1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29840
(51) C08G 73/02 (2006.01)
C02F 1/42 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0924.1
(22) 08.07.2014
(45) 15.05.2015, бюл. №5
(72) Ергожин Едил Ергожаевич; Бектенов Несипхан
Абжапарович; Калмуратова Камшат Мухтаровна;
Абдралиева Гулжан Ендихановна; Садыков Канат
Амиркулович
(73) Акционерное общество "Институт химических
наук им. А.Б. Бектурова"
(56) Е.Е. Ергожин, Т.К.Чалов, А. Пидахмет, А.И.
Никитина, Химический журнал Казахстана. 2013,
№1. с.84-88.
(54) АНИОНИТ НА ОСНОВЕ
ГЛИЦИДИЛМЕТАКРИЛАТА, СТИРОЛА,
МЕТИЛМЕТАКРИЛАТА И
ПОЛИЭТИЛЕНПОЛИАМИНА ДЛЯ
ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ХРОМА (VI)
(57) Изобретение относится к области получения
ионообменных материалов, которые могут быть
использованы в качестве сорбентов для извлечения
ионов хрома (VI) из сточных и промышленных вод.
Синтезированный анионит на основе
глицидилметакрилата (ГМА), стирола (СТ),
метилметакрилата (ММА) и полиэтиленполиамина
(ПЭПА) при массовым соотношении
сополимер:полиэтиленполиамин, равным 1:2 и при
температуре 80°С в течение 3 часов, сорбционная
емкость по отношению к ионам хрома 322,4-457,6
мг/г при статической обменной емкости анионита по
0,1 н раствору НС1 6,5 мг-экв/г.
(19)KZ(13)A4(11)29840

2. 29840
2
Изобретение относится к области получения
анионообменных материалов, которые могут быть
использованы в качестве сорбентов для извлечения
ионов хрома (VI) в гидрометаллургии, а также для
очистки сточных и промышленных вод.
Известен анионит синтезированный на основе
хлорметилированного сополимера стирола и
дивинилбензола с диметилформамидом.
Сорбционная емкость по ионам хрома (VI) при pH 2
составляет 366 мг/г. [А.с. СССР №1628452, Бюл.
№16, 1994].
Недостатком данного анионита является его
низкая сорбционная емкость по ионам хрома (VI).
Наиболее близким по технической сущности к
заявленному результату к предлагаемому решению
является макропористый анионит на основе
олигомера эпихлоргидрина и 4-винилпиридина.
Сорбционная емкость по ионам хрома (VI) при
извлечении из раствора K2Сr2О7, содержащего 2,11
г/л металла, при pH 1,1-5,1 равна 166,4 мг/г.
[Е.Е.Ергожин, Т.К.Чалов, А.Пидахмет,
А.И.Никитина. Химический журнал Казахстана.
2013. №1. с.84-88].
Недостатком данного ионита является его низкая
сорбционная емкость по ионам хрома (VI).
Задачей настоящего изобретения является
расширение ассортимента ионитов с улучшенными
сорбционными свойствами по отношению к ионам
хрома (VI) на основе реакционоспособных
доступных реагентов.
Технический результат заключается в
повышении сорбционной емкости анионита по
ионам хрома (VI).
Технический результат достигается синтезом
анионита на основе глицидилметакрилата, стирола,
метилметакрилата и полиэтиленполиамина со
следующей структурной формулы:
Указанный анионит получают двухстадийным
методом. Путем радикальной полимеризации в
растворе (бензол) в присутствии инициатора
(перекис бензоила) синтезируют линейный
сополимер ГМА-СТ-ММА в соотношении (60мол%-
10мол%-30мол%), затем аминируют эпоксидные
группы с полиэтиленполиамином (ПЭПА).
Конденсацию сополимера ГМА- СТ-ММА с ПЭПА
в массовом соотношении 1:2 проводили при 80°С в
течение 3 часов, затем отверждали двое суток при
(60-120)°С. Выход анионита составляет 75%
статическая обменная емкость (СОЕ) по 0,1н
раствору НСl 6,5 мг-экв/г.
Состав и структуру полученного ионита
определяли методами элементного анализа и ИК-
спектроскопии.
Элементный состав анионита
(рассчитано/найдено), %: С - 65,18/63,69;
Н - 8,14/4,61; N - 6,91/7,20; О - 19,70/20,05.
ИК-спектр синтезированного анионита
свидетельствует о том, что деформационные
колебания, характерные для эпоксидных групп (850,
910, 1250 см-1
), отсутствуют. Частота при 3500 см-1
характеризует появление гидроксильных групп. В
спектре имеются полосы деформационных
колебаний N-H (1490 см-1
) и появляются полосы
валентных колебаний C-N (1270 см-1
) связей
аминогрупп. Поглощение в области 1600 см-1
,
обусловленное валентными колебаниями
бензольного кольца, подтверждает наличие в
структуре анионита ароматических фрагментов.
Сорбцию ионов Сr2О7
2-
анионитом ГМА-СТ-
ММА-ПЭПА в ОН-форме проводили в статических
условиях при соотношении сорбент : раствор,
равном 1:400, комнатной температуре 20±2°С,
варьируя концентрацию хрома в растворах K2Сr2О7
от 0,205 до 2,080 г/л и изменяя их кислотность в
пределах pH от 2,0 до 5,1 добавлением 0,1н
растворов H2SO4 или NaOH. Для приготовления
модельных растворов использовали соль K2Сr2О7
квалификации «х.ч».
Сорбционную емкость рассчитывали по разности
исходной и равновесной концентрации растворов,
которую определяли методом классической
полярографии на фоне 0,1 N KОН по волне
восстановления Сr2О7
-2
(Е1/2=-1,17В). Полярограммы
снимали на универсальном полярографе ПУ-1 в
термостатированной ячейке при температуре
25±0,5°С, используя ртутный капающий электрод.
Кислород из анализируемых растворов удаляли
путем продувания аргона в течение 5 мин. В
качестве электрода сравнения служил насыщенный
каломельный электрод.
Предлагаемый анионит с обменной емкостью
6,5 мг-экв/г обладает высокой сорбционной
способностью к ионам хрома (VI) - 457,6 мг/г.
Изобретение иллюстрируется следующими
примерами.
Пример 1.
Конденсацию сополимера ГМА-СТ-ММА с
ПЭПА в массовом соотношении 1:2 проводят в
трехгорлой колбе, снабженной механической
мешалкой, термометром и капельной воронкой
загружают навеску 20 г амина ПЭПА и постепенно
прикапывают раствор сополимера ГМА-СТ-ММА
10 г в органическом растворителе (ацетон). При
интенсивном перемешивании смесь нагревают до

3. 29840
3
80°С в течение 3 часов и после образования геля
выгружают в фарфоровую чашку, отверждают в
течение двое суток при (60-120)°С, дробят,
просеивают, отбирают фракцию с размером гранул
(0,25-1,00) мм. Иониты многократно промывают
растворителем, обрабатывают 5% растворами NaOH
и НСl, отмывают дистиллированной водой до
нейтральной реакции фильтрата и высушивают. В
результате был получен новый анионит
пространственного строения со статической
обменной емкостью по 0,1 н раствору НСl 6,5 мг-
экв/г.
Сорбцию ионов хрома (VI) осуществляли из
раствора K2Сr2О7, содержащего 2,08 г/л хрома, при
pH 2,8. СЕ по ионам хрома (VI) - 416,0 мг/г.
Пример 2.
Анионит получают по примеру 1. Сорбцию
ионов хрома (VI) осуществляют из раствора
К2Сr2О7, содержащего 2,08 г/л хрома, при pH 2,0. СЕ
по ионам хрома (VI) - 457,6 мг/г.
Пример 3.
Анионит получают по примеру 1. Сорбцию
ионов хрома (VI) осуществляют из раствора
K2Сr2O7, содержащего 1,02 г/л хрома, при pH 3,4. СЕ
по ионам хрома (VI) - 322,4 мг/г.
Таким образом, предлагаемый анионит
получается относительно простым способом, не
требующим сложного технологического
оборудования, и обладает высокой сорбционной
способностью по отношению к ионам хрома (VI).
Сорбционные свойства полученного анионита по
отношению к ионам хрома (VI) приведены в
таблице.
Результаты, приведенные в таблице, показывают,
что сорбционная емкость нового анионита на основе
сополимера глицидилметакрилата, стирола,
метилметакрилата, и полиэтиленполиамина по
ионам хрома (VI) больше, чем у ионита на основе
олигомера эпихлоргидрина (ОЭХГ) и 4-
винилпиридина (ВП) (прототип).
Таблица
Сорбционные свойства полученного анионита по отношению к ионам хрома (VI)
Ионит Сорбционная емкость по ионам хрома (VI), мг/г
Пример № 1 416
Пример №2 457,6
Пример №3 322,4
Прототип (макропористый ионит) 166,4
Новый анионит благодаря высоким
сорбционным свойствам может найти применение
для извлечения ионов хрома (VI) из сточных вод
гальванических цехов, текстильных и кожевенных
предприятий, а также химических производств.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Анионит на основе глицидилметакрилата (ГМА),
стирола (СТ), метилметакрилата (ММА) и
полиэтиленполиамина (ПЭПА) со следующей
структурной формулой:
Верстка А. Сарсекеева
Корректор К. Сакалова