Международный
научный журнал

Синтез комплексообразующего ионита на основе гидролизованного полиакрилонитрила


Synthesis of the complex-forming ionite based on hydrolysed polyacrylonitrile

Цитировать:
Синтез комплексообразующего ионита на основе гидролизованного полиакрилонитрила // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Эшкурбонов Ф.Б. [и др.]. 2018. № 7(49). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/6115 (дата обращения: 23.08.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

В статье изучен процесс получения амфолита на основе гидролизованного полиакрилонитрила (ГИПАН) и мочевины. Исследовано влияние температуры, соотношение исходных веществ и природы растворителя на процесс сшивки ГИПАН. Приведены основные физико-химические характеристики полученного амфолита.

ABSTRACT

The article studied the process of obtaining Ampholyte is hydrolyzed polyacrylonitrile-based (GIPA) and urea. The effect of temperature, the ratio of the starting materials and the nature of the solvent on the crosslinking process. The main physico-chemical characteristics of the resulting ampholyte.

 

Ключевыеслова: ионит, гидролизованный полиакрилонитрил (ГИПАН), эпихлоргидрин, сшивка, динамическая обменная емкость, сорбция, поглощение ионов.

Keywords: ion exchanger, hydrolyzed polyacrylonitrile (GIPAN), epichlorohydrin, cross-linking, dynamic exchange capacity, sorption, ion absorption.

 

Иониты в большинстве случаев получают из сложных смесей полифункциональных соединений неконтролируемого состава. Помимо не вступивших в реакцию исходных мономеров в их состав входят олигомеры с неодинаковым числом звеньев, различным содержанием и взаимным располо­жением функциональных реакционноспособных групп.

Комплекситы, полученные путем полимер­аналогичных превращений различных сополимеров, обладают рядом недостатков, к которым следует отнести невысокую механическую прочность и осмотическую стабильность зерна, неравномерность распределения ионогенных групп в зерне полимера, появление побочных групп и сшивок в результате химических превращений [3].

Нами была предпринята попытка получения амфотерных ионообменных комплекситов путем полимераналогичных превращений, направленных на регулирование свойств ионитов и придание им улучшенных показателей.

Изучена закономерность образования амфолита путем сшивки ГИПАНа в присутствии сшивающего агента и различных аминов, а также исследовано влияние различных факторов на процесс сшивки: температуры реакции, соотношения исходных веществ и природы растворителя.

Процесс сшивки ГИПАН изучали при темпе­ратуре 70, 80, 90 и 100оС. При этом устанавливали продолжительность реакций, удельный объем амфолита в воде и величину статической обменной емкости (СОЕ) по 0,1 н раствору NaOH. Данные приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Влияние температуры сшивки на свойства амфолита

Температура реакции t, оС

Продолжительность реакции τ, час

Удельный объем набухшего в воде амфолита в Na-форме,

мл/г

СОЕ, по 0,1 н

р-ру NaOH

мг-экв/г

1.

70

5

7,5

3,3-3,9

2.

80

4,5-5

6,0

3,9

3.

90

3-3,5

6,5-6,8

4,2

4.

100

3

5,4

4,8-5,0

 

Из данных табл. 1 следует, что при температуре 70оС продолжительность реакции сшивки составляет 5 часов, обменная емкость амфолита – 3,3-3,9 мг-экв/г. Это объясняется малой активностью реагирующих веществ при данной температуре. С повышением температуры реакции до 100оС процесс сшивки протекает бурно, и время реакции снижается до 3 часов, однако величина обменной емкости и набухаемость амфолита также снижаются. Это, по-видимому, связано с тем, что при данной температуре структура получаемого амфолита становится более плотной, вследствие чего затрудняется подвижность ионогенных групп.

Процесс сшивки связан с возникновением цвиттер-иона в результате взаимодействия аминогруппы с эпоксидной группой.

Данные о составе полученных ионитов приведены в предыдущих работах [2].

Для изучения влияния среды набухания были использованы различные растворители, такие как ацетон, дихлорэтан, этиловый спирт, диметилформамид (ДМФА) и треххлористый фосфор (табл. 2). При использовании ацетона, дихлорэтана и этилового спирта наблюдаются низкие значения обменной емкости, а ДМФА-свойства амфолита улучшаются, однако наилучшие результаты получены при использовании треххлористого фосфора, который, проникая вглубь частиц, значительно расширяет молекулярную сетку и облегчает процесс фосфорилирования.

Таблица 2.

Влияние растворителей на предварительную набухаемость амфолита

Растворитель

Набухаемость амфолита в растворителе, мл/г

СОЕ по 0,1 н раствору NaCl, мг-экв/г

Удельный объем амфолита в воде, мл/г

Ацетон

3,5-3,8

3,0-3,2

2,6

Бензол

3-3,5

3

2,6

Дихлорэтан

3,5-4,0

3,7

2,7

Толуол

3,4-3,6

2,9-3,0

2,6

ДМФА

3,7-3,9

4,2-4,6

2,8-3,2

Этиловый спирт

3,2-3,6

3,8

2,7

Треххлористый фосфор

4,0-4,8

4,5-5

3,5-3,8

NaOH 10%-ная

3-3,3

3-3,2

2,6-2,8

NaOH 25%-ная

3,2-3,5

2,8-3

2,8

 

С целью выяснения влияния структуры и свойств исходного амфолита на структуру и свойства амфотерных ионитов с высокими показателями было изучено влияние соотношения исходных веществ.

Для получения амфолита с различным числом поперечных связей были синтезированы различные образцы ионитов. Процесс проводили при мольном соотношении реагирующих веществ: эпихлоргидрина и ГИПАН от 1:1 до 1:2 соответственно.

Эпихлоргидрин при взаимодействии с мочевиной и ГИПАНом является не только сшивающим агентом, но также и мостикообразователем, и от его концентрации зависят основные сорбционные и физико-химические свойства полученного амфолита.

Результаты исследований влияния количества эпихлоргидрина на свойства амфолита приведены в табл. 3.

Таблица 3.

Основные физико-химические характеристики амфолита, полученного при различных мольных соотношениях эпихлоргидрина, ГИПАНа и мочевины

Мольное соотношение мономера

Удельный объем набухшего в воде амфолита в ОН-форме, мл/г

СОЕ (мг∙экв/г) по 0,1 н раствора,

рН = 5–6.

 

NaOH

NaCl

CuSO4

NiSO4

Na2MoO4

1 : 1:1

7-7,5

5

5,5-6

1,9

1,8

3,1

1 : 1,25:1

7,2-7,5

5,5-6

6,5

1,9-2,1

1,88

3,2

1 : 1,5:1

6,5-7

4,5

3,6

1,8

1,4

2,4

1 : 2:1

6-6,8

4,3

3,6

1,6

1,5

2,4

 

Из табличных данных видно, что с увеличением содержания количества эпихлоргидрина обменная емкость постепенно снижается. Это можно объяснить уменьшением радиуса пор амфолита, где появляются геометрические препятствия для диффузии ионов, а также уменьшение набухаемости.

Скорость ионного обмена полученного амфолита определяли в статических условиях поглощением ионов натрия из 0,1 н раствора едкого натра. Для сравнения использовали литературные данные [4] по установлению скорости равновесия на катионитах поликонденсационного и полимеризационного типа: сульфокатионитов КУ-2-8, КУ-36, КУ-1 и карбоксильного катионита КБ-4П-2 и анионитов АН-1, АН-31, АВ-17-8, ЭДЭ-10П, АН-36, АН-63 на основе эпихлоргидрина, аммиака и ПЭПА [1].

 

Рисунок. Кинетика сорбции ионов Na+ амфолитом из 0,1 н раствора NaOH

 

Результаты показывают, что за 60 минут протекания процесса ионного обмена наблюдается определенная степень насыщения ионитов. Исследованные иониты по степени сорбции можно расположить в следующий ряд: М+ ЭХГ+ГИПАН > КУ-2-8 – 1 > КУ-36 > ЭДЭ-10П > КУ-1> КБ-4П-2.

Основываясь на проведенном исследовании, можно считать, что полученные соединения могут применяться как сорбенты для сорбции цветных и благородных металлов.

 

Список литературы:
1. Гребенюк В.Д., Мазо А.А. Обессоливание воды ионитами. – М.: Химия, 1980. – 256 с.
2. Изучение физико-химических свойств синтезированного комплексо-образующего анионита / А.Т. Джали-лов и др. // Узб. хим. журн. – 2013. – № 1. – С. 10-12.
3. Салдадзе К.М., Копылова-Валова В.Д. Комплексообразующие иониты. – М.: Химия, 1980. – 336 с.
4. Таджиходжаев З.А. Разработка ионообменных и композиционных материалов многофункционального назначения на основе вторичных продуктов производств и технологии их получения: Автореф. дисс. д-ра техн. наук. – Ташкент, 2002. – 381 с.

 

Информация об авторах:

Эшкурбонов Фуркат Бозорович Eshkurbonov Furkat

старший научный сотрудник-исследователь, Термезский государственный университет, Узбекистан, Термез

Senior Research Fellow, Termez State University,Uzbekistan,Termez


Тураев Хайит Худайназарович Turaev Hayit

д-р хим. наук, профессор, Термезский государственный университет, 190111, Республика Узбекистан, г. Термез, улица Ф. Ходжаева, 43

doctor of chemical sciences, professor, Termez State University, 190111, Republic of Uzbekistan, Termez, F.Hojayev str., 43


Чориева Нигора Бароталиевна Nigora Chorieva

преподаватель Термезского филиала Ташкентского государственного технического университета имени И. Каримова, 732000, Республика Узбекистан, г. Термез, ул. И. Каримов, 288а

Teacher of Termez branch of Tashkent State Technical University named after I. Karimov, 732000, Republic of Uzbekistan, Termez, I. Karimov St., 288a


Абдувалиева Муқаддам Жуманазаровна Mukaddam Abduvalieva

преподаватель Термезского филиала Ташкентского государственного технического университета имени И.Каримова, 732000, Республика Узбекистан, г. Термез, ул. И. Каримов, 288а

teacher of Termez branch of Tashkent State Technical University named after I. Karimov, 732000, Republic of Uzbekistan, Termez, I.Karimov St., 288a


Эшкурбонова Муниса Бозоровна Munisa Eshkurbonova

преподаватель, Термезский государственный университет, 190111, Респ. Узбекистана, Сурхандарьинская обл., г. Термез, ул.Ш. Дарвоза дом 17б

teacher, Termez State University, 190111, Rep. Uzbekistan Surhondarinskaya region, Termez, ul.Sh. Darvoza house 43 


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.