СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АМФОТЕРНОЙ ИОНООБМЕННОЙСМОЛЫ Советский патент 1966 года по МПК C08F230/02 

Известен способ получения амфотерной ионообменной смолы сополимеризацией 2-метил-5-винилпиридина, метакриловой кислоты, стирола и дивинилбензола.

Предложен способ получения новой амфотерной смолы сополимеризацией 2-метил-5-винилпиридина, фумаровой кислоты и дивинилбензола. Использование ненасыщенной трансдикарбоновой кислоты, не образующей гомополимера, позволяет получить амфотерный ионит, отличающийся регулярным расположением ионогенных групп (отсутствием повторяющихся фумаратных звеньев вплоть до получения смолы почти со строгим чередованием основных и кислотных групп).

Такой регулярный характер расположения карбоксильных и аминных групп и амфотерность смолы представляют интерес при сорбции дииолярных и других органических ионов, (белки, полипентиды, антибиотики и др.). Полученная смола проявляет также удовлетворительные сорбционные свойства при поглощении ионов металлов переменной валентности.

Синтез смолы осуществляют путем сополимеризации в растворителе (метаноле) 2-метил-5-винилпиридина (МВП), фумаровой кислоты (ФК) и дивинилбензола (ДВБ) в присутствии динитрила азоизомасляной кислоты (ДИНИЗ), взятых в соотнощении

МВП-ФК, равном 1,5:3 (моль); ДВБ 7,515 вес. о/о; ДИНИЗ 0,5 вес. о/о от суммы трех мономеров; концентрации мономеров в растворе 50-70о/о. Процесс ведут в запаянных, продутых азотом, ампулах при 70°С в течение 40 час.

Выход продукта 85-92о/о от веса загруженной смеси мономеров. Полученные в результате реакции смолы

представляют собой твердые стекловидные бесцветные или слегка желтоватые гранулы неправильной формы, набухающие в воде, спиртах, кислотах и щелочах, не набухающие в неполярных жидкостях. Строение смол может быть выражено следующей общей формулой

-(По-ЙН-

20

25

-CH-CHg

Суммарная полная обменная емкость смол ПОЕ 8,5-9,4 мг экв/г; обменная емкость по кислотным группам по 0,1 н. NaOH- OEcooH 3,3-v-4,9 мг-экв1г обменная емкость по основным группам по 0,1 н. НС1 -OEN 4,4-6,1 мг-кв/г. Коэффициент набухания (объемный) Кк для смол: в НгО 1,5-2,0; в 0,1 н. НС1 3,3-5,5; в 0,5 н. NaOH 2,9-4,0. Насыпной вес 0,59-0,75 г/мл.

По сорбируемости ионов металлов (Cu2+, Cd2+, Zn2+) смолы близки к лучшим из описанных в литературе.

Пример 1. Смесь из 27,18 г (0,567 моль) свежеперегнанного МВП, 8,82 г (0,189 моль) ФК, 4 г (0,078 моль) ДВБ, 0,2 г (0,5 вес. о/ от суммы трех мономеров) ДИНИЗ и 40,2 г метанола (с учетом чистоты исходных продуктов) загружают в стеклянную ампулу в токе азота. Через 3-5 мин после нагревания при 70°С в водном термостате и интенсивном встряхивании образуется гомогенный раствор; через 20-30 мин - прозрачный упругий гель и через 40 час - прочный твердый блок.

Смолу дробят, подсушивают в течение 3- 4 час для удаления остатков летучих, обрабатывают 10-кратным количеством 5«/о-ной НС1 в колбе с обратным холодильником и мешалкой на кипяш,ей водяной бане в течение 2,5- 3 час, отмывают на воронке Бюхнера горячей дистиллированной водой до слабокислой реакции. Затем продукт исчерпывающе обрабатывают Зв/о-ным NaOH и вновь отмывают водой до нейтральной реакции. От избытка электролита смолу можно очистить также в высоковольтном электродиализаторе при напряжении 1000-1500 в. Последний метод дает гарантию получения амфотерной формы смолы высокой степени чистоты. Очищенную тем или иным способом смолу сушат на воздухе и хранят в воздушно-сухом состоянии в закрытой таре. Воздушно-сухая смола содержит еще 7-109/0 влаги. Выход продукта 89%Состав смолы по мономерам, определенный расчетом, исходя из содержания азота и кислорода: Х 69,8%; ,0%; Z 11,1%.

n ,68, где rt

среднее число пиридиниевых звеньев, расположенных между фумаратными.

Элементарный состав смолы:

Найдено: С 74,13; Н 7,24; N 8,10; 73,62; 7,70; 8,26.

Вычислено: С 74,5; Н 6,80; N 8,19 (для найденных X, Y, Z).

Коэффициент набухания (объемный) /С,,: НгО- 1,6; 0,1 н. HCI - 4,3; 0,1 н. NaOH-3,0.

Сорбция ионов металлов переменной валентности из 0,01М растворов хлоридов этих металлов в зависимости от рН.

где а - количество сорбированного

иона в мг же

b - количество сорбированного иона в о/о от веса смолы.

Пример 2. Смесь из 2,68 г (0,282 моль) ФК, 4,25 г (0,435 моль) МВП, 1,22 г (15 вес. %) ДВБ, 0,04 г (0,5 вес. о/о от суммы трех мономеров), ДИНИЗ и 3,52 г метанола загружают в ампулу в токе азота. Через 10- 15 мин после нагревания при 70°С и энергичном встряхивании образуется гомогенный раствор; через 15-20 мин нетекучий гель; через 40 час твердый блок. Продукт дробят, получают неправильной формы стекловидные гранулы. Смолу подвергают последовательной обработке и очистке аналогично приведенным в примере 1. Выход 85р/о.

Состав смолы по мономерам: ,5o/oi; ,8%; ,9%

n f 1,79.

Элементарный состав смолы.

Найдено, о/,,: С 71,61; Н 6,78; N 6,17; 71,36; 7,80; 6,26.

Вычислено, %: С 71,5; Н 6,3; N 6,22 (для найденных X, Y, Z)

Коэффициент набухания смолы: Н2О-1,8; 0,1н. НС1-3,5; 0,1н, NaOH-3,3.

Предмет изобретения 56

нилбензола отличающийся тем, что, с целью ским ионам, в качестве ненасыщенной кислосоздания смолы, селективной по органиче-ты применяют фумаровую кислоту.

186132