RU2373998C2 - Method of producing cationite - Google Patents
Method of producing cationite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2373998C2 RU2373998C2 RU2007141427A RU2007141427A RU2373998C2 RU 2373998 C2 RU2373998 C2 RU 2373998C2 RU 2007141427 A RU2007141427 A RU 2007141427A RU 2007141427 A RU2007141427 A RU 2007141427A RU 2373998 C2 RU2373998 C2 RU 2373998C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ozone
- metal ions
- rubber
- cation exchange
- exchange resin
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 36
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims abstract description 36
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 10
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 claims description 18
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 13
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 5
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 5
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- -1 mercury ions Chemical class 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N tert‐butyl hydroperoxide Chemical compound CC(C)(C)OO CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 2
- QSKPIOLLBIHNAC-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-acetaldehyde Chemical compound ClCC=O QSKPIOLLBIHNAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VJOWMORERYNYON-UHFFFAOYSA-N 5-ethenyl-2-methylpyridine Chemical compound CC1=CC=C(C=C)C=N1 VJOWMORERYNYON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical group C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 description 1
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- IMBKASBLAKCLEM-UHFFFAOYSA-L ferrous ammonium sulfate (anhydrous) Chemical compound [NH4+].[NH4+].[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O IMBKASBLAKCLEM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 150000002432 hydroperoxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 125000002081 peroxide group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения катионита, который может быть использован в химической и металлургической промышленности для очистки сточных вод от ионов ртути.The invention relates to a method for producing cation exchange resin, which can be used in the chemical and metallurgical industries for the treatment of wastewater from mercury ions.
Известен способ получения катионита путем алкилирования монохлорацетальдегидом привитого сополимера целлюлозы с поли-2-метил-5-винилпиридином с последующим окислением альдегидных групп до карбоксильных. (Короткова А.Я., Кряжев Ю.Г., Роговин З.А. [Целлюлоза и ее производные] // Высокомолекулярные соединения - 1964. - N 6).A known method of producing cation exchange resin by alkylation with monochloroacetaldehyde of a grafted copolymer of cellulose with poly-2-methyl-5-vinylpyridine, followed by oxidation of the aldehyde groups to carboxyl. (Korotkova A.Ya., Kryazhev Yu.G., Rogovin Z.A. [Cellulose and its derivatives] // High-molecular compounds - 1964. - N 6).
Недостатками предложенного метода являются значительное количество образующегося гомополимера, низкое содержание карбоксильных групп в катионите, а также недостаточная статическая обменная емкость, что приводит к снижению сорбционных свойств.The disadvantages of the proposed method are a significant amount of the resulting homopolymer, a low content of carboxyl groups in the cation exchange resin, as well as insufficient static exchange capacity, which leads to a decrease in sorption properties.
Известен способ получения катионита путем предварительного термического окисления полимера или воздействием на него ионизирующим облучением, с последующим термическим или каталитическим разрушением образующихся при окислении гидропероксидов (Сирота А.Г. Модификация структуры и свойств полиолефинов. - Л.: - Химия, 1984. - 146 с.).A known method of producing cation exchange resin by preliminary thermal oxidation of the polymer or by exposure to ionizing radiation, followed by thermal or catalytic destruction of hydroperoxides formed during oxidation (Orphan A.G. Modification of the structure and properties of polyolefins. - L .: - Chemistry, 1984. - 146 p. .).
Недостатком этого метода является протекание частичной деструкции полимера при термическом окислении и ионизирующем облучении, что снижает механическую прочность, эффективность работы катионита и срок его службы.The disadvantage of this method is the partial destruction of the polymer during thermal oxidation and ionizing irradiation, which reduces the mechanical strength, cation exchange rate and its service life.
Известен способ получения катионита путем гидролиза полиакрилонитрильного волокна, сшитого гидразигидратом. (Энтальпия и термокинетика сорбции ионов 3d-металлов карбоксильным ионообменным волокном ВИОН КН-1 / Копылова В.Д, Вальдман А.И., Вальдман Д.И., Портных И.В., Т.И. Иванова // Журнал прикладной химии. - 1996. - N 2. - С.302).A known method of producing cation exchange resin by hydrolysis of a polyacrylonitrile fiber crosslinked with hydrazihydrate. (Enthalpy and thermokinetics of sorption of 3d-metal ions by carboxyl ion-exchange fiber VION KN-1 / Kopylova V.D., Valdman A.I., Valdman D.I., Portnykh I.V., T.I. Ivanova // Journal of Applied Chemistry . - 1996. - N 2. - P.302).
Недостатками этого способа являются деструкция полимера при его гидролизе, невысокое содержание карбоксильных групп в получаемом катионите, снижение механической прочности и невозможность использовать его в агрессивных средах.The disadvantages of this method are the destruction of the polymer during its hydrolysis, the low content of carboxyl groups in the resulting cation exchange resin, a decrease in mechanical strength and the inability to use it in aggressive environments.
Известен способ получения волокнистых ионообменных материалов путем свободнорадикальной прививки к целлюлозе виниловых мономеров, содержащих ионогенные группы или группы, способные к превращению в ионогенные (Авторское свидетельство СССР N 444773, кл. С08С 15/00, 1975).A known method for producing fibrous ion-exchange materials by free-radical grafting of vinyl monomers to cellulose containing vinylogenic groups or groups capable of being converted to ionogenic (USSR Author's Certificate N 444773, class C08C 15/00, 1975).
Недостатком этого метода является то, что при прививке к целлюлозе мономеров, таких как, например, акриловая или метакриловая кислота, происходит повышение набухаемости, препятствующее многократному использованию волокнистого ионита в процессе сорбции и десорбции.The disadvantage of this method is that when grafting monomers to cellulose, such as, for example, acrylic or methacrylic acid, an increase in swelling occurs, which prevents the repeated use of fibrous ion exchanger in the process of sorption and desorption.
Известен способ получения катионита, заключающийся в предварительной обработке вискозного волокна водным раствором соли Мора с последующей прививкой виниловых мономеров к волокну и обработкой его щелочью (Авторское свидетельство СССР N 806692, С08F 251/02, 1981).A known method of producing cation exchange resin, which consists in pretreating viscose fiber with an aqueous solution of Mohr's salt, followed by grafting vinyl monomers to the fiber and treating it with alkali (USSR Author's Certificate N 806692, С08F 251/02, 1981).
Недостатками этого способа являются многостадийность процесса, образование большого количества гомополимера, что снижает эффективность прививки, большая набухаемость волокна, частичная его деструкция, которая снижает механическую прочность и не позволяет использовать его многократно, а также невозможность использования его в агрессивных средах.The disadvantages of this method are the multi-stage process, the formation of a large amount of homopolymer, which reduces the efficiency of grafting, high swelling of the fiber, its partial destruction, which reduces mechanical strength and does not allow its use repeatedly, as well as the inability to use it in aggressive environments.
Наиболее близким является способ получения катионита путем привитой сополимеризации винилового мономера с полимером, причем в качестве винилового мономера используют акриловую или метакриловую кислоту, в качестве полимера используют резиновую крошку, предварительно обработанную в течение 8-16 ч трет- бутилгидропероксидом в кислой среде при массовом соотношении резиновой крошки и трет-бутилгидропероксида 1:1-2,5, причем сополимеризацию проводят при 60-70°С в присутствии активатора распада пероксидных групп и массовом соотношении полимера и винилового мономера 1:1-1,5 (Патент RU 2175268, МКИ B01J 39/20, С08J 11/04, опубл. 27.10.01).The closest is a method of producing cation exchange resin by graft copolymerization of a vinyl monomer with a polymer, moreover, acrylic or methacrylic acid is used as the vinyl monomer, rubber crumb is used as the polymer, pretreated for 8-16 hours with tert-butyl hydroperoxide in an acidic medium with a rubber rubber mass ratio crumbs and tert-butyl hydroperoxide 1: 1-2.5, the copolymerization being carried out at 60-70 ° C in the presence of a decay activator of peroxide groups and a polymer weight ratio and vinyl monomer 1: 1-1.5 (Patent RU 2175268, MKI B01J 39/20, C08J 11/04, publ. 10.27.01).
Недостатками способа являются недостаточная сорбционная емкость получаемого катионита, а также нетехнологичность способа, связанная с многостадийностью процесса и использованием пероксидов.The disadvantages of the method are the insufficient sorption capacity of the obtained cation exchange resin, as well as the low technological level of the method associated with the multi-stage process and the use of peroxides.
Техническим результатом является улучшение технологичности процесса, эффективности, способности извлекать ионы тяжелых металлов, например ртути, упрощение способа получения катионита.The technical result is to improve the processability, efficiency, ability to extract ions of heavy metals, such as mercury, simplifying the method of producing cation exchange resin.
Поставленный технический результат достигается тем, что способ получения катионита осуществляется путем модификации резиновой крошки, причем резиновую крошку обрабатывают в течение 0.5-3 ч озоно-воздушной смесью с содержанием озона 1-32 мг/л и скоростью подачи 9-18 л/ч, с получением продукта с кислотным числом 1.64-10.02 мг КОН/г, а в качестве резиновой крошки используют измельченную протекторную резину с размером частиц 0.125-1.0 мм.The technical result is achieved in that the method of producing cation exchange resin is carried out by modifying the rubber crumb, the rubber crumb being treated for 0.5-3 hours with an ozone-air mixture with an ozone content of 1-32 mg / l and a feed rate of 9-18 l / h, s obtaining a product with an acid number of 1.64-10.02 mg KOH / g, and crushed tread rubber with a particle size of 0.125-1.0 mm is used as rubber crumb.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Для получения катионита используют предварительно фракционированную резиновую крошку (РК) измельченных автомобильных покрышек. Фракционирование РК проводят на виброситах с диаметром отверстий 0.125, 0.2, 0.63, 1.0 мм. Для приготовления катионита использовали крошку, оставшуюся на ситах, соответствующую размерам 0.125-1.0. Это оптимальный размер исходной резиновой крошки, необходимый для получения модифицированной резиновой крошки с кислотным числом 1,64-10,02 мг КОН/г, обеспечивающий высокую сорбционную емкость.To obtain cation exchange resin, a pre-fractionated rubber crumb (RC) of crushed automobile tires is used. RK fractionation is carried out on vibrating screens with a hole diameter of 0.125, 0.2, 0.63, 1.0 mm. For the preparation of cation exchange resin, crumbs remaining on the sieves, corresponding to sizes of 0.125-1.0, were used. This is the optimal size of the original rubber crumb, necessary to obtain a modified rubber crumb with an acid number of 1.64-10.02 mg KOH / g, providing a high sorption capacity.
Озонирование разделенной по фракциям крошки проводят в проточном реакторе, снабженном мешалкой, с пористым дном, в низ которого подают озоно-воздушную смесь с содержанием озона 1-32 мг/л со скоростью газового потока 9-18 л/ч. Озонирование проводят в течении 0,5-3 ч. Завершенность процесса определяют по концентрации озона в озоно-воздушной смеси до и после реактора. При выравнивании концентрации озона в газовом потоке на входе и выходе из реактора процесс останавливают.Ozonation of the crumbs separated by fractions is carried out in a flow reactor equipped with a stirrer with a porous bottom, to the bottom of which an ozone-air mixture with an ozone content of 1-32 mg / l with a gas flow rate of 9-18 l / h is supplied. Ozonation is carried out for 0.5-3 hours. The completeness of the process is determined by the concentration of ozone in the ozone-air mixture before and after the reactor. When equalizing the concentration of ozone in the gas stream at the inlet and outlet of the reactor, the process is stopped.
Учитывая, что резиновые смеси для автомобильных покрышек получают на основе каучуков общего назначения (натурального, изопренового, бутадиен-стирольного и др.), содержащие в основной цепи двойные связи, а так же то, что при вулканизации используется не более 5% их общего количества, процесс образования функциональных групп можно представить схемой на примере изопренового каучука:Considering that rubber compounds for automobile tires are obtained on the basis of general-purpose rubbers (natural, isoprene, styrene-butadiene, etc.) containing double bonds in the main chain, and also that no more than 5% of their total amount is used for vulcanization , the formation of functional groups can be represented by the scheme on the example of isoprene rubber:
Предложенный метод позволяет получить катионит с лучшими свойствами.The proposed method allows to obtain cation exchange resin with better properties.
Сорбция ионов металлов происходит в результате замещения подвижного атома водорода в карбоксильной группе на ионы металла, находящиеся в растворе. У ионизированной формы катионита происходит перераспределение электронной плотности и образование равноценных атомов кислорода, которые взаимодействуют с ионами переходных металлов вследствие реализации полярной ковалентной связи с образованием симметричных четырехчленных циклов:Sorption of metal ions occurs as a result of the replacement of the mobile hydrogen atom in the carboxyl group by metal ions in solution. In the ionized form of cation exchange resin, redistribution of electron density and the formation of equivalent oxygen atoms occur, which interact with transition metal ions due to the implementation of the polar covalent bond with the formation of symmetric four-membered rings:
Сорбционная емкость материала зависит от количества карбоксильных групп на поверхности озонированной резиновой крошки, характеризуемых кислотным числом образца катионита. Сшитая, эластичная, устойчивая к воде полимерная основа катионита позволяет сорбировать ионы металлов в различных средах в широких пределах рН раствора.The sorption capacity of the material depends on the number of carboxyl groups on the surface of ozonized rubber crumb, characterized by the acid number of the cation exchanger sample. The crosslinked, elastic, water-resistant polymer base of the cation exchanger allows sorption of metal ions in various media over a wide range of pH of the solution.
Взаимодействие озона с резиновой крошкой автомобильного протектора, протекая по общем закономерностям топохимических процессов, имеет механизм аналогичный механизму взаимодействия непредельных каучуков. Это связано с тем, что автомобильные шины изготавливают из резин на основе изопренового, бутадиенового и бутадиенстирольного каучуков и их смесей. Скорость процессов присоединения озона к непредельным каучукам составляет 105 до 107 моль·л/с [Разумовский С.Д. Озон и его реакции с органическими соединениями (кинетика и механизм) /С.Д.Разумовский, Г.Е.Заиков/ М., Наука, 1974, 322 с.], поэтому для обеспечения протекания процесса присоединения в кинетической области скорость газового потока и концентрация озона необходимо поддерживать на соответствующих уровнях. В соответствии с этим основными параметрами процесса модификации, при прочих равных условиях, будут являться скорость подачи озоно-воздушной смеси и ее концентрация. При уменьшении скорости подачи менее 9 л/ч не представляется возможным обеспечить объемный процесс модификации резиновой крошки. При увеличении скорости подачи более 18 л/ч наблюдается значительный проскок озоно-воздушной смеси с повышенным содержанием озона. Оптимальные время обработки резиновой крошки 0,5-3 ч, так как в зависимости от концентрации озона в озоно-воздушной смеси в этом промежутке получают максимальное содержание функциональных групп. Необходимая концентрация озона в озоно-воздушной смеси 1-32 мг/л, так как уменьшение концентрации озона менее 1 мг/л значительно увеличивает время процесса, а при концентрациях более 32 мг/л имеет место проскок озона, что приводит к снижению экономической эффективности процесса.The interaction of ozone with the rubber crumb of the automobile tread, proceeding according to the general laws of topochemical processes, has a mechanism similar to the mechanism of interaction of unsaturated rubbers. This is due to the fact that automobile tires are made from rubbers based on isoprene, butadiene and styrene butadiene rubbers and their mixtures. The rate of ozone addition to unsaturated rubbers is 10 5 to 10 7 mol · l / s [Razumovsky SD Ozone and its reactions with organic compounds (kinetics and mechanism) / S.D. ozone concentration must be maintained at appropriate levels. In accordance with this, the main parameters of the modification process, ceteris paribus, will be the feed rate of the ozone-air mixture and its concentration. With a decrease in feed rate of less than 9 l / h, it is not possible to provide a volumetric process for the modification of rubber crumb. With an increase in the feed rate of more than 18 l / h, a significant breakthrough of the ozone-air mixture with a high ozone content is observed. The optimum processing time for rubber crumb is 0.5-3 hours, since depending on the concentration of ozone in the ozone-air mixture in this interval, the maximum content of functional groups is obtained. The required concentration of ozone in the ozone-air mixture is 1-32 mg / l, since a decrease in ozone concentration of less than 1 mg / l significantly increases the process time, and at concentrations of more than 32 mg / l, ozone slip occurs, which reduces the economic efficiency of the process .
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Измельченную крошку протекторной резины, полученной любым известным способом массой 100 г, подвергают воздействию озоно-воздушной смеси с содержанием озона 1-32 мг/л при скорости потока 9-18 л/ч. Процесс ведут при комнатной температуре в реакторе с пористым дном и мешалкой в течение 0.5-3 ч. Средний размер частиц крошки 0.125-1.0 мм. Полученный продукт имеет кислотное число 1.64-10.02 мг КОН/г.The crushed crumb tread rubber obtained by any known method with a mass of 100 g is exposed to an ozone-air mixture with an ozone content of 1-32 mg / l at a flow rate of 9-18 l / h. The process is carried out at room temperature in a reactor with a porous bottom and stirrer for 0.5-3 hours. The average particle size of the chips is 0.125-1.0 mm. The resulting product has an acid value of 1.64-10.02 mg KOH / g.
Определение кислотности крошки проводят обратным титрованием образцов (титрованием 0,1 н. раствора гидроксида натрия, полученного после обработки образца крошки в течение 1 ч, 0,1 н. раствором соляной кислоты).Determination of the acidity of the crumbs is carried out by reverse titration of the samples (titration of a 0.1 N sodium hydroxide solution obtained after processing the sample of crumbs for 1 h with a 0.1 N hydrochloric acid solution).
Получение озонированной резиновой крошки иллюстрируется следующими примерами.Obtaining ozonized rubber crumb is illustrated by the following examples.
Пример 1. В реактор объемом 350 мл, снабженный пористым дном, обратным холодильником и мешалкой, загружают 100 г измельченной протекторной резины размером частиц 0.125 мм. При перемешивании сухой смеси через пористое дно реактора подают озоно-воздушную смесь с содержанием озона 32 мг/л и скоростью подачи 9 л/ч. Реакцию проводят в течение 3 ч. Продукт имеет кислотное число 10.02 мгКОН/г.Example 1. In a 350 ml reactor equipped with a porous bottom, reflux condenser and stirrer, 100 g of crushed tread rubber with a particle size of 0.125 mm was charged. While mixing the dry mixture, an ozone-air mixture with an ozone content of 32 mg / l and a feed rate of 9 l / h is fed through the porous bottom of the reactor. The reaction is carried out for 3 hours. The product has an acid value of 10.02 mgKOH / g.
Пример 2. В отличие от примера 1 в реактор загружают 100 г измельченной протекторной резины размером частиц 0.125-0,2 мм. Скорость подачи озоно-воздушной смеси 12 л/ч. Процесс ведут в течение 2,5 ч. Полученный продукт имеет кислотное число 8.65 мгКОН/г.Example 2. In contrast to example 1, 100 g of crushed tread rubber with a particle size of 0.125-0.2 mm are loaded into the reactor. The feed rate of the ozone-air mixture is 12 l / h. The process is conducted for 2.5 hours. The resulting product has an acid value of 8.65 mgKOH / g.
Пример 3. В отличие от примера 2 в реактор загружают 100 г измельченной протекторной резины размером частиц 0.2-0.63 мм. Концентрацию озона в озоно-воздушной смеси 25 мг/л. Процесс ведут в течение 2 ч. Полученный продукт имеет кислотное число 3.32 мгКОН/г.Example 3. In contrast to example 2, 100 g of crushed tread rubber with a particle size of 0.2-0.63 mm are loaded into the reactor. The ozone concentration in the ozone-air mixture is 25 mg / L. The process is conducted for 2 hours. The resulting product has an acid value of 3.32 mgKOH / g.
Пример 4. В отличие от примера 3 в реактор загружают 100 г резиновой крошки размером частиц 0.63-1.0 мм. Концентрация озона в озоно-воздушной смеси 1 мг/л, скорость подачи 18 л/ч. Реакцию проводят в течение 0.5 ч. Продукт имеет кислотное число 1.64 мгКОН/г.Example 4. In contrast to example 3, 100 g of rubber crumb particles with a particle size of 0.63-1.0 mm are loaded into the reactor. The ozone concentration in the ozone-air mixture is 1 mg / l, the feed rate is 18 l / h. The reaction is carried out for 0.5 hours. The product has an acid value of 1.64 mgKOH / g.
Натриевую форму катионита получают обработкой озонированной резиновой крошки 0,1 н. раствором NaOH, с последующей промывкой и сушкой на воздухе.The sodium form of cation exchange resin is obtained by treating 0.1 n ozonized rubber crumb. NaOH solution, followed by washing and drying in air.
Из представленных примеров видно, что на процесс образования функциональных групп оказывает влияние размер частиц, концентрация озона в смеси, скорость подачи озоно-воздушной смеси и время обработки.It can be seen from the examples presented that the formation of functional groups is influenced by the particle size, the concentration of ozone in the mixture, the feed rate of the ozone-air mixture, and the processing time.
Полученные образцы испытывались на предмет извлечения ионов ртути водного раствора его соли (Hg(CH3COO)2).The obtained samples were tested for the extraction of mercury ions in an aqueous solution of its salt (Hg (CH 3 COO) 2 ).
Статическую обменную емкость (СОЕ) определяют по стандартной методике (ГОСТ 20255.1-89 Метод определения статической обменной емкости. - Изд-во стандартов, 1989. - 112 с.).Static exchange capacity (SOE) is determined by a standard method (GOST 20255.1-89 Method for the determination of static exchange capacity. - Publishing house of standards, 1989. - 112 p.).
Пример по извлечению ионов металлов осуществляют следующим образом: в коническую колбу помещают раствор, содержащий ионы металла (5 мг/л), и добавляют 1 г карбоксилсодержащей крошки. После истечения 24 ч определяют концентрацию раствора по стандартной методике (Салдадзе К. М., Пашков А.Б., Титов B.C. Ионообменные высокомолекулярные соединения. - М.: Госхимиздат, 1960. - 365 с.). рН изменяют в пределах 5.5-7.8. Результаты проведенных исследований представлены в таблице.An example of the extraction of metal ions is carried out as follows: a solution containing metal ions (5 mg / L) is placed in a conical flask, and 1 g of carboxyl-containing crumb is added. After 24 hours, determine the concentration of the solution according to the standard method (Saldadze K. M., Pashkov AB, Titov B.C. Ion-exchanged high molecular weight compounds. - M .: Goskhimizdat, 1960. - 365 pp.). pH change in the range 5.5-7.8. The results of the studies are presented in the table.
Из представленных данных видно, что в исследованных условиях образцы модифицированной резиновой крошки имеют более высокую сорбционную емкость в Na-форме, чем образцы в Н-форме. Сорбционная емкость ионов ртути для полученных катионитов составляет: для размера 0.2-0.63 мм - 0,6 (для Na-формы - 1.63) мг-экв./г; для размера 0.63-1.0 мм - 0,49 (для Na-формы - 1.23) мг-экв./г.It can be seen from the presented data that under the studied conditions, samples of modified rubber crumb have a higher sorption capacity in the Na form than samples in the H form. The sorption capacity of mercury ions for the obtained cation exchangers is: for a size of 0.2-0.63 mm - 0.6 (for the Na form - 1.63) mEq / g; for a size of 0.63-1.0 mm - 0.49 (for the Na form - 1.23) mEq / g.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007141427A RU2373998C2 (en) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | Method of producing cationite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007141427A RU2373998C2 (en) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | Method of producing cationite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007141427A RU2007141427A (en) | 2009-05-20 |
| RU2373998C2 true RU2373998C2 (en) | 2009-11-27 |
Family
ID=41021277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007141427A RU2373998C2 (en) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | Method of producing cationite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2373998C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2111859C1 (en) * | 1995-03-16 | 1998-05-27 | Открытое акционерное общество "Троицкая Технологическая Лаборатория" | Processing of rubber articles |
| RU2175268C2 (en) * | 1999-12-14 | 2001-10-27 | Волгоградский государственный технический университет | Method of preparing carboxy-containing cationite |
| RU2190625C1 (en) * | 2001-07-31 | 2002-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. акад. С.В.Лебедева" | Modified unsaturated elastomers' production process |
-
2007
- 2007-11-07 RU RU2007141427A patent/RU2373998C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2111859C1 (en) * | 1995-03-16 | 1998-05-27 | Открытое акционерное общество "Троицкая Технологическая Лаборатория" | Processing of rubber articles |
| RU2175268C2 (en) * | 1999-12-14 | 2001-10-27 | Волгоградский государственный технический университет | Method of preparing carboxy-containing cationite |
| RU2190625C1 (en) * | 2001-07-31 | 2002-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. акад. С.В.Лебедева" | Modified unsaturated elastomers' production process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007141427A (en) | 2009-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Preparation of acrylamide/acrylic acid cellulose hydrogels for the adsorption of heavy metal ions | |
| Chen et al. | Functionalization of 4-aminothiophenol and 3-aminopropyltriethoxysilane with graphene oxide for potential dye and copper removal | |
| Yuan et al. | Purification of phenol-contaminated water by adsorption with quaternized poly (dimethylaminopropyl methacrylamide)-grafted PVBC microspheres | |
| CN1129482C (en) | Prepn. art and application of monodisperse ion exchange agent contg. chelate functional group | |
| Tang et al. | An efficient chitosan-based adsorption material containing phosphoric acid and amidoxime groups for the enrichment of Cu (II) and Ni (II) from water | |
| Wang et al. | Novel chitosan-based ions imprinted bio-adsorbent for enhanced adsorption of gallium (III) in acidic solution | |
| JP5600540B2 (en) | Improved method for removing cations using chelating resins | |
| Rezaee et al. | Removal of mercury from chlor-alkali industry wastewater using Acetobacter xylinum cellulose | |
| US11045789B1 (en) | Biomass intelligent fiber-based amphoteric multifunctional adsorptive material and preparation method and use thereof | |
| CN88100785A (en) | Gel type chelating resin and method for removing polyvalent alkaline earth metal cations or heavy metal cations from solution | |
| JP5600541B2 (en) | Improved method for removing cations using chelating resins | |
| CN104024168A (en) | Coking wastewater treatment | |
| MXPA00008351A (en) | Process for preparing monodisperse, crosslinked bead polymers having thiourea groups and their use for adsorbing metal compounds. | |
| Aliabadi et al. | Triethoxysilylpropylamine modified alkali treated wheat straw: An efficient adsorbent for methyl orange adsorption | |
| Zhao et al. | A novel surface-active monomer decorating a self-floating adsorbent with high pH adaptability for anionic dyes: π-π stacking | |
| Zhu et al. | Preparation of an amphoteric adsorbent from cellulose for wastewater treatment | |
| FR2539319A1 (en) | METHOD FOR SEPARATING BORATE IONS, ADSORBING THESE IONS AND PROCESS FOR PREPARING THE ADSORBENT | |
| RU2373998C2 (en) | Method of producing cationite | |
| Yao et al. | Characteristics of Pb2+ biosorption with aerobic granular biomass | |
| Meng et al. | Biomimic-inspired and recyclable nanogel for contamination removal from water and the application in treating bleaching effluents | |
| RU2161136C1 (en) | Method of metal ions recovery from solutions | |
| CN119158552A (en) | A preparation method of coking wastewater treatment agent | |
| RU2355473C1 (en) | Method of cationite production | |
| RU2347755C1 (en) | Method of extracting metal ions from solutions | |
| CN115286062B (en) | Method for treating N, N-dimethylformamide wastewater by using regenerable adsorbent |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091108 |