Спосіб одержання дитіокарбамінатного сорбенту

1. Спосіб одержання дитіокарбамінатного сорбенту шляхом обробки силікагелю органічною сполукою, що містить аміногрупи, з наступною взаємодією отриманого продукту із сірковуглецем, який відрізняється тим, що силікагель обробляють 8-12 % мас. полігексаметиленгуанідину загальної формули: 2 3 27331 Як показано у наведених нижче порівняльних прикладах, відомим способом одержують сорбент, що має задовільну ємність, з його допомогою забезпечується ефективне вилучення металів з малоконцентрованих водних розчинів. Однак у відомому способі синтез сорбенту проводять з використанням органічних розчинників і при тривалому кип'ятінні, що ускладнює, здорожує процес і становить екологічну небезпеку. Завданням корисної моделі є удосконалення способу одержання дитіокарбамінатного сорбенту шляхом спрощення технології і підвищення екологічної безпеки. Поставлене завдання вирішене в способі одержання дитіокарбамінатного сорбенту шляхом обробки силікагелю сполукою, що містить аміногрупи, з наступною взаємодією отриманого продукту із сірковуглецем при нагріванні, у якому, згідно з корисною моделлю, силікагель обробляють 8-12% мас. полігексаметиленгуанідину (ПГМГ) загальної формули: NH C NH NH+2X (CH2)6 n де Х - аніон неорганічної кислоти, n=30÷90, у водному середовищі при рН=7,0-9,0, а взаємодію отриманого продукту зі сірковуглецем проводять у водному середовищі при масовому співвідношенні компонентів 5-7:1, відповідно. У пропонованому способі можуть бути використані полігексаметиленгуанідини, в яких аніон (X) є аніоном неорганічної кислоти - РО43-, NO3-, Cl- та інші, однак рекомендується застосовувати полігексаметиленгуанідин у формі гідрохлориду як найбільш доступний реагент, що випускається промисловістю. У якості силікагелевої основи для одержання сорбенту можуть бути використані силікагелі мезопористої або широкопористої структури. Як показано у наведених нижче прикладах здійснення корисної моделі, використання для модифікування силікагелю полігексаметиленгуанідину при зазначених у формулі корисної моделі умовах синтезу дозволяє одержати ефективний сорбент для вилучення мікрокількостей металів з водних розчинів більш простим і екологічно безпечним способом, тому що не потрібно застосовувати дорогі і екологічно небезпечні органічні розчинники і відпадає необхідність у тривалому кип'ятінні. Таким чином, поставлене завдання вирішене з досягненням необхідного технічного результату. Нижче наведений приклад (приклад 1) одержання дитіокарбамінатного сорбенту способом, що заявляється, і порівняльний приклад (приклад 2) одержання сорбенту по способу прототипу. Оцінку сорбційних властивостей отриманого зразка нового сорбенту проводили, визначаючи концентрацію дитіокарбамінатних груп відносно срібла і максимальну ємність при вилученні йонів металів - палладія (II), міді (II) і міді (І) з водних 4 розчинів в оптимальних встановлених експериментально умовах. Для порівняння ті ж показники визначали і для отриманого за прикладом 2 сорбенту-прототипу. Концентрацію дитіокарбамінатних функціональних груп визначали зворотним титруванням надлишку срібла по методу Фольгарда. Для цього в конічну колбу об'ємом 100см3 вносили 0,1г сорбенту, при перемішуванні додавали 10см3 розчину нітрату срібла з концентрацією 0,1моль/дм3, витримували протягом 30хв., відбирали аліквоту рівноважного розчину і титрували срібло розчином роданіду калію (відомої концентрації) у присутності Fe (III) до появи криваво-червоного забарвлення. Максимальну ємність отриманих сорбентів визначали експериментально, проводячи сорбцію металів з водних розчинів як описано в прикладах 3, 4, 5. Ємність сорбентів (a), виражену в моль/г, розраховували за формулою: V a = C 0 - C рівн × m , де С0 і Срівн - початкова і рівноважна концентрація йонів у розчині, моль/дм3; V - об'єм досліджуваного розчину, дм3; m маса сорбенту, г. Приклад 1 У круглодонну колбу об'ємом 1 літр вносять 5г полігексаметиленгуанідину у формі гідрохлориду (ПГМГх) (товарний продукт „полісепт", Мм≈10000). Додають 75см3 дистильованої води, за допомогою 5%-ного розчину аміаку створюють рН=7,5 і перемішують при кімнатній температурі протягом 2 годин до повного розчинення ПГМГх. Після цього до отриманого розчину додають 50г силікагелю (силікагель Silica Gel 60 фірми "Merck" фракція 0,06-0,16мм, середній діаметр пір 12нм, питома поверхня 260м2/г) і перемішують протягом 1 години. Отриманий продукт відмивають від надлишку ПГМГх дистильованою водою в апараті Сокслета протягом 24 годин і сушать під вакуумом при нагріванні до 80°С на водяній бані. 50г отриманого продукту вносять у двугорлий реактор, який оснащений мішалкою і зворотним холодильником. Додають 100см3 дистильованої води, 0,12 моль сірковуглецю (масове співвідношення продукт: сірковуглець складає 6:1) і 0,08 моля аміаку у вигляді 30%-го водного розчину. Перемішують 2 години при кімнатній температурі і потім протягом такого ж проміжку часу кип'ятять. Отриманий сорбент фільтрують і сушать під вакуумом при нагріванні до 80°С на водяній бані. Визначена по відношенню до срібла концентрація дитіокарбамінатних груп в отриманому сорбенті складає 0,43ммоль/г. Приклад 2 (порівняльний) У круглодону колбу об'ємом 1 літр вносять 100г силікагелю (силікагель Silica Gel 60 фірми "Merck" фракція 0,06-0,16мм, середній діаметр пір 12 нм, питома поверхня 260м2/г), у середовищі абсолютного толуолу додають 25г (γамінопропіл)триметоксісилану і кип'ятять 36 годин. Отриманий продукт відмивають абсолютним ( ) 5 толуолом в апараті Сокслета протягом 12 годин. Далі до 100г отриманого сорбенту в середовищі абсолютного спирту додають 0,14 моль сірковуглецю (масове співвідношення продукт: сірковуглець складає 9:1) і 0,09 моль NaOH, також розчиненого в абсолютному спирті, і кип'ятять 12 годин. Потім отриманий сорбент відмивають абсолютним спиртом в апараті Сокслета протягом 12 годин і сушать під вакуумом при нагріванні до 80°С на водяній бані. Концентрація дитіокарбамінатних груп, визначена по відношенню до срібла у сорбенті, який отримають за способом-прототипом, складає 0,59ммоль/г. Приклад 3 Сорбцію палладія (ІІ) проводили із хлористоводневого середовища в статичному режимі. Рівноважну концентрацію палладія (ІІ) у розчині визначали спектрофотометричним методом шляхом вимірювання оптичної густини тіосечовинних комплексів палладія (ІІ) на колориметрі КФК-1 при l=400нм відносно дистильованої води, товщина кювети 1см. Повноту сорбції розраховували як різницю між початковою і рівноважною концентрацією металу у водній фазі. Для визначення максимальної ємності отриманого сорбенту і сорбенту-прототипу в 9 контактних колб об'ємом 50см3 вносили по 0,1г досліджуваного сорбенту, додавали по 25см3 розчину палладія з рН=3 і концентрацією від 20 до 1200мкг/мл (1,88·10-4-1,13·10-2моль/дм3) і перемішували протягом 20хв. Потім розчини фільтрували, вимірювали в них рівноважну концентрацію палладія і розраховували ємність сорбенту. Максимальна ємність сорбенту отриманого способом, що заявляється, складала 0,20ммоль/г, сорбенту-прототипу - 0,30ммоль/г. Приклад 4 Сорбцію міді (ІІ) проводили з хлористоводневого середовища в статичному режимі. Рівноважну концентрацію міді (ІІ) у розчині визначали спектрофотометричним методом шляхом виміру оптичної густини комплексів міді (ІІ) з пірідилазорезорцином на колориметрі КФК-1 при l=490нм відносно дистильованої води, товщина кювети 1см. Повноту сорбції розраховували як різницю між початковою і рівноважною концентрацією металу у водній фазі. Для визначення максимальної ємності нового сорбенту і сорбенту-прототипу в 6 контактних колб об'ємом 50см3 вносили по 0,1г досліджуваного сорбенту, додавали по 25см3 розчину міді з рН4 і концентрацією від 2 до 12мкг/мл і перемішували протягом 20хв. Потім розчини фільтрували, вимірювали в них рівноважну концентрацію міді і розраховували ємність сорбенту. Максимальна ємність сорбенту отриманого способом, що заявляється, складала 0,02ммоль/г, сорбентупрототипу - 0,04ммоль/г. Приклад 5 Сорбцію міді (І) проводили з хлористоводневого середовища в статичному режимі. Рівноважну концентрацію міді (І) у розчині визначали атомно-абсорбційним методом на спектрофотометрі «Сатурн-2М» з полуменевим атомізатором (ацетилен-повітря). Повноту сорбції 27331 6 розраховували як різницю між початковою і рівноважною концентрацією металу у водній фазі. Іони міді (І) у розчині одержували відновленням відповідної кількості міді(ІІ) надлишком гідразину солянокислого. Для визначення максимальної ємності отриманого сорбенту і сорбенту-прототипу в 6 контактних колб об'ємом 50см3 вносили по 0,1г досліджуваного сорбенту, додавали по 25см3 розчину міді(І) з рН=4 і концентрацією від 2 до 12мкг/мл і перемішували протягом 20хв. Потім розчини фільтрували, вимірювали в них рівноважну концентрацію міді і розраховували ємність сорбенту. Максимальна ємність сорбенту отриманого способом, що заявляється, складала 0,02ммоль/г, сорбенту-прототипу - 0,04ммоль/г.