ПОРИСТЫЙ СОРБЕНТ НА ОСНОВЕ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ - НООЛИТ Российский патент 1999 года по МПК B01J20/08 B01J20/00 

Изобретение относится к области пористых материалов, адсорбентов для медицинского назначения, косметологии, носителей для ферментов, клеток, биологически активных веществ, лекарственных препаратов.

Сорбенты на основе оксида алюминия, который сам по себе является сорбентом, нашли широкое применение в медицине. Это углеродминеральный сорбент, представляющий собой оксид алюминия, модифицированный углеродом, распределенным равномерно по диаметру частицы в пористом пространстве матрицы. Мезо-, макропористая структура, гидрофильно-гидрофобная природа центров на поверхности обеспечивают хорошие адсорбционные свойства в отношении средне- и высокомолекулярных соединений, микробных клеток. Сорбент нашел широкое применение в медицине как гемо-, энтеросорбент и аппликационный материал. Однако технология его энергоемка и не обеспечивает полного отсутствия пылевых частиц в готовом продукте (Ав.св.СССР N 988324, 1983 г., Рачковская Л.Н. Углеродминеральные сорбенты для медицины. Новосибирск.- Изд. СО РАСХН. - 1996. - 235 с.).

Наиболее близким по своим характеристикам является сорбент с улучшенными прочностными и органолептическими свойствами (сорбент белого цвета) на основе оксида алюминия и модифицирующего компонента - кремнийорганического соединения полиметилсилоксана (ПМС), который равномерно распределен по грануле сорбента в виде фрагментов определенного размера, создающих гидрофобные центры на поверхности матрицы. Сорбент имеет хорошие сорбционные свойства, в меньшей степени, чем углеродминеральный сорбент, травмирует элементы крови. Благодаря своим улучшенным органолептическим свойствам сорбент характеризуется высокими потребительскими качествами как детоксицирующего средства без специфической направленности (Патент РФ N 2094116, Бюл. N 2, 1997 г.).

Изобретение решает задачу создания высокопрочного сорбента на основе оксида алюминия и кремнийорганического соединения полиметилсилоксана с приданием сорбенту, наряду с его детоксицирующими свойствами, специфических свойств антидепрессантного характера, успокаивающего, депримирующего действия путем введения психолептических средств (нормотимиков) - соединений лития и обеспечения пролонгированности его действия.

Поставленная задача решается модифицированием поверхности оксида алюминия литийсодержащим соединением и кремнийсодержащим полимером - полиметилсилоксаном (ПМС). После специальной кратковременной низкотемпературной обработки - это гранулы, порошок белого цвета с величиной удельной поверхности от 100 до 350 м²/г. Модифицирующий кремнийорганический полимер - полиметилсилоксан - до 10 вес.%. Содержание лития в модифицирующем литийсодержащем соединении до 10 вес.%.

Поверхность модифицированного литийсодержащим и кремнийсодержащим соединениями сорбента на основе оксида алюминия с мезо-, макропористой структурой содержит мозаику гидрофильных участков за счет матрицы и ионов лития и гидрофобных участков за счет кремнийсодержащей компоненты, что создает условия для многоточечного связывания биологических средне- и высокомолекулярных структур, микробных клеток, обеспечивающих детоксицирующий эффект. При заданной мезо-, макропористой структуре и мягкой химической природе кислых и основных центров на поверхности обеспечивается пролонгированность действия лития как фактора успокаивающего и депримирующего действия, способного выравнивать настроение, что является чрезвычайно важным как для профилактики и оздоровления, так и для лечения все увеличивающегося контингента пациентов в условиях эндоэкологического стресса.

Предлагаемый сорбент может быть использован в качестве гемосорбента, энтеросорбента, аппликационного материала в медицине, косметологии. Ввиду своих хороших органолептических свойств и специфических композиционных характеристик он может быть использован как составная часть сложных медицинских изделий, например, аппликационных стерильных салфеток, косметологических средств для устранения дефектов кожи как основа для лечебных кремов. Он может применяться как носитель для биологически активных веществ, ферментов, клеток, способствуя их пролонгированному действию. Сорбент может использоваться для решения экологических проблем, например, для обработки воды, пищевых продуктов.

Предлагаемый материал получают совместным или последовательным модифицированием оксида алюминия с размером гранул до 2 мм литийсодержащим соединением (карбонат, оксибутират, цитрат и другие соединения) и кремнийсодержащим соединением - полиметилсилоксаном из водного или органического раствора с дальнейшей низкотемпературной обработкой.

Технология получения позволяет получить сорбент с повышенной механической прочностью, о чем судили по уменьшению количества воды при отмывке сорбента, с повышенной сорбционной активностью по отношению к низкомолекулярным токсинам, о чем судили по сорбции красителя метиленового голубого и красителя конго.

Сущность изобретения иллюстрируется примерами и таблицей.

Пример 1. Сорбент белого цвета, представляющий собой механически прочный оксид алюминия с размером гранул 0,1-0,4 мм, модифицированный литийсодержащим соединением, с содержанием лития 0,1 вес.% и кремнийсодержащим полимером полиметилсилоксаном в количестве 1,0 вес.%, с величиной удельной поверхности 350 м²/г, объемом мезо-, макропор радиусом до 1000А - 0,38 см³/г. Насыпная плотность сорбента 0,89 г/см³.

Хлороформенный смыв с сорбента спектрально чист. Водная вытяжка с сорбента имеет величину pH, близкую к нейтральной (7,7). При контакте с водой пылевые частицы не выделяются. Легкая опалесценция исчезает при промывке водой в соотношении сорбент : вода, равном 1:8 (по прототипу соотношение 1: 10).

Сорбционная емкость по отношению к красителю метиленовому голубому (маркеру низкомолекулярных токсинов) составляет 28 мг/г сорбента (сорбент по прототипу имеет емкость по метиленовому голубому 0,3 мг/г сорбента). Емкость по отношению к красителю конго 1,5 мг/г сорбента.

Пример 2. Сорбент белого цвета, представляющий собой механически прочный оксид алюминия с размером гранул 0,1-0,4 мм, модифицированный 0,2 вес.% лития и 2,5 веc.% полиметилсилоксана, с удельной поверхностью 304 м²/г, объем мезо-, макропор радиусом до 1000А составляет 0,34 см³/г. Насыпная плотность 0,85 см³/г. Хлороформенный смыв с сорбента спектрально чист. Величина pH водной вытяжки 7,8. При контакте с водой пылевые частицы не выделяются. Легкая опалесценция исчезает при промывке водой при соотношении сорбент : вода, равном 1:5.

Сорбционная емкость по отношению к красителю метиленовому голубому 35 мг/г сорбента. Емкость по отношению к красителю конго 3,4 мг/г сорбента.

Пример 3. Сорбент белого цвета, представляющий собой механически прочный оксид алюминия с размером частиц 0,1-0,2 мм, модифицированный 4,1 вес.% лития, 5,6 вес.% полимера полиметилсилоксана, с удельной поверхностью 180 м²/г, объем мезо-, макропор 0,285 см³/г. Насыпная плотность 1,15 г/см³. Хлороформенный смыв с сорбента спектрально чист. Величина pH вытяжки из воды 7,8. Пылевые частицы при контакте с водой не выделяются. Легкая опалесценция исчезает при промывке водой в соотношении 1:3.

Сорбционная емкость по отношению к красителю метиленовому голубому 37,1 мг/г сорбента, емкость по конго 3,8 мг/г сорбента.

Пример 4. Сорбент белого цвета, представляющий механически прочный оксид алюминия с размером округлых гранул 0,4-1 мм, модифицированный 1,2 вес.% лития и 3,2 вес.% полимера, с удельной поверхностью 263 м²/г, объемом пор 0,289 см³/г. Насыпная плотность 0,70 г/см³. Хлороформенный смыв с сорбента спектрально чист. Величина pH водной вытяжки 7,8. Пылевые частицы при контакте с водой не выделяются. Легкая опалесценция исчезает при промывке водой при соотношении сорбент : вода, равном 1:4.

Сорбционная активность по отношению к метиленовому голубому 30,4 мг/г сорбента, по конго 2,7 мг/г сорбента.

Пример 5. Сорбент белого цвета, представляющий механически прочный оксид алюминия с размером частиц 0,1-0,2 мм, модифицированный 5 вес.% лития и 10 вес. % полиметилсилоксана, с удельной поверхностью 135 м²/г, объемом пор 0,210 см³/г. Насыпной вес сорбента 1,10 г/см³. Хлороформенный смыв с сорбента спектрально чист. Величина pH вытяжки близка к 7,8. Пылевые частицы при контакте с водой не выделяются. Легкая опалесценция исчезает при промывке водой при соотношении сорбент : вода, равном 1:2.

Сорбционная активность по отношению к метиленовому голубому 35,8 мг/г сорбента, по конго 2,2 мг/г сорбента.

Пример 6. Сорбент белого цвета, представляющий механически прочный оксид алюминия с размером частиц 0,1-0,2 мм, модифицированный 10,0 вес.% лития и 10,0 вес.% полиметилсилоксана, с удельной поверхностью 100 м²/г, объемом пор 0,190 см³/г. Насыпной вес 1,13 г/см³. Хлороформенный смыв с сорбента спектрально чист. Величина pH вытяжки 7,6. Пылевые частицы при контакте с водой не выделяются. Легкая опалесценция исчезает при промывке водой при соотношении сорбент : вода, равном 1:8.

Сорбционная активность по отношению к метиленовому голубому 21,5 мг/г сорбента, по конго 1,8 мг/г сорбента.

Пример 7. Сорбент белого цвета, представляющий механически прочный оксид алюминия с размером гранул 0,1-0,4 мм, модифицированный 0,05 вес.% лития, 4,1 вес. % полимера полиметилсилоксана с удельной поверхностью 275 м²/г, объемом пор 0,365 см³/г. Насыпной вес 0,91 г/см³. Хлороформенный смыв с сорбента спектрально чист. Величина pH вытяжки 8,3. Пылевые частицы при контакте с водой не выделяются, легкая опалесценция исчезает при промывке водой при соотношении сорбент : вода, равном 1:2.

Сорбционная активность по метиленовому голубому 15,4 мг/г сорбента, по отношению к конго 0,7 мг/г сорбента.

Пример 8. Сорбент белого цвета, представляющий механически прочный оксид алюминия с размером гранул 0,1-0,4 мм, модифицированный 13,5 вес.% лития и 10,0 вес. % полимера полиметилсилоксана с удельной поверхностью 106 м²/г, с объемом пор 0,186 см³/г. Насыпной вес 0,92 г/см³. Хлороформенный смыв с сорбента спектрально чист. Величина pH вытяжки 8,3. Пылевые частицы при контакте с водой не выделяются, легкая опалесценция исчезает при промывке водой при соотношении сорбент : вода, равном 1:9.

Сорбционная активность по метиленовому голубому 14,7 мг/г сорбента, по отношению к конго 0,5 мг/г сорбента.

Пример 9 (по прототипу). Сорбент белого цвета, представляющий собой механически прочный оксид алюминия с размером гранул 0,1-0,4 мм, модифицированный 10,7 вес.% полимера полиметилсилоксана с удельной поверхностью 213 м²/г, с объемом пор 0,300 см³/г. Насыпной вес 0,87 г/см³. Хлороформенный смыв с сорбента спектрально чист. Величина pH вытяжки 6,8. Пылевые частицы при контакте с водой не выделяются, легкая опалесценция исчезает при промывке водой при соотношении сорбент : вода, равном 1:10.

Сорбционная активность по метиленовому голубому 0,3 мг/г сорбента, по отношению к конго 0,4 мг/г сорбента.

Как видно из примеров и таблицы, в которых приведен пример и по прототипу (N 9), предложен новый, белого цвета, сорбционный материал с мезо-, макропористой структурой, с гидрофильно-гидрофобной природой поверхности, с высокими прочностными и сорбционными характеристиками на основе пористого оксида алюминия, модифицированного литийсодержащим и кремнийсодержащим соединениями. Новый сорбент отличается повышенной прочностью, о чем свидетельствует уменьшение воды на промывку, и высокими адсорбционными свойствами по отношению к маркерам низкомолекулярных токсинов (красителям).

Из примеров 7 и 8 с запредельными значениями модифицирующих компонентов как по литию, так и по полимеру полиметилсилоксану, видно, что как уменьшение, так и увеличение компонентов приводит к ухудшению характеристик сорбентов.

Изобретение относится к области разработки пористых материалов - адсорбентов, в том числе медицинского назначения, косметологии, для решения экологических задач, носителей для ферментов, лекарственных препаратов, биологически активных веществ. Предложен сорбент на основе алюминия с мезо-, макропористой структурой и модифицирующих компонентов - ионов лития с содержанием до 10 вес.% кремнийсодержащего полимера - полиметилсилоксана с содержанием не выше 10%. Модифицирующие компоненты равномерно распределены по грануле сорбента. Насыпная плотность сорбента 0,7-1,15 г/см³ в зависимости от гранулометрического состава исходного оксида алюминия и концентрации модифицирующих компонентов. Сорбент характеризуется повышенной механической прочностью и адсорбционной емкостью в отношении низкомолекулярных токсинов. Наличие лития в структуре придает сорбенту наряду с его детоксицирующими свойствами и психотропные свойства. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Пористый сорбент на основе оксида алюминия, содержащий мезо- и макропоры и модифицирующий кремнийорганический компонент - полимер полиметилсилоксана, отличающийся тем, что модифицирующим компонентом является литийсодержащее соединение с содержанием его в сорбенте до 10 вес.%, при этом содержание кремнийорганического соединения - полиметилсилоксана - составляет не выше 10 вес.%. 2. Сорбент по п.1, отличающийся тем, что насыпная плотность сорбента составляет 0,7 - 1,15 г/см³ в зависимости от гранулометрического состава.