способ получения многоцелевого органоминерального сорбента на основе клиноптилолита и органического полимера

Формула изобретения

1. Способ получения многоцелевого органоминерального сорбента на основе клиноптилолита и органического полимера, включающий модифицирование клиноптилолита водным раствором органического полимера и эпихлоргидрином, отличающийся тем, что клиноптилолит пропитывают 10 - 16%-ным водным раствором смеси органического полимера и эпихлоргидрина при их мольном соотношении (1 - 10) : 1, затем удаляют избыток пропиточного раствора фильтрованием до получения влажного сорбента, после чего полученный сорбент промывают раствором щелочи концентрации 10 - 15%, а потом водой с последующей сушкой горячим воздухом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического полимера используют полигексаметиленгуанидин, или полиэтиленимин, или их сополимеры состава 4 : 1 и 1 : 4.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к получению органоминеральных сорбентов, позволяющих решать ряд экологических задач, таких как комплексная очистка воды от загрязняющих катионов и анионов некоторых органических веществ: нефтепродуктов, пестицидов, ПАВ и др., с одновременным ее обеззараживанием.

Известен способ получения органоминерального анионита путем обработки макропористого кремнезема азотсодержащим полимером, в качестве которого используют раствор поли-1,3-бис- (диметиламинизопропилметакрилат) в этаноле с молекулярным весом 7000-7800 (Авт. св. СССР N 1398901, 1988).

Обработку макропористого кремнезема ведут при 15-25^oC в течение 2 ч. Продукт отфильтровывают, промывают и высушивают при 100^oC. Концентрация аминогрупп, способных к обмену в этом органоминеральном сорбенте, не превышает 105-130 мкмоль/г. Получается прочное покрытие, не требующее дополнительной сшивки.

Однако полученный таким образом сорбент не имеет катионообменных и бактерицидных свойств.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения многоцелевого органоминерального сорбента на основе клиноптилолита (КЛП) и органического полимера, включающий трехстадийную последовательную обработку КЛП 33%-ным водным раствором полигексаметиленгуанидина (ПГМГ), безводным эпихлоргидрином (ЭХГ) и, наконец, 30%-ным водным раствором едкого натра. При этом каждая из перечисленных стадий имеет продолжительность от 8 ч до суток и должна сопровождаться многократным перемешиванием сорбента. (Пат. РФ N 2050971, БИ N 36, 1995). К недостаткам известного способа относятся: высокая концентрация ПГМГ, используемого для пропитки КЛП, что приводит к значительным затратам этого полимера и, кроме того, существенно затрудняет отмывку готового сорбента от водорастворимой фракции полиэлектролита.

Обработка на второй стадии процесса сорбента 100%-ным эпихлоргидрином обладает высокой степенью вредности, поскольку этот реактив относится к веществам 1 класса опасности.

Наконец, многостадийная технология с длительными механическими воздействиями на сорбент, приводит к значительному истиранию исходных гранул с потерей мелких фракций при промывках.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в упрощении технологии процесса, удешевлении его и повышении качества конечного продукта.

Для достижения технического результата в способе получения многоцелевого органоминерального сорбента на основе клиноптилолита и органического полимера, включающем модифицирование клиноптилолита водным раствором органического полимера и эпихлоргидрином, клиноптилолит пропитывают 10-16%-ным водным раствором смеси органического полимера и эпихлоргидрина при их мольном соотношении (1-10): 1, затем удаляют избыток пропиточного раствора фильтрованием до получения влажного сорбента, после чего полученный сорбент промывают раствором щелочи концентрации 10-15%, а потом водой с последующей сушкой горячим воздухом. В качестве органического полимера используют полигексаметиленгуанидин, или полиэтиленимин, или их сополимеры состава 4:1 и 1:4

Сущность изобретения поясняется следующим образом.

Модифицирование КЛП проводят в одну стадию путем пропитки минимальным объемом (1/3 от объема КЛП) 10-16%-ного водного раствора смеси ПГМГ с ЭХГ при их мольном соотношении (1-10): 1.

Использование водного раствора смеси ПГМГ с ЭХГ обеспечивает равномерность смешения этих двух реагирующих между собой компонентов, тем самым достигается оптимальная степень подшивки водорастворимого ПГМГ в нерастворимую анионообменную смолу, равномерно покрывающую зерна КЛП.

Промывка модифицированного сорбента щелочью завершает процесс подшивки и обеспечивает очень низкую степень смывания ПГМГ с полученного сорбента.

Использование полиэтиленимина (ПЭИ) в сочетании с ЭХГ в качестве модификатора КЛП имеет следующие преимущества: благодаря более высокой концентрации катионных (аминных) группировок достигается более высокая анионообменная емкость сорбента.

Использование сополимеров ПГМГ и ПЭИ позволяет одновременно с высокой биоцидностью получить высокую анионообменную емкость сорбента.

Использование более низкой концентрации водного раствора органических полимеров позволяет в 2 раза снизить при модификации расход дорогостоящих полимеров, а также общее количество полимеров, смываемых при промывке и эксплуатации сорбента.

Важным свойством модифицированного сорбента является его способность к регенерации анионо- и катионообменных свойств после отработки сорбента. Экспериментально установлено, что после 7 циклов "сорбция- регенерация" ни ионообменные, ни антибактериальные свойства сорбента не претерпевают изменений. Катионообменная емкость КЛП в ходе модификации практически не изменяется по абсолютной величине, хотя сам процесс катионного обмена после модификации замедляется.

Электронно-микроскопическое исследование модифицированного сорбента свидетельствует о том, что пленка органического полимера равномерно покрывает поверхность минерального сорбента. Это обстоятельство обеспечивает существенное упрочнение зерен КЛП в процессе модификации.

Полученный сорбент проявляет высокую селективность к тяжелым металлам, ионам стронция и цезия, а также к металлам, находящимся в анионной форме, например арсенатам, хроматам, фосфатам и др.

Модифицированный сорбент хорошо поглощает из воды (на уровне активированного угля) некоторые органические примеси: нефтепродукты, ПАВ, пестициды и может быть использован для эффективной комплексной очистки от нормируемых загрязнений в водоочистных сооружениях, плавательных бассейнах, индивидуальных фильтрах, а также в качестве геохимических барьеров.

Пример конкретного выполнения.

Способ осуществляется следующим образом. Сухой КЛП обрабатывают 1/3 объема пропиточного раствора, содержащего 13% ПГМГ, 3% ЭХГ, 84% воды. Обработку проводят в бетономешалке или на нутч-фильтре. Последнее предпочтительнее, поскольку пропитка завершается тщательным удалением избытка пропиточного раствора, который после соответствующего укрепления может быть использован повторно. Пропитанный сорбент промывают разбавленным раствором щелочи концентрации 15%, а затем водой и высушивают горячим воздухом.

В приводимой таблице проанализировано влияние условий модифицирования цеолита на свойства полученных (модифицированных) сорбентов.