Спосіб одержання вуглецевополімерного композиційного сорбційного матеріалу.

1. Спосіб одержання вуглецевополімерного композиційного сорбційного матеріалу шляхом попередньої обробки гранул кісточкового активованого вугілля розчинником як блокіратором пор, змішування одержаних гранул вугілля з розчином поліуретану в диметилформаміді, формування матеріалу в формах при навантаженні та сушіння його, який відрізняється тим, що гранули кісточкового активованого вугілля попередньо відмивають, обробляють гексаном або ізопропіловим спиртом, висушують і змішують із 312 %-ним розчином модифікованого біологічно активною сполукою - сульфохлоридом 5-нітро-8оксихіноліну (БАС-СхН) або сульфохлоридом дифеніл-(2-хлорфеніл)-1-імідізолілметану (БАССхД) розгалуженого поліуретану при мольному співвідношенні подовжувача ланцюга несиметричного диметилгідразину при одержанні розгалуженого поліуретану до БАС-СхН або БАССхД як 1 : 1 або модифікованого біологічно активною сполукою - гідрохлоридом 5-нітро-8оксихіноліну (БАС-ГхН) лінійного поліуретану при співвідношенні подовжувача ланцюга біфункціональної сполуки з активним атомом СОРБЦІЙНОГО 82029 1 КОМПОЗИЦІЙНОГО (11) ОДЕРЖАННЯ ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД UA (54) СПОСІБ МАТЕРІАЛУ. ОПИС (19) ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ 3 82029 Винахід відноситься до способу отримання високонаповнених гранульованим активованим вугіллям твердих сорбентів або фільтруючих матеріалів з синтетичних високомолекулярних сполук і призначений для очищення газів та рідин в хімічній, медичній, харчовій та інших галузях народного господарства. Відомий спосіб одержання адсорбуючого матеріалу (фільтру) із пінополіуретана із шаром активного вугілля на його поверхні зануренням пінополіуретана в суміш із порошку активного вугілля і полімерного в'яжучого. Одержаний таким способом адсорбуючий матеріал призначений для очищення повітряних потоків [1]. Недоліком цього способу являється, складність технологічного оформлення процесу, низька питома поверхня, обмеження в застосуванні, а також не забезпечується фунгіцидна і бактеріцидна активність. Найбільш близьким до способу, що заявляється, за приемами і досягнутими результатами є спосіб одержання вуглецевополімерного композиційного сорбційного матеріалу (ВКСМ) блочного типу,) з полімерного в'яжучого лінійного поліуретану та активованого вугілля марки КАУ з розміром гранул вугілля 0,5 1,0. Суть методу полягає в тому, що гранули вугілля КАУ попередньо просочують розчинником (блокиратором пор) вибраним з групи: вода, чотирихлористий вуглець, етил- або бутилацетат, метилен хлористий, змішують з розчином полімеру, в якості якого використовують водну дисперсію лінійного поліуретану з концентрацією 5-25мас.% або 5-30% розчин лінійного поліуретану в диметилформаміді, формують адсорбційний матеріал в формах при навантаженні 0,0330,040кг/см 2 і висушують при температурі 50-60°С та пониженому тиску (2-10мм.рт.ст.) [2]. Адсорбційний матеріал, отриманий за таким способом, має високі сорбційні характеристики та значне покращання експлуатаційних характеристик за рахунок вмісту невеликої кількості полімеру і може використовуватись для очищення рідинних та газових середовищ. Недоліком адсорбуючих матеріалів одержаних цим способом є те, що після деякого часу використання фільтрів на основі даних ВКСМ відбувається заростання їх патогенними грибами та бактеріями, із-за чого відбувається інфікування грибами та бактеріями і середовища, яке проходить через даний сорбційний матеріал та приводить до руйнування ВКСМ за рахунок біодеструкції полімерного в'яжучого. Завдання, на розв'язання якого спрямований винахід, є створення способу одержання вуглецевополімерного композиційного сорбційного матеріалу, який забезпечує фунгіцидну та бактеріцидну активність пролонгованої дії при збереженні сорбційних властивостей (об'єму сорбційних пор по бензолу WS см 3/г та величину питомої поверхні Sпитсм 2/г ) для ефективного очищення газів та рідин. Поставлене завдання досягається тим, що за способом одержання вуглецевополімерного 4 композиційного сорбційного матеріалу, шляхом попереднього насичення гранульованого вугілля КАУ розчинником (блокиратором пор), змішування його з розчином поліуретану в диметилформаміді (ДМФА), формування матеріалу в формах при навантаженні та сушіння одержаного вуглецевополімерного композиційного сорбційного матеріалу, згідно із запропонованим винаходом, гранульоване активоване вугілля відмивають, насичують гексаном або ізопропиловим спиртом (ІПС), висушують та змішують із 3-12%-ним розчином модифікованого біологічно активною сполукою (БАС) лінійного поліуретану (ПУ) у мольному співвідношенні ПУ:БАС=1,5:1 або розгалуженого поліуретану у мольному співвідношенні ПУ:БАС=1:1) при процентному співвідношенні розчину модифікованого ПУ і КАУ=(30-50):(50-70), формування матеріалу проводять при прикладанні тиску 0,0232 0,030кг/см , розмір гранул КАУ становить 0,51,0мм, 0,25-0,5мм і [(0,5-1,0)+(0,1-0,25)мм у процентному співвідношенні 70+30 відповідно], сушіння проводять при температурі 20°-25°С в нормальних умовах до постійної ваги. Як біологічно активну сполуку застосовують речовину, обрану із групи: суль фохлорид 5-нітро8-оксихінолін (БАС-СхН), сульфо хлорид дифеніл(2-хлорфеніл)-1-імідізолілметан (БАС-СхД) і 5нітро-8-оксихінолін (БАС-ГхН). При цьому сульфо хлорид 5-нітро-8-оксихінолін (БАС-СхН), одержують із 5-нітро-8-оксихіноліну [3] (0,204% розчин в хлороформі), охолодженого до 0°С, до якого при перемішуванні краплями додають хлорсульфонову кислоту, перемішують 10 годин при кімнатній температурі, виливають на лід, після розділу шарів відмивають дистильованою водою органічний шар, нейтралізують його СаО, фільтрують, випарюють, висушують, перекристалізовують. Сульфохлорид дифеніл(-2-хлорфеніл)-1імідізолілметан (БАС-СхД), одержують із дифеніл(2-хлорфеніл)-1-імідізолілметану [4] (1,82% розчин в хлороформі), охолодженого до-10°С, до якого при перемішуванні краплями додають хлорсуль фонову кислоту, перемішують 10 годин при кімнатній температурі, виливають на лід, після розділу шарів відмивають дистильованою водою органічний шар, нейтралізують його аміаком, фільтрують, випарюють, висушують, перекристалізовують. Гідрохлорид 5-нітро-8-оксихінолін (БАС-ГхН) Нітроксолін, що має атибактеріальну дію на грампозитивні і грамнегативні мікроби; ефективний також по відношенню до деяких грибів (роду Candida та інших) [3]. Досягнення завдання забезпечується запропонованим способом одержання вуглецевополімерного композиційного сорбційного матеріалу (ВКСМ), модифікованим БАС, завдяки яким одержаний ВКСМ набуває фунгіцидної та бактеріцидної активності пролонгованої дії. Суть винаходу пояснюється такими прикладами. Приклад 1 5 82029 6 Запропонований спосіб здійснюється таким сорбенту формують в ПЕ пресформах під тиском чином: 0,0255кг/см 2, t=21°С при нормальних умовах. Гранули активного вугілля фракції 0,5-1,0мм Склад матеріалу мас. %: спочатку відмивають від запиленості розчинником Вугілля 97,0 (гексан,) потім насичують гексаном Полімер 3,0 відфільтровують та висушують до постійної ваги. Приклад 5 Підготовлені таким способом гранули КАУ Процес проводять аналогічно пр.3, за змішують з розчином поліуретану, який виключенням того, що використовують гранули синтезують реакцією активного вугілля фракції (0,5-1,0)+(0,1-0,25) у поліокситетраметиленгліколю MM-1000 (поліефірпроцентному співвідношенні 70+30 відповідно. П-1000) з 4,41-дифенілметан діізоціанатом Зразки сорбенту формують в ПЕ пресформах під (ДФМДІ) у мольному співвідношенні 1:2 при тиском 0,022кг/см 2, t=20°С при нормальних інтенсивному переміщуванні та температурі 85°С умовах. Склад матеріалу мас. %: на протязі 15 хвилин, охолоджують та добавляють Вугілля 94,5 подовжувач ланцюга НДМГ у мольному Полімер 5,5 співвідношенні 10:1 відповідно, доводять Приклад 6 температуру до 60°С при інтенсивному Процес проводять аналогічно пр.3, за перемішуванні додають БАС-СхН у мольному виключенням того, що гранули активного вугілля співвідношенні НДМГ:БАС-СхН=1:1, перемішують фракції (0,5-1,0)+(0,1-0,25) у процентному 2 години та ще 2 години при кімнатній температурі. співвідношенні 70+30 відповідно насичують ІПС та Використовують розчин поліуретану в ДМФА використовують розчин поліуретану в ДМФА концентрацією 12мас.% при оптимальному концентрацією 3% при процентному процентному співвідношенні розчину поліуретану і співвідношенні поліуретан: КАУ=30:70 відповідно. КАУ=50:50. Отриману суміш поміщають в Зразки сорбційного матеріалу формують в ПЕ поліетиленову (ПЕ) пресформу і формують зразки пресформах під тиском 0,025кг/см 2, t=24°С при сорбційного матеріалу при прикладанні тиску нормальних умовах. Склад матеріалу мас. %: рівного 0,024кг/см 2. Сушіння проводять при Вугілля 98,0 температурі 20°С в нормальних умовах. Отримане Полімер 2,0 матеріал із вмістом мас. %: Приклад 7 Вугілля 97,3 Процес проводять аналогічно пр.1, за Полімер 2,7 виключенням того, що використовують розчин ВКСМ отримують у вигляді твердого блоку з поліуретану в ДМФА ( поліефір - П-1000, високими сорбційними властивостями, який має діізоціанат - ДФМДІ, подовжувач - ДГІФК та БАСбіологічну активність. ГхН у мольному співвідношенні ДПК:БАСПриклад 2 ГхН=1,5:1) концентрацією 3% при процентному Процес проводять аналогічно пр.1, за співвідношенні в'яжучого: КАУ=30:70 відповідно. виключенням того, що фракції активного вугілля Зразки сорбенту формують в ПЕ пресформах під обробляють ІПС , зразки сорбційного матеріалу тиском 0,026кг/см 2, t=24°С при нормальних формують під тиском 0,023кг/см 2, сушіння умовах. Склад матеріалу мас. %: проводять при температурі t=22°С та нормальних Вугілля 98,5 умовах. Склад матеріалу мас. % : Поліуретан 1,5 Вугілля 96,0 Приклад 8 Полімер 4,0 Процес проводять аналогічно пр.7, за Приклад 3 виключенням того, що гранули вугілля фракції 0,5Процес проводять аналогічно пр.1, за 1,0мм насичують ІПС. Зразки сорбційного виключенням того, що використовують розчин матеріалу формують під тиском 0,028кг/см 2, поліуретану в ДМФА (поліефір - П-1000, t=25°С при нормальних умовах. Склад матеріалу діізоціанат - ДФМДІ, подовжувач - НДМГ та БАСмас. %: СхД при мольному співвідношенні НДМГ:БАСВугілля 99,0 СхД=1:1) концентрацією 12% при процентному Полімер 1,о співвідношенні розчину поліуретану: КАУ=50:50. Приклад 9 Зразки сорбенту формують в ПЕ формах під Процес проводять аналогічно пр.7, за тиском = 0,0235кг/см 2, t=22°С при нормальних виключенням того, що використовують гранули умовах. Склад матеріалу мас. % : активного вугілля фракції 0,25-0,5 і насичують ІПС. Вугілля 95,0 Зразки сорбенту формують в ПЕ формах під Поліуретан 5,0 тиском 0,030кг/см 2, t=25°С при нормальних Приклад 4 умовах. Склад матеріалу мас. %: Процес проводять аналогічно пр.3, за Вугілля 99,6 виключенням того, що гранули активного вугілля Полімер 0,4 фракції 0,25-0,5мм обробляють ІПС та Приклад 10 використовують розчин поліуретану ДМ ФА (ППроцес проводять аналогічно пр.9, за 1000, діізоціанат - ДФМДІ, подовжувач - НДМГ та виключенням того, що гранули активного вугілля БАС-СхД при мольному співвідношенні насичують гексаном. Склад матеріалу мас. %: НДМГ:БАС-СхД=1:1) концентрацією 3% при Вугілля 99,8 оптимальному процентному співвідношенні Полімер 0,2 поліуретан: КАУ=30:70 відповідно. Зразки 7 82029 8 Отримані ВКСМ досліджували на величину 1. Cagliostro D.E., Changtai W, Smith J.M. Ind. об'єму сорбційних пор по бензолу Ws, см 3/г Eng. Chem. Proc. Des Dev 1985, 24, 377. (ексікаторний метод), значення питомої поверхні 2. Пат. 25473 Україна MKI C2 6 B01J20/26. методом теплової десорбції аргону S(пит), см 2/г, Вуглецевополімерний композиційний сорбційний ртутну порометрію (Пор - Сайзер М9200 фірми « матеріал та способ його отримання // С.З. Культронікс-Франс»). Рівень запиленості розчину Марушко, М.Т. Картель, Ю.В. Савельев, С.ВА. після контакту з ВКСМ визначали в мас. % по Кузнецов. - Институт сорбції та проблем різниці мас фільтрів. ендоекології НАНУ. Опубл. 15.04.2002. Бюл. №4 – Результати прикладів 1-10, які стосуються прототип. технології ви готовлення, складу та властивостей 3. Машковский М.Д. Лекарственные средства. ВКСМ наведено в табл. 1 і 2. - Москва: Медицина, 1978. -Т.2.-С. 256. Результати дослідження сорбційних 4. Лекарственные препараты Украины 1999властивостей адсорбційних матеріалів, отриманих 2000. // Под ред. В.П. Черных. -Харьков: изд-во заявленим способом, по відношенню до прототипу УкрФА, «Прапор».- 1999.- Т. 1.- С-573-574. (табл. 2 ), показали підвищення об'єму сорбційних 5. ГОСТ 9. 048 - 9.053-75 (91). Материалы и пор по бензолу до рівня 86,4-100% у порівнянні з изделия. Методы испытания на прототипом 79,1-98,5%, збільшення питомої микробиологическую устойчивость. поверхні 49,0-99,5% (по прототипу 39,0-98,2%) при 6. Методы экспериментальной микологии. зменшенні вмісту в'яжучого в ВКС М. Справочник. - К.: На ук. думка, 1989.- 540с. Для дослідження грибостійкості та фунгіцидності використовували метод встановлення грибостійкості згідно [5] та метод встановлення фунгіцидності, прийнятий в Технологія виготовлення ВКСМ із вміст експериментальній мікології [6]. Зразки ВКСМ у вигляді дисків розміщували в живильне ПУ: БАС Концентрація Співвідношен Прик середовище «Сабуро». Фунгіцидні властивості Розчинник мольн розчину ПУ, в розчину ПУ, мод лади оцінювали за наявністю стерильної зони, а соотн ДМФА, в % БАС, і КАУ в % грибостійкість - за наявністю росту грибів на Протот ДМФА 5-30 зразках. ип Бактеріцидну активність вуглецевополімерних 1 ДМФА 1:1 12 50/50 сорбційних матеріалів також визначали методом 2 ДМФА 1:1 12 50/50 дисків, розміщених в живильному середовищі [5]. 3 ДМФА 1:1 12 30/70 Для визначення пролонгованості фунгіцидної та 4 ДМФА 1:1 3 50/50 бактеріцидної дії високо наповнених 5 ДМФА 1:1 12 30/70 композиційних сорбційних матеріалів застосовано 6 ДМФА 1:1 3 30/70 зразки полімерів через три роки після їх 7 ДМФА 1,5:1 3 30/70 отримання. Результати досліджень фунгіцидних та 8 ДМФА 1,5:1 3 30/70 бактеріцидних властивостей ВКС М наведено в 9 ДМФА 1,5:1 3 30/70 табл.3. 10 ДМФА 1,5:1 3 30/70 Проведені дослідження показали (табл..3), що вуглецевополімерні композиційні сорбційні матеріали, одержані запропонованим способом, характеризуються біологічною активністю, яка Склад та сорбційні властивості ВКСМ із вм проявляється в зонах затримки росту мікроорганізмів як навколо досліджуваних зразків, так і відсутності заростання самого зразка, тобто Розмір Орг. Розк Ws Вміст ПУ, Приклади фракції КАУ, блокіратор БАС ВКСМ, отримані заявленим способом, мають 3 в% см /г мм пор фінгіцидну та бактеріцидну активність Чотирих 0,669 пролонгованої дії, що є перевагою цих матеріалів Прототип 0,5-1,0 0,2-7 вуглець 0,53 7 по відношенню до прототипу. 1 0,5-1,0 Гексан БАС СхН 2,7 0,21 9 Високонаповнені блочні сорбційні матеріали, 2 0,5-1,0 ІПС БАС СхН 4,0 0,20 9 одержані на основі поліуретанів, модифікованих 3 0,5-1,0 Гексан БАС СхД 5,0 0,19 8 біологічно активними сполуками, дають 4 0,25-0,5 ІПС БАС СхД 3,0 0,21 9 можливість створювати сорбційно-активні 0,5-1)+0,15 Гексан БАС СхД 5,5 0,19 8 матеріали направленої дії. 0,25 Застосування високонаповненого сорбційного (0,5-1)+0,16 ІПС БАС СхД 2,0 0,22 матеріалу, отриманого заявленим способом, 0,25 відкриває широкі перспективи для вирішення 7 0,5-1,0 Гексан БАС ГхН 1,5 0,22 актуальних екологічних проблем: застосування 8 0,5-1,0 ІПС БАС ГхН 1.0 0,215 9 при ліквідації наслідків екологічних катастроф як 9 0,25-0,5 ІПС БАС ГхН 0,4 0,22 на суші, так і на воді, очищення промислових 10 0,25-0,5 Гексан БАС ГхН 0,2 0,22 стічних вод, газових викидів, одержання екологічно чистих продуктів харчування і сільськогосподарської продукції. Джерела інформації: 9 82029 10 Таблиця 3 Результати встановлення фунгіцидної та бактеріцидної активності ВКСМ через три роки після їх отримання № зразку КСМ Прото тип 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Е. соlі АТС 25922 Тест - культури Staphiloco Penicil Staphyil Klebsiell Pseudo Candida Sacchaccus Candida Candida Aspergil lium ococcus a. monas albicans romyces aureus krusei parapsil lus brevco epidermi pneumo auregino ATCC cerevisia 791 osis 890 oryzae mpactu АТСС dis 43 n 50/55 sa 561 10231 e 4888 25923 m – – – – + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +