаторов

5 9070

Таким образом, при использовании для синтеза анионитов доступных поливи нилпи риди нов и реакционноспособного фенил-2, 3-хлорпропоксисилана полу.чены по упрощенной схеме сетчатые 5 полиэлектролиты, отличающиеся от известных полимеров на основе винилпиридинов высокой термической и химической стойкостью, ионообменной и солерасщепляющей способностью.

) 10 6 различных органических реакций, для сорбции фенола, галоидов и т.д. формула изобретения

Способ получения анионитов взаимодействием производных винилпиридина с кремнийсодержащим соединением, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса синтеза пиридинсодержащих кремнийорганических анионитов и улучаения их физикохимических свойств, в качестве производных винилпиридина используют полимеры 2-метил-5- винилпиридина или

4-винилпиридина и в качестве кремнийсодержащего соединения используют фенил-2,3-хлорпропоксисилан и взаимодействие осуществляют при 86- 100 С в течение 3-5 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 209748, кл. C 08 F 230/08, 1966.

2. Корвак В.В. и др. Радиационнохимическая прививка винилпиридинов и поверхности силикагеля. -"Высокомолекулярные соединения," 1978, серия А, т. 20, Р 5, с. 1010.

3. Авторское свидетельство СССР

Н 300468, кл. С 07 F 7/00, 1969 (прототип}.

Составитель Г. Русских

Р а стор Г. Кацалап Техред И. Гаиду КорректорГ. Назарова

Тираж 512 Подписное

ВНИИПИ Государственного коыатета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОЯ Москва И-Я Рарвская наб. g. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,