Синтетические ионообменные материалы - Зубаков Л.Б.
Скачать (прямая ссылка):
В последние годы получил широкое развитие метод газофазной радиационно-химической прививки мономеров на поверхности неорганических материалов [241, 242].
В Институте химии силикатов АН СССР разработаны методы модификации неорганических материалов с помощью ультразвука, термоудара, УФ-излуче-ния [243, 244].
Разработан механо-химический метод прививки мономеров и полимеров к поверхности минеральных носителей [245].
Если привитой полимер содержит функциональную группу, то получаемый в результате прививки продукт может быть использован в качестве сорбента. Функциональные группы, способные к ионному обмену, могут быть введены также в результате дальнейших химических превращений.
Для получения сорбентов, содержащих в своем составе минеральную частицу, предлагалось [246] проводить сополимеризацию мономеров в присутствии различных неорганических веществ — талька, каолина, сажи, асбеста, силикатов и др. Для повышения смачиваемости неорганических веществ органическими мономерами твердые добавки следует предварительно гидрофобизировать алкилхлорсиланами.
102
Однако этот метод не обеспечивает образования химической связи между полимером и наполнителем, и в процессе эксплуатации подобных сорбентов полимерная пленка «вымывается» с поверхности неорганического носителя.
Казаков, Карпов и др. [247] разработали метод по* лучения так называемых ферроцианидноорганических ионитов (ФЦОИ), обладающих высокой плотностью, пригодных для использования в процессах сорбции с движущимся слоем. Метод их получения состоит в присоединении комплекса [Fe(CN)6]4_ к функциональным (аминным) группам ионообменной смолы, а ион меди присоединяется к ионам ферроцианида и находится во внешней координационной сфере. Образование химической связи и состав ФЦОИ авторы исследовали методами ИК-спектроскопии, ЭПР и ЯМР.
В последнее время в процессах электромагнитной сепарации применяются иониты с ферромагнитными свойствами [248].
Неймарк и Чертов [249, 250] получили минерально-органические продукты путем взаимодействия силикагеля и аэросила с дибензилдихлорсиланом и последующего сульфирования серной или хлорсульфо-новой кислотой. Полученные продукты обладали свойствами сильнокислотных ионитов.
Эти же авторы при взаимодействии силикагелей с аминоспиртами получили продукты, обладающие основными свойствами.
Были получены катиониты на основе силикагеля и сульфированного бензилтрихлорсилана, емкость которых достигала 1 мг-экв/г [251]. Эти катиониты имели высокую термическую стойкость (выше 300 °С).
Чуйко и др. [240, 252] синтезировали минеральноорганические продукты со слабокислотными свойствами путем сополимеризации олефиноорганокремне-земов с акриловой и метакриловой кислотами. Полная статическая емкость полученных продуктов составила 1,4—3,3 ммоль/г.
Аналогичным путем были получены минеральноорганические иониты путем прививки на винилзаме-щенный силикагель таких мономеров, как акриловая и метакриловая кислоты, калиевая соль стиролсуль-фокислоты, 2- и 4-винилпиридины, п-аминостирол.
103
В нейтральных растворах емкость полученных сорбентов составляла 0,4—2,4 мг-экв/г [253].
Радиационно-химической привитой полимеризацией из газовой фазы были получены следующие минерально-органические продукты: крупнопористый силикагель — стирол, белая сажа — стирол, аэросил — стирол, кремнеземное стеклянное волокно — стирол, силикагель — акриловая кислота, белая сажа — акриловая кислота, оксид циркония— дихлорангидрид ви-нилфосфиновой кислоты, силикагель — винилпиридин и др. [254].
Материалы, содержащие привитой полистирол, подвергали сульфированию или хлорметилированию с последующим аминированием. Привитой полиди-хлорангидрид винилфосфиновой кислоты гидролизовали водой, поливинилпиридин подвергали алкилиро-ванию. В случае полиакриловой кислоты получались готовые минерально-органические сорбенты.
Коршак и Зубакова с соавторами опробировали различные методы получения пиридинсодержащих минерально-органических ионитов [255, 256]. Практическое значение могут иметь методы газофазной радиационно-химической привитой полимеризации ви-нилпиридинов к поверхности минеральных носителей [257, 258] и химической прививки мономеров к поверхности носителей, предварительно обработанной непредельными органосилоксанами, а также механо-химический метод прививки поливинилпиридинов. Показана возможность практического использования полученных минерально-органических сорбентов в различных областях: для извлечения иода из буровых вод, для разделения лекарственных препаратов методом жидкостной хроматографии, в качестве стабилизирующих лигандов при иммобилизации ферментов.
Мелкодисперсные минерально-органические сорбенты, полученные механохимическим методом прививки поливинилпиридина к аэросилу, могут быть использованы в качестве намывных фильтров при очистке вод.
Минерально-органические сорбенты обладают целым рядом ценных свойств по сравнению с обычными и макропористыми ионитами. Они совмещают преиму-
104
щества сорбентов органической и неорганической природы.
Варьируя типы подложек и мономеров, можно получать минерально-органические сорбенты с разнообразными свойствами. Они имеют высокую скорость установления ионообменного равновесия благодаря отсутствию диффузии внутрь зерна и' доступности функциональных групп. Значительно облегчена их регенерация. Высокая скорость процессов сорбции и регенерации на минерально-органических сорбентах позволяет значительно увеличивать скорости потоков растворов, протекающих через колонку.
