Синтез новых сорбентов на основе поливинилхлорида, модифицированного диэтиламином

АННОТАЦИЯ

Синтезирован новый сорбент путем модифицирования поливинилхлорида диэтиламином, и исследована структура полученного сорбента методом ИК-спектроскопии. С помощью ИК-спектроскопии и результатов элементного анализа установлена структура модифицированного диэтиламином поливинилхлорида.

ABSTRACT

New sorbent synthesized by modifying polyvinyl diethylamine and investigated sorbent structure obtained by IR spectroscopy. The structure of modified polyvinyl chloride with diethylamine is proposed as a result of the obtained data of IR spectroscopy and elemental analysis.

Ключевые слова: поливинилхлорид, диэтиламин, модификация, сорбент, полимер, диметилформамид.

Keywords: polyvinyl chloride, diethyl amine, modification, sorbent, polymer, dimethylformamide.

Введение

Ионообменные материалы широко используются в различных областях деятельности человека, в частности, таких как фармацевтика, нефтехимия и гидрометаллургия, водоподготовка. Одним из важных направлений является использование ионообменников при очистке природных и сточных вод от ионов тяжелых и токсичных металлов, а также биологически активных веществ. Одним из способов получения новых полимерных материалов с желаемыми физико-химическими свойствами является модификация существующих полимеров. В частности, представляет интерес получение ионообменников из широко используемых в народном хозяйстве полимеров путем модификации материалов на основе поливинилхлорида. Модификация поливинилхлорида изучалась в органических средах, водных растворах, суспензиях [3]. Несмотря на большой ассортимент промышленных марок сорбентов, многие из них обладают рядом недостатков, которые ограничивают возможности и сферы их применения. Для улучшения кинетических и сорбционных свойств сорбентов целесообразно осуществлять их синтез из многофункциональных соединений, содержащих электронодонорные функциональные группы [1].

Взаимодействием гранулированного поливинилхлорида с полиэтиленполиамином синтезирован новый анионит. Определены его физико-химические параметры. На примере сорбции ионов Cr (VI) изучены анионообменные свойства полученного ионита. При испытании данного сорбента в технологических условиях было установлено, что он не теряет своих сорбционных свойств при десятикратном использовании [2].

Получена гетерогенная катионообменная мембрана на основе поливинилхлорид-стирол-бутадиен-каучука. Для улучшения осмотических свойств мембраны было добавлено 5 % Fe₂NiO₄, а проницаемость для двухвалентных ионов улучшилась с увеличением концентрации добавки. Модифицированные мембраны показали более высокую проницаемость для двухвалентных ионов, чем для одновалентных [4].

Эти работы показывают актуальность проблемы получения новых сорбционных материалов на основе поливинилхлорида.

Целями данного исследования являются получение модифицированного диэтиламином поливинилхлоридного сорбента и изучение его структуры методами ИК-спектроскопии и элементного анализа.

Экспериментальная часть

Модификация поливинилхлорида диэтиламином

 6,25 г (0,1 моль) раствора поливинилхлорида и 35 мл диметилформамида вносили в трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, при нагревании по каплям добавляли 7,3 мл (0,1 моль) диэтиламина и перемешивали при 60 °C. Затем температуру поднимали до 80–90 °C. После перемешивания еще в течение 1–1,5 ч при этой температуре образовывалась твердая смолистая масса, которую переносили в фарфоровую посуду, сушили в сушильном шкафу при температуре 50–55 °C в течение 5 часов. Высушенный полимер измельчали ​​в порошок, и вещества с низкой молекулярной массой промывали 5%-ным водным раствором едкого калия, а затем отмывали дистиллированной водой до значения pH, близкого к нейтральному (индикатор фенолфталеин). Отмытый сорбент, представляющий собой гелеобразное вещество желто-коричневого цвета, сушили на воздухе. Было получено 8,71 г сорбента с влажностью 12 %. Выход реакции – 88 %. Полученный сорбционный материал частично набухает в воде, не растворяется в органических растворителях.

Результаты исследований и их обсуждение

Образцы синтезированных сорбентов, запресоованные в таблетку с KBr, исследованы методом ИК-спектроскопии с использованием ИК-Фурье спектрометра SHIMADZU (Япония) (диапазон – 400–4000 см^–1, разрешение – 4 см^–1). Интерпретация спектров проводилась с использованием базового программного обеспечения, реализующего автоматическое измерение спектров, имеющего средства графического отображения спектров и их фрагментов и формирующего работу с библиотекой спектров пользователя (рис. 1).

Рисунок 1. ИК-спектр синтезированного сорбента

В ИК-спектре полученного комплексообразующего сорбента частоты колебаний наблюдались в ν_as(CH₃) 2978 см^–1, (CH₂) 2945 см^–1, (CH₂) + (СN) 1662 см^–1, δ_s (N-CH₂) 1425 см^–1, (CH₂) 1334 см^–1, ν(C-O) 1024 см^–1, ν(PОС) 956 см^–1 областях. И это доказывает модифицирование поливинилхлорида с диэтиламином.

Для подтверждения химического состава синтезированного сорбента на базе Центра перспективных технологий Министерства инновационного развития Республики Узбекистан был проведен элементный анализ, результаты которого представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты элементного анализа синтезированного сорбента (масса сорбента – 65 мг)

Как следует из таблицы, поливинилхлоридная матрица модифицирована с диэтиламином и получен комплексообразующий сорбент. Предполагаемую структуру модифицированного поливинилхлорида с диэтиламином можно представить следующим образом:

Заключение. В результате проведенных исследований отработана методика получения сорбционного материала путем модифицирования поливинилхлорида диэтиламином. Химический состав и предполагаемая структура сорбента установлены с использованием методов элементного анализа и ИК-Фурье спектроскопии.

Список литературы:

1. Касимов Ш.А., Тураев Х.Х., Джалилов А.Т. Синтез сорбента на основе ди-(2-аминоэтила)-дитиофосфата калия и эпихлоргидрина // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. – 2017. – № 9 (39) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/5107.
2. Мухамедиев М.Г., Бекчанов Д.Ж., Сагдиев Н.Ж. Синтез и физико-химические свойства анионобменного сорбента на основе поливинилхлорида // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. – 2016. – № 10 (28) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/3714.
3. Inamuddin, Tauseef Ahmad Rangreez and Abdullah M. Asiri. Applications of Ion Exchange Materials in Chemical and Food Industries // Springer Nature Switzerland AG. – 2019. – P. 11–258.
4. Preparation and characterization of ion-selective polyvinyl chloride based heterogeneous cation exchange membrane modified by magnetic iron–nickel oxide nanoparticles / S.M. Hosseini, S.S. Madaeni, A.R. Heidari, A. Amirimehr // Desalination. – 2012. – Vol. 284. – P. 191–199.