N,N-ДИФЕНИЛГУАНИДИНОВАЯ СОЛЬ БИС(ОКСИМЕТИЛ) ФОСФИНОВОЙ КИСЛОТЫ В КАЧЕСТВЕ БИОСТИМУЛЯТОРА АКТИВНОГО ИЛА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК C07C279/18 C02F101/30 C02F3/34 

Изобретение относится к химии фосфорорганических соединений, а именно к N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты формулы I

и способу ее получения, которая может быть использована в качестве биостимулятора активного ила для очистки сточных вод.

Известна соль меламина с ортофосфорной кислотой, используемая в качестве добавок, придающих негорючесть органическим материалам (бумага, дерево, пластмассы и лакокрасочные материалы), см. US патент № 4080501, опубл. 21.03.78, РЖХим 20Н243П (1978).

В качестве антипиренов известен также тримеламинтрифосфат, см. DE патент №3342288, опубл. 23.11.83, РЖХим 5Н170П (1986). В качестве средств для придания огнестойкости полимерным материалам предложены соли диалкилфосфористой кислоты с меламином, см. FR патент №2620119, опубл. 31.03.90, РЖХим 4Н141П (1990).

Недостатком известных солей является то, что они использовались только как добавки, придающие негорючесть органическим материалам и огнестойкость полимерным материалам.

Наиболее близким по технической сущности является меламиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в качестве стимулятора роста растений, см. RU патент №2083568 C1, 10.07.1997; EP 0363321 A1, 11.04.1990; DE 3342288, 30.05.1985, где показано, что меламиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой может быть стимулятором и регулятором развития растений.

Задачей изобретения является синтез N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты, обладающей способностью стимулировать работу активного ила при очистке сточных вод.

Техническая задача решается новым химическим соединением N,N-дифенилгуанидиновой солью формулы I

которая может быть использована в качестве биостимулятора активного ила для очистки сточных вод.

N,N-дифенилгуанидиновую соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты получают взаимодействием N,N-дифенилгуанидина с бис(оксиметил)фосфиновой кислотой в бензоле при нагревании до температуры 70°С, с последующим выделением ее путем фильтрования. Искомый продукт отделяется фильтрованием. Решение технической задачи позволяет увеличить степень очистки сточных вод до 16%.

Для понимания изобретения приведены примеры получения предлагаемого соединения и результаты исследования его в качестве биостимулятора работы активного ила в сточных водах.

Пример 1. 10,60 г бис(оксиметил)фосфиновой кислоты и 20,68 г N,N-дифенилгуанидина помещают в бензол и ведут их взаимодействие при перемешивании и нагревании до температуры 70°С, образующийся осадок отфильтровывают, сушат.

Выход продукта составляет 79%.

Т_пл=184-186°С.

Найдено, %: С 53,42; Н 5,93; N 12,45; Р 9.21;

(C₁₅H₂₀N₃PO₄).

Вычислено, %: С 53,41; Н 5,94; N 12,46; Р 9,20.

Химический сдвиг ядра фосфора в спектре ЯМР-³¹P в области

δ_р=50-54 м.д.

Полосы поглощения ПК-спектра:

1265 см^-1 (Р=O),

1580 см^-1 (NH),

3030 см^-1 (=C-H),

3000-3200 см^-1 ОН-группы.

В спектре ЯМР-³¹Р присутствует синглет в области 52,86 м.д., что доказывает фосфинатную структуру соединения.

Была выявлена концентрационная зависимость работы активного ила при действии биостимулятора. Действие N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты исследовали в широком диапазоне концентраций.

Действие на работу активного ила оказывает N,N-дифенилгуанидиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в диапазоне концентраций 1·10^-2÷1·10^-9 г/л.

Данные по влиянию N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на работу активного ила, степень очистки сточных вод приведены в таблице. Возможность использования ее в качестве биостимулятора активного ила для очистки сточных вод проводят на сточной воде производства ОАО «Казаньоргсинтез». N,N-дифенилгуанидиновую соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в концентрации 1·10^-2 г/л воды помещают в колбу, содержащую 100 мл сточной воды и 100 мл активного ила. Так же проводят контрольные опыты, содержащие то же количество сточной воды и активного ила, но без внесения в них биостимулятора. После определения показания химического потребления кислорода, все колбы (контрольные и с заявляемым биостимулятором) устанавливают на качалку с целью лучшей подачи воздуха. Показания химического потребления кислорода определяют через 1 час, 2 часа, 3 часа, 4 часа.

Примеры 2 и 3 ведут аналогично примеру 1, концентрация биостимулятора указана в таблице.

Таблица Изменение показаний химического потребления кислорода сточной воды, контрольного примера и примера с биостимулятором (N,N-дифенилгуанидиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты) от времени Время, ч Показания химического потребления кислорода, мг О₂/л Контрольный пример Пример 1 при концентрации биостимулятора 1·10^-2 г/л Пример 2 при концентрации биостимулятора 1·10^-8 г/л Пример 3 при концентрации биостимулятора 1·10^-9 г/л 0 2200 2200 2200 2200 1 2200 2200 1031 1031 2 1400 800 619 714 3 1000 600 476 576 4 600 400 276 555 Степень очистки, % 72 82 88 75

Как видно из примеров конкретного выполнения по использованию N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в качестве биостимулятора, заявляемое соединение при концентрации 1·10^-8 г/л обладает до 16% большей степенью очистки по сравнению с контрольным примером.

N,N-дифенилгуанидиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты обладает высокой эффективностью при низких концентрациях, см. таблицу, себестоимость N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты является низкой, вследствие дешевизны и распространенности исходных веществ.

Настоящее изобретение относится к N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты, которую можно использовать в качестве биостимулятора активного ила для очистки сточных вод, и способу ее получения. Способ получения N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты заключается в том, что N,N-дифенилгуанидин подвергают взаимодействию с бис(оксиметил)фосфиновой кислотой в бензоле при 70°С, после чего полученную соль выделяют путем фильтрования.

Технический результат - получение нового вещества, которое позволяет улучшить очистку сточных вод. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. N,N-дифенилгуанидиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты

в качестве биостимулятора активного ила для очистки сточных вод.

2. Способ получения N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты по п.1, заключающийся в том, что N,N-дифенилгуанидин подвергают взаимодействию с бис(оксиметил)фосфиновой кислотой в бензоле при нагревании до температуры 70°С с последующим выделением ее путем фильтрования.