Спосіб одержання сорбційних матеріалів

Винахід відноситься до хімічної промисловості і може бути використаний в екології, санітарії, медицині, ветеринарії. Відомий спосіб синтезу катіоніту на основі сурм'яної та кремневої кислот, який включає змішування сполук, що містять Sb: Si, і відрізняється тим, що Інтенсифікація і безперервність процесу синтезу забезпечуються за рахунок одержання вихідного гідроксополімеру у вигляді гелю по всьому об'єму. З цією метою використовують розчини сполук сурми з концентрацією (0,2-3,5) мол/л, гель витримують (3-12) годин і сушать при (100 - 150) °С [1]. Відомий також спосіб одержання неорганічного Іонообмінника - сорбційного матеріалу, що включає змішування сполуки Sb(V), наприклад, її пентахлориду, з реагентами, що вміщують фосфор, промивку і сушку продукту. Цей спосіб відрізняється тим, що для підвищення кислотостійкості Іоніту, спрощення процесу за рахунок одержання оксидних полімерів у вигляді гелю по всьому об'єму, у вихідну суміш вводять кремнійову сполуку в кількості (1,5 - 20,0)% ваг., а як фосфатний реагент - сполуки, вибрані з групи, що містить моно-, ди-, трифосфати лужних металів, галогеніди та алкоксиди фосфору. Як сполуку, що містить кремній, використовують розчинні силікати, галогеніди або алкоксиди кремнію [2]. Одержані за допомогою вищенаведених способів матеріали, незважаючи на високу обмінну ємність по відношенню до катіонів одно-, двох- або трьохвалентних елементів, мають неповну доступність обмінних центрів для адсорбатів великих розмірів (більше 5 А) або складних геометричних форм, для них характерна мала швидкість поглинання таких речовин, наприклад, метиланіліну, а також недостатньо висока бактерицидна і антивірусна активність. В основу даного винаходу покладено завдання вдосконалення способу одержання сорбційних матеріалів на основі гідратованих оксидів сурми з оксидами фосфору і кремнію для підвищення сорбційної здатності, особливо до адсорбатів з розвиненою геометричною будовою, а також бактерицидної та антивірусної активності. Поставлене завдання реалізується за рахунок того, що розроблений спосіб одержання таких матеріалів, який включає співосадження реагентів, що містять галогенпохідні сурми з фосфатами та силікатами лужних металів або їх сумішшю, витримування для формування оксидних сополімерів, їх відмивку і сушку кінцевих продуктів, де згідно винаходу на стадії формування - витримування сополімерів - в реакційну суміш в кількості не менше 20% від вмісту сполуки сурми вводять речовину, вибрану з групи, що містить гідрокарбонати і карбонати натрію, калію, амонію, щавелеву, оцтову кислоти, а одержаний продукт доокислюють одним Із слідуючих реагентів: перекис водню, азотна кислота, оксиди азоту, хлор - в рідині чи паровій фазі. Завдяки вводу запропонованих сполук на стадії формування сополімерів, а також доокислення одержаних продуктів синтезовані кінцеві матеріали мають розвинену внутрішню поверхню зі збільшеною кількістю доступних активних центрів. Технологічна придатність та ефективність даного способу може бути проілюстрована наведеними нижче прикладами. Характеристики матеріалів, одержаних з використанням описаних в прикладах прийомів, зведені до таблиць 1-4. Приклад 1. До 2,5 мол розчину хлоргідроксокомплексу сурми, одержаного з SbCI 5 при змішуванні його з водою у співвідношенні 1: 3, при Інтенсивному перемішуванні прибавляють 1 мол гідрокарбонату амонію (20% вмісту сурми), а потім рівний об'єм силікату натрію з питомою вагою 1,08 г/см3. Утворений гель витримують (25) годин для визрівання, розламують і відмивають до рН = 2. Відмитий гідрогель відділяють від промивної рідини і сушать при температурі 150°С. Одержаний ксерогель піддають повторній відмивці від надлишку соляної кислоти, а потім доокислюють розчином перекису водню протягом 2 годин. Одержаний сорбент (СКК-1) переводять в Η-форму і сушать. Аналогічно до прикладу 1 синтезовані матеріали СКК-2 - СКК-4. Дані про склад вихідних речовин та властивості кінцевих продуктів зведені в табл. 1. Приклад 2. До 2,5 мол розчину хлоргідроксокомплексу сурми, одержаного з SbCl3 при його розчиненні в соляній кислоті, при інтенсивному перемішуванні прибавляють 0,6 мол дигідрофосфату амонію. 1 мол карбонату амонію (30% вмісту сурми), а потім рівний об'єм силікату калію з питомою вагою 1,08 г/см3. Утворений гель витримують 2,5 години для визрівання, розламують і відмивають до рН = 2. Відмитий гідрогель відділяють від промивної рідини і сушать при температурі 150°С. Одержаний ксерогель піддають повторній відмивці від надлишку соляної кислоти, а потім доокислюють продувкою повітряно-паровою сумішшю, що містить 30% двоокису азоту, протягом 2 годин. Одержаний сорбент (СФКК-2) переводять в Н-форму і сушать. Аналогічно одержаний препарат СФКК-3. Приклад 3. До 2,0 мол розчину хлоргідроксокомплексу сурми, одержаного з SbCI 5 при змішуванні його з водою у співвідношенні 1: 3, при Інтенсивному перемішуванні прибавляють 1 мол оцтової кислоти (40% вмісту сурми), 1,2 мол дигідрофосфату натрію, а потім рівний об'єм силікату калію з питомою вагою 1,08 г/см3. Утворений гель витримують 2,5 години для визрівання, розламують і відмивають до рН = 2. Відмитий гідрогель відділяють від промивної рідини і сушать при температурі 150°С. Одержаний ксерогель піддають повторній відмивці від надлишку соляної кислоти, а потім доокислюють розчином перекису водню протягом 2 годин. Одержаний сорбент (СФКК-4) переводять в Η-форму і сушать. Аналогічно синтезовані препарати СФКК-5 - СФКК-8 (табл. 1). Приклад 4. До 3 мол розчину хлоргідроксокомплексу сурми, одержаного з SbCI 5 при змішуванні його з водою у співвідношенні 1: 3, при інтенсивному перемішуванні прибавляють 1 мол щавелевої кислоти, 1 мол фосфорної кислоти, а потім рівний об'єм 1н гидроокису амонію (30% вмісту сурми). Утворений гель витримують 2,5 години для визрівання, розламують і відмивають до рН = 2. Відмитий гідрогель відділяють від промивної рідини і сушать при температурі 150°С. Одержаний ксерогель піддають повторній відмивці від надлишку соляної кислоти, а потім доокислюють розчином перекису водню протягом 2 годин. Одержаний сорбент (СФК-1) переводять в Η-форму і сушать. Аналогічно синтезовано препарат СФК-2 (табл. 1). Приклад 5 (негативний). До 2,0 мол розчину хлоргідроксокомплексу сурми, одержаного з SbCI 5 при змішуванні його з водою у співвідношенні 1: 3, при Інтенсивному перемішуванні прибавляють 1 мол гідрокарбонату або карбонату калію, а потім рівний об'єм силікату натрію чи калію, з питомою вагою 1,08 г/см3. Утворений гель витримують 2,5 години для визрівання, розламують і відмивають до рН = 2. Відмитий гідро гель відділяють від промивної рідини і сушать при температурі 170°С. Одержаний ксерогель піддають повторній відмивці від надлишку соляної кислоти. Одержаний сорбент (СКК-11) переводять в Η-форму і сушать. Приклад 6 (негативний). До 2,5 мол розчину хлоргідроксокомплексу сурми, одержаного з SbCI 5 при змішуванні його з водою у співвідношенні 1: 3, при Інтенсивному перемішуванні прибавляють 1 мол щавелевої кислоти, 1 мол дигідрофосфату натрію, а потім рівний об'єм силікату натрію чи калію з питомою вагою 1,08 г/см3. Утворений гель витримують 2,5 години для визрівання, розламують і відмивають до рН = 2. Відмитий гідрогель відділяють від промивної рідини і сушать при температурі 150°С. Одержаний ксерогель піддають повторній відмивці від надлишку соляної кислоти. Одержаний сорбент (СФКК-8) переводять в Η-форму і сушать. Аналіз результатів досліджень, наведених в табл. 1, дозволяє зробити висновок, що використання сукупності суттєвих ознак винаходу дає можливість значно підвищити сорбційну здатність матеріалів як в обмінних процесах (див. величини повної обмінної ємності), так і при поглинанні речовин розвинутої геометричної будови (наприклад, метиланіліну) при значному зростанні вмісту сильнокислотних протоногенних груп. Необхідно також відзначити, що ефект досягається для матеріалів різного хімічного складу (сурм'янокремневих - СКК-, сурм'янофосфорних - СФК- та сурм'яно-фосфорнокремневих - СФКК). Антивірусна та антибактеріальна здатність розроблених матеріалів на основі оксидів сурми по відношенню до патогенних мікроорганізмів була перевірена в водному-середовищі, що містило суспензії тесткультур: збудників дизентерії (шигелли Зонне), холерних вібріонів, поліовірусів типу Себіна. Для цього були використані клітини мікроорганізмів, що попередньо були накоплені в поживних середовищах, переосаджені і ресуспендовані в стерильному солевому розчині, з яких готували робочі суспензії різної концентрації. Час контакту препарату з досліджуваним водним середовищем не перевищував 1 години, після чого визначали титр рівноважних суспензій. Виходячи з даних цих вимірів, розраховували антивірусну та антибактеріальну здатність препаратів, виражаючи її як величину питомої біологічної обмінної ємності (БОЕ/мг). Результати проведених вимірів і розрахунків для препаратів різного хімічного складу і способу приготування зведені в табл. 2-4. Аналіз результатів, представлених в табл. 1-4, дозволяє зробити висновок, що застосування запропонованого способу одержання сорбційних матеріалів на основі оксидів сурми в сукупності з оксидами фосфору та кремнію дає можливість одержувати препарати, сорбційна, бактерицидна та антивірусна активність яких в (1,7-2,3) рази вище, ніж аналогічна здатність матеріалів, синтезованих згідно способупрототипу.