Способ получения анионитов Советский патент 1982 года по МПК C08G77/22 C08J5/20 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНИОНИТОВ

Изобретение относится к синтезу анионообменных материалов на основе кремнийо.рганических соединений, которые могут быть использованы для разделения ионов металлов в -гидрометаллургии, опреснения соленых и солоноватых вод, очистки конденсатов атмосферной, влаги и в качестве катализаторов многих органических реакций.. ,

Известны способы синтеза ионообменных смол трехмерной гидролитической конденсацией дихлорсилалактонов 1 или трихлорсилилдихлорфосфинилдифенила 2.

Синтезированные иониты обладают слабокнслотными катионообменными свойствами.

Известен также способ получения простран ственно-сшитого .полимера путём гидролиза меркаптометилтриэтоксилаиа и последующей конденсации полученного продукта. Синтезированный полимер исполь3|уется ,в качестве катионита .

Однако недостатком известных ионообменников является невысокая обменная емкость и многостадийность способов получения/

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения термостойких анионообменных смол взаимодействием «р€М1нийорганичесжих соединений, содерсжащих iaMMHorpyiraibi (аминосилоксанов) с кремневой кислотой 4. При этом аминосоединения диффундируют в гель или кремневый студень. Конденсацию исходных веществ проводят при 120- 450° С. Процесс протекает с отщеплением спирта и воды, которые отрицательно;влияют на качества конечных йродуктов:

Исходные аминосилоксаны получают

10 хлорированием алкильных грунн органохлорсилана фотохимическим путем или. с помощью сульфурилхлорида в присутствии катализатора: Затем полученный продукт аминируют вторичными или третичными

15 алкиламинами.

Полученные анионообмениики обладают ьшзкой обменной е-мтсостью (0,4-1,0 мгэкв/г).

Недостатками этого способа также яв20ляются сложность синтеза исходных и конечных продуктов, высокая температура процесса (150° С), использов.ание автоклава.

Целью предлагаемого изобретения яв25ляется повыщение емкости . и упрощение процесса синтеза.

.Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что конденсации подвергают фенил - 2,3 - хлорпропоксисилан

30 (ФХПС) и амийоооедикёния, выбранные

из группы, состоящей из полиэтиленполиамина ЩЭПА), полйэтиленимина (ПЭИ), поликсилиленполиамина (ПКПА), при 80- 100° С в течение 0,5-5,0 ч.

Конденсацию ФХПС с полиаминами проводят в четырехгорлой кол1бе, снабженной механической мешалкой, термометрам, капелйной во-ранкой и обратным .холодильником, в среде диметилформамида при 80ь-100° С и мольном соотношении I : 0,75 для ЯША; Ь5 для ПКПА; -I : 3,0 для ПЭЙ в течение 0,5-5,6 ч.

Полученный гель переносят в фарфорювую чашку и отверждают в течение 24 ч (80-120°С). Конечный продукт промываТермическая устойчивость анионнтов в кипящей дистиллированной воде

GOE мг-экв/г по 0,1 н раствору НС1

а б л и ц а 3

Статическая обменная емкость аиионитов №вням некоторыхме аллов

Пример Г. .200 Г ПЭПА (0,75 моль) растворяют в 580 г. диметилформамида, добавляют 280 г (1,0 моль) ФХЦС и прликонденсацию проводят при 80° С в те1чение 5 ч. Реакционную массу выгружают в фарфоровую чашку и отверждают в сушильном Ш1кафу в течение суток при 100° С, Полученный гель размельч:ают, отбирают фракцию с размером гранул 0,25-0,50 мм, обрабатывают 5%-ным раствором щелочи, отмывают дистиллированной водой до нейтральют горячим диметилформамидом для избавления от непрореагировавших компонентов, затем дробят, рассеивают и отбирают фракцию диаметром 0,25-0,50 Мм для дальнейших испытаний.

При этом образуются иониты с высокой статической о;бменной емкостью БД-- 15,5 мг-зкв/г в зависнмости от орироды амина и соотношения исходных компонентов с выходом 95-98%. Аниониты отличаются повышенной химической (табл. 1) и термической устойчивостью (табл. 2); способностью сорбировать ионы некоторых металлов (табл. 3).

Таблица I

Таблица 2

СОЕ мг-экв/г по 0,1 и jiacTBOpy

ной реакции фильтрата. Синтезированный ионит имеет статическую обменную емкость по 0,1 н раствору НС1 .10,6 мг-экв/г, пДотность в гидратированном состоянии 0,9543, в негидратированном состоянии 0,8147 .г/мл, набухаембсть 4,8 мл/г, химическую устойчивость 80%, термическую стойкость 90%, окисляемость 3,4 мг Ог/г.

Пример 2. К 280 г (3,0 моль) ПЭЙ медленно, в течение 40 мин, прикапывают

80 г (1,0 моль) ФХПС. Затем конденсацию проводят в течение 90 мин при 100 С.

Обработку ионита проводят по примеру 1.

.Статическая обменная емкость по 0,1 н. раствору HCI 15,5 мг-экв/г, плотность в гидратированном состоянии 0,9185, в негидратированном состоянии 0,8533 г/мл, набухаемость 2,5 мл/г, химическая устойчивость 80%, те1)мическая стойкость 90%.

Пример 3. К 240 г (1,5 моЛь) ПКПА прикапывают 170 г (1,0 моль) ФХПС и конденсацию проводят в течение 40 мин при 90° С.

Синтез и обработку анионитов проводят по примеру I.

Статическая обменная емкость анйоннта по 0,1 (Г раствору НС1 6,1 мг-экв/г, плотность в гидратированном состоянии 0,9153, в негидратированном состоянии 0,8347 г/мл, набухаемость 2,2 мл/г. Окисляемость 4,5 мг Ог/г, химическая устойчивость 85%, термостойкость 80%.

Полученные предложенным способом аниониты обладают высокими ионообменными свойствами (5,1-15,5 мг-экв/г), химической устойчивостью - синтезированные ионообменные смолы не подвергаются деструкции при обработке их растворами минеральных кислот и щелочей.

Кроме того, предложенный способ позволяет устранить многОстадийность известного способа, т. к. конденсация исходных доступных и дешевых продуктов идет в одну стадию.

С,и1нтези(рованные аниониты ixapomo сорбируют ионы , никеля, меди « поэтому могут быть использованы в гидрометаллургии для извлечения ионов цретныя металлов из растворов и для опреснения соленых и солоноватых вод.

Формула изобретения

Способ получения аннонитов путем конденсации кремннйорганических соединений, отличающийся тем, что, с целью повышения емкости ионитов и упрощения процесса их синтеза, фенил-2,3-хлорпропоксисилан конденсируют с аминосоедииеннем, выбранным из группы, состоящей из полиэтил енимина, полиэтиленполи амина, полйксилиленполиамина, при 80-100° С в течение 0,5-5,0ч,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

4.Патент ГДР № 26662, кл. 39 с, 30, опублик. 1963 (прототип).