автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.04, диссертация на тему:Синтез и разработка технологии новых комплексонов и их применение
Автореферат диссертации по теме "Синтез и разработка технологии новых комплексонов и их применение"
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. БЕРУНИ
На правах рукописи УДК 66.071;620. 197.3+541.49.
РАХМЛ ТУЛЛАЕВЛ ГУЛБАХОР ДИЛМУРАД<&шР ^
1 3 Л£К г.к.1
СИНТЕЗ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НОВЫХ КОМПЛЕКСОНОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
Специальность 05.17.04 - Технология продуктов основного
(тяжелого) органического синтеза
АВТОРЕФЕРАТ
Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
ТАШКЕНТ-
2000
Работа выполнена на кафедре редких и благородных металлов Ташкентского химико-технологического института.
Научный руководитель: доктор химических наук,
Проф. Н. П. Исмаилов
Официальные оппоненты: доктор технических наук,
в.н.с. Абдуллаев Ш.
доктор химических наук, профессор Ходжаев О.Ф.
Ведущая организация: Узбекский Национальный Университет
им.М.Улугбека
Защита диссертации состоится « » о 2000 г.
в14°° часов на заседании специализированного Совета К 067. 07.05 при Ташкентском государственном техническом университете им. Беруни по адресу: 700095, г.Ташкент, ул. Университетская 2.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТГТУ.
Автореферат разослан « со » О^_2000г.
Ученый секретарь специализированного совета, доктор технически^ наук, до:
С. М. Турабжанов
Г2 36 4, О
.О
Общая характеристика работы.
Актуальность проблемы. В настоящее время в Республике Узбекистан, как и во всем мире, придаётся большое значение рациональному использованию местного сырья, природных ресурсов, разработке безотходной, экологически чистой и ресурсосберегающей технологии производства импортозамещаемых и экспортоориентированных продуктов.
К таким продуктам прежде всего относятся комплексоны -ионообменные смолы, ингибиторы отложений минеральных солей и др., потребность в которых различных отраслей народного хозяйства республики составляет несколько тысяч тонн в год.
Из-за отсутствия производства в Республике ионообменных смол и ингибиторов отложений минеральных солей последние привозятся из других стран за валюту. В то же время в Узбекистане для производства указанной продукции имеется все необходимое: местное сырье и свободные мощности на химических предприятиях Республики. В настоящее время химическими предприятиями нашей страны выпускаются фурфурол (около 1000 т/год), формальдегид (7 тыс.т/год), мочевина (600 тыс.т/год), тиомочевина (500 т/год) и др., которые являются потенциальными сырьевыми ресурсами для получения комплексонов.
В связи с этим, разработка технологии производства новых ионообменных смол и ингибиторов отложений минеральных солей на базе местного сырья и отходов представляет собой актуальную научно-техническую задачу.
Цель работы. Целью работы является синтез новых комплексонов на основе местного сырья - альдегидов, аминов и амидов с заранее заданным строением, разработка безотходной, ресурсосберегающей и экологически чистой технологии их производства и изыскание возможных областей их практического применения.
Научная новизна. Впервые исследован процесс совместной конденсации фурфурола, формальдегида с мочевиной и тиомочевиной в присутствии ортофосфорной кислоты. При этом получены термостойкие олигомеры, которые использованы в качестве ионообменных смол для извлечения ионов редких, рассеянных и благородных металлов. Выявлено, что добавляемая ортофосфорная кислота также участвует в реакции поликонденсации.
Изучены процессы конденсации аминов, (моно- и диэтаноламинов) амидов, мочевины и тиомочевины, также частично гидролизованных пЛтимеров - полиакрилонитрила, отходов производства волокна «нитрон» и сульфаниловой кислоты с формальдегидом и оксиметилсульфанатом. На их основе разработаны новые высокоэффективные ингибиторы отложений минеральных солей.
Впервые изучены процессы конденсации мочевины и тиомочевны с монохлоруксусной кислотой. При этом синтезированы
тетракарбоксиметилмочевина и тетракарбоксиметилтиомочевина с выходом от 45 до 92 %.
Конденсацией частично гидролизованных полимеров -полиакрилонитрила и отходов волокна "нитрон" с формальдегидом и бисульфитом натрия синтезирован новый высокоэффективный ингибитор отложений минеральных солей. Установлено, что его ингибирующее действие по карбонату и сульфату кальция достигает 96,0 и 97,0%.
Практическая ценность. Разработана технология получения новой ионообменной смолы на основе фурфурола, тиомочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты (ФТФО). Синтезирована опытная партия ионита ФТФО и испытана в заводской лаборатории УзКТЖМ в процессе сорбции ионов меди.
Конденсацией частично гидролизованных полимеров -полиакрилонитрила, К-4 и К-9 с формальдегидом ( оксиметилсульфонатом) разработан новый высокоэффективный ингибитор отложения минеральных солей, условно названный ИОМС-альфа. Новый ингибитор рекомендован к использованию в промышленных условиях. Разработана технология производства ингибитора отложений ИОМС-альфа, подготовлены и утверждены нормативно-технические документы - лабораторный регламент и технические условия.
Работа проводилась в соответствии с координационным планом НИР ГКНТ Республики Узбекистан "Разработка ресурсосберегающих технологий продукции путём переработки местного сырья и промышленных отходов" (госрегистрационный номер 01.970006157).
Автор выносит на защиту:
результаты исследований реакций синтеза комплексонов с заранее заданным строением;
новую одностадийную, безотходную технологию получения ионообменных смол и ингибиторов отложений минеральных солей на базе аминов, амидов и альдегидов, проявляющих высокие сорбционные свойства и обладающих высокими ингибирующими свойствами;
Сведения об апробации и публикации. Результаты работы докладывались на: второй и третьей конференциях, посвященных памяти академика С. Ю. Юнусова (1998-1999 г.г), научно-технической конференции "Проблемы развития химии и технологии органических соединений в Узбекистане", Т., 1998 г.; Международном конгрессе "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности", г. Санкт - Петербург, 2000г; научно-технической и теоретической конференции ТашХТИ, Т., 1997- 2000 г.г.
По теме диссертации опубликовано 5 научных статей , 4 тезиса, подготовлены и утверждены 2 комплекта нормативно-технической документации.
Объём и структура работы. Диссертация изложена на 106 страницах машинописного текста, включает 20 таблиц и 4 рисунка.
Работа состоит из введения, четырёх • глав, выводов, списка литературы из 118 наименований и приложений, в которых приведены акты испытаний.
Основное содержание работы.
Во введении дано обоснование актуальности темы, сформулированы цели и задачи исследования.
В первой главе приведен обзор литературы, посвященной вопросам синтеза и изучению свойств ионообменных смол, а также ингибиторов отложений минеральных солей.
Во второй главе приводятся результаты экспериментальных исследований по синтезу и определению основных свойств полученных ионитов и ингибиторов отложений минеральных солей.
В третьей главе обсуждаются реакции конденсации фурфурола и формальдегида с мочевиной (тиомочевиной) в присутствии ортофосфорной кислоты; формальдегида с моно- и диэтаноламином, сульфаниловой кислотой, "Унифлоком" и препаратом К-9, монохлоруксусной кислоты с мочевиной и тиомочевиной, "Унифлока" и препарата К-9 с оксиметилсульфанатом. Обсуждаются также основные характеристики синтезированных соединений в качестве ионообменных смол и ингибиторов отложения минеральных солей.
Четвёртая глава посвящена разработке технологии производства ионита ФТФО на основе фурфурола, тиомочевины, формальдегида и ортофосфорной кислоты, а также ингибитора отложений минеральных солей ИОМС-альфа на основе препарата К-9 ("Унифлока" и препарата К-4) и формальдегида (оксиметилсульфаната).
Автор выражает свою благодарность доктору химических наук X. X. Тураеву за постоянную консультативную помощь в процессе работы над диссертацией.
I. Конденсация мочевины (тиомочевины) с фурфуролом и формальдегидом.
При изучении реакций совместной конденсации мочевины (тиомочевины) с фурфуролом и формальдегидом в присутствии каталитических количеств ортофосфорной кислоты нами впервые установлено образование производных триазина.
При взаимодействии эквимолярных количеств фурфурола с мочевиной (тиомочевиной) на первом этапе образуется окЬифурфурилмочевина (тиомочевина), которая при нагревании с формальдегидом даёт диоксипроизводные мочевины (тиомочевины) по схеме: X X
II II сн2о
R-CHO + NH2-C-NH2-►[ R-CH-NH-C-NH2] ->
ОН I
X
II
r-ch-nh- с -nh-ch2oh
ОН П Где: Я=фурил; X=0, S.
Продукт (II) при взаимодействии с мочевиной (тиомочевиной) образует диамид (III), который при нагревании циклизуется с образованием производного триазина (IV) по схеме:
X XX
II II II
II + nh2-c-nh2 —> r-ch-nh-c-nh-ch2-nh-c-nh2->
-н2о I -Н20
он ш
r
I X
_► /СНч 11
mj >|-c-nh2
х=с сн2
I IV
H IV(a,B); а) X=S; в) Х=Ю.
Впервые установлено, что продукт (IV) в присутствии избытка формальдегида (от 0,3 -3,0%) и ортофосфорной кислоты образует трехмерно сшитый олигомер по схеме:
r x
А Н
НОСН2- N ' rJ-C-NHCH2OH
I I h3po4
IV+3CH20—> х=с сн2 -►
\ / t Ijl V (а,в)
СН2ОН
О
II
X
II
- p-o-ch2-nh-c-n
hn-c-n -ch2-
hn-c-n
R-H C=X
ch2-
n VI(a,B)
Продукт (VI a ) после соответствующих обработок не растворяется в воде, растворах кислот и щелочей.
Установлено, что остаток ортофосфорной кислоты также участвует при сшивке мономера. Состав и строение продуктов (VI а и VI в ) установлены с помощью ИК- спектроскопии и элементного анализа. На ИК-спектре продукта (VI а) наблюдаются полосы поглощения в областях 33003250 см'1 - валентное колебание NH -связи, 1500-1450 см'1- валентное колебание C-N -связи; 1400 см"1 -валентное колебание C=S связи; 900 см"1 -валентное колебание С-С -связи; 600 см"1 - деформационное колебание N-C-N связи.
Рентгенограммы синтезированных соединений были сняты на приборе ДРОН -20. Сравнение межплоскостных расстояний с рентгенограмами и относительных интенсивностей синтезированных соединений с исходными соединениями показывает индивидуальность выделенных веществ.
На дериватограмме обнаружены 3 эндотермических эффекта -10215 8°С, соответствующие удалению одной молекулы воды; 340° С -термолизу и 625°С - разложению и 9 экзотермическим эффектам (при 215; 235; 480; 485; 530; 580; 675; 730 и 780° С - относящихся термолизу и разложению безводного соединения).
Продукт VI (в) в зависимости от количества вводимой ортофосфорной кислоты условно назван ГД(1-10).
Продукт V (в) был испытан при сорбции ионов серебра из водных растворов азотнокислого серебра. При этом концентрация раствора составляла 4,1-4,2 г/л. Анализ проводился до начала и после сорбции нефелометрическим методом на приборах ЛМФ-69 и КФК -2.Сорбционные свойства ионитов серии ГД приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Сорбция ионов серебра ионитами серии ГД.
Образцы синтезированных ионнгов Концентрация ионов серебра, г/л Степень извлечения, %
До сорбции После сорбции
ГД-1 4,2 0,027 99,35
ГД-2 ' 4,2 0,0225 99,46
гд-з 4,2 следы 100
ГД-4 4,2 0,0272 99,35
ГД-5 4,2 0,037 99,26
ГД-6 4,2 0,055 99,69
ГД-7 4,2 0,0215 99,48
ГД-8 4,2 0,0213 99,5
ГД-9 4,1 0 100
ГД10 4,1 0 100
Как вилно из данных таблицы, степень извлечения серебра ионитами серии ГД достигает 99,0-100%.
Продукт (VI а) был условно назван ФТФО и испытан при извлечении ионов золота из кислых растворов. Исследования по определению сорбиионных свойств ионита ФТФО были выполнены в Институте ядерной физики АН РУз. Сорбционную способность ионита определяли атомно активациошшш методом анализа. Изучено влияние концентрации азотной кислоты на степень сорбции ионов золота(табл.2).
Таблица 2
Степень сорбции ионов золота в зависимости от концентрации азотной кислоты.
: СнмОз Активность Степень
М . До сорбции После сорбции сорбции, %
0,17 7616 3245 58,0
0,5 6677 1207 82,0
1 1,00 6467 1269 81,0
! 2,00 5979 525 90,0
| ' 4,00 6876 790 . 89,0
1 8,00 6729 4651 31,0
Как видно из данных таблицы,при концентрации азотной кислоты 2,0 М -1Мол]>, степень извлечения золота достигает 90,0%.
Методом атомно-активационного анализа была определена обменная ёмкость ионита ФТФО по металлам платиновой группы, золоту и серебру из
модельных растворов, содержащих медь, кобальт, железо, цинк и никель в концентрациях, соответственно, 1,5; 1,0; 1.5; 1,0; 1,0 г/л,в среде - 0,5н Н2804.
При этом установлено, что извлечение металлов, особенно ионов золота(Ш) и серебра (I), мало зависит от концентрации кислот, а также от концентрации меди, никеля и железа, в то время как извлечение платины(1У), палладия (II) и рутения (IV) зависит от этих величин. Показано, что в среде' азотной кислоты степень сорбции платины, палладия, иридия и рутения снижается.
Исследованы физико-механические и эксплуатационные характеристики ионита ФТФО известными методами (табл.3).
Таблица 3.
Характеристика основных свойств ионита ФТФО по сравнении с анионитом АН-16
Показатели Значение
ФТФО АН-16
Содержание влаги, % (не более) Размер гранул, мм Насыпной вес, г/см3 30,0 0,3-3,0 0,75 60 0,3-2,0 0,6
Удельный объём в набухшем состоянии см3/г Статическая обменная емкость по 0,1 НС1 3,5-4,0 4,5-5,0
мг/экв/г 7,5-8,0 7,0-8,0
Статическая обменная емкость по 0,1 Н №С1,
мг-экв/г 1,2-1,5 1,5-2,5
Динамическая обменная емкость до проскока по 3,5мн НС1 при неполной регенерации, мг-экв/г 750-800 1000
Были проведены опытно-промышленные испытания в цехе №4 Узбекского комбината тугоплавких и жаропрочных металлов с целью выявления возможности применения ионита ФТФО для извлечения меди из производственных растворов. Содержание меди в растворе составляло 7-8 г/л.
Условия проведения ионообменного извлечения меди:
Среда;слабо-кислая (рН=3-4).
.Температура процесса - (25±2) °С.
Степень извлечения меди была контролирована до и после сорбции. После первой стадии степень извлечения составила 95%.
' Десорбцию меди из ионита проводили слабым раствором серной кислоты. Полученные положительные результаты ионообменного извлечения меди ионитом ФТФО из производственных растворов подтвердили возможность применения его для извлечения меди из кислых производственных растворов.
II. Конденсация формальдегида с моно-, диэтаноламином и сульфаниловой кислотой.
С целью разработки новых ионообменных смол и ингибиторов отложений минеральных солей изучены реакции moho-, диэтаноламина, сульфаниловой кислоты, о-аминофенола и мочевины с формальдегидом.
При взаимодействии моноэтаноламина с формальдегидом образуется смесь N- оксиметил и N,N- диоксиметилэтаноламин. Диэтаноламин образует также N -оксиметилдиэтаноламин и бис - N,N,N,N-TeTpa (Р -оксиэтил)-метан, как основной продукт по реакции Манниха.
(hoch2ch2)2nh + сн20 -► (hoch2ch2)2nch2oh
VI
2(hoch2ch2)2nh +ch20->(hoch2ch2)2n-ch2-n(ch2ch2oh)2
VII
Состав реакционной массы определяли методом ГЖХ. Установлено, что при взаимодействии моноэтаноламина (МЭА) с формальдегидом в основном образуется диметилолмоноэтаноламин (85%). При взаимодействии диэтаноламина с формальдегидом преимущественно образуется продукт VII. Выход 94,0%.
Продукты (VI) и (VII) были испытаны в качестве ингибитора отложений минеральных солей. Их эффективность при концентрации добавки 1-4 мг/л составляет 93,0-95,0 %.
Изучена реакция сульфаниловой кислоты с формальдегидом. Известно, что в сульфаниловой кислоте имеется место совпадающая ориентация. Аминогруппа, являясь ориентантом первого рода, направляет вновь вступающих электрофильных агентов в ортоположение, в то же время сульфогруппа, являясь ориентантом второго рода, также направляет в орто -положение по отношению к аминогруппе. В результате этого в орто-положении сильно увеличивается электронная плотность, что облегчает присоединение электрофильных агентов. Кроме того, известно, что аминогруппа очень легко взаимодействует с альдегидами. Таким образом, в сульфаниловой группе имеются два реакционно-активных центра. При взаимодействии формальдегида последний вступает в реакцию по двум активным центрам по схеме:
,nh2 _nhch2oh -n-ch2-n-
' 0+CH¡o^0_0
so3h sojh so3h so3h
VIII IX
-СН2-М-СН2- N - СН2 -
При относительно пониженных температурах (80-90 °С) и рН=8-10 продукт VIII устойчив при хранении. При нагревании в кислой среде он вступает в реакцию поликонденсации с образованием трехмерно сшитого олигомера (IX). Состав и строение продуктов (XI) и (X) установлены с помощью ИК- спектроскопии и элементного анализа.
Продукт (X) был испытан в качестве вспенивателя. Были проведены сравнительные опытно-промышленные испытания с целью выяснения применимости нового вспенивателя для обогащения золотосодержащих руд Куч-булакского месторождения, содержащих 11 г/т золота.
Результаты сравнительных опытно-промышленных испытаний показали возможности применения нового вспенивателя для обогащения золотосодержащих руд Куч-булакского месторождения вместо дорогостоящего вспенивателя Т-80.
Продукт (IX) был испытан в качестве ингибитора солеотложений.При этом установлено,что добавка продукта(1Х) к воде от 3 до 8 мг/л существенно снижает накипеобразование и эффективность при этом достигается от 92,0 - до 98,0 % по сульфату кальция и от 90,0 до 96,0 % по карбонату кальция.
Ш. Конденсация мочевины и тиомочевины с монохлоруксусной кислотой.
С целью расширения ассортимента аминополикислот и изыскание их области практического применения нами изучена реакция конденсации мочевины и тиомочевины с монохлоруксусной кислотой. Конденсация мочевины и тиомочевины с монохлоруксусной кислотой (МХУК) в щелочной среде (рН=8-10) при температурах 110-120°С приводит к образованию карбоксиметильных производных мочевины и тиомочевины по схеме:
X
I I 4ИаОН
Ш2-С-Ш2 + 4 С1СН2СООН->
X
ноос-н2сч 11 снгсоон
^-С-Г^ +4ЫаС1 +4Н20
НООС-Н2С СН2-СООН
Х1(а) Х1(б)
Где: XI а Х=0; Х1б Х=Б.
Тиомочевина может вступать в реакцию в сульфидной форме;
8 БЫ
II I
Ш2- С - Ш2 о ИН2- С = Ш2 + 4 С1СН2СООН->
Б- СН2-СООН НООС-СН2 |
>ы- с=ы-сн2-соон ноос-сн2
Х1(в)
Выход (Х1а) - 52-56%. Выход (Х1б + Х1в) -90-92%.
В ИК-спектрах продуктов (Х1б + XI в) обнаружены следующие полосы поглощения в областях 1400-1450 см"1 .относящихся к Н-СОО '-группе; 14151540; 1575-1630; 1100-1200 см"1, характерных для аминогрупп.
Продукт (Х1б - Х1в) был испытан в качестве ингибитора отложений минеральных солей. Установлено, что тетракарбоксиметил-тиомочевина (ТКМТМ) эффективно ингибирует образование накипи (табл.4).
Таблица 4
Влияние концентрации тетракарбоксиметилтиомочевины на степень стабилизации (эффективность) процесса солеотложения.
№ Концентрация ингибитора, мг/л Эффективность защиты, %
По СаСОз По Са804
1 1,0 45,0 47,0
2 2,0 56,0 58,0
3 3,0 72,0 73,0
4 4,0 80,0 82,0
5 5,0 86,0 88,0
6 6,0 89,0 88,0
7 7,0 99,23 96,0
8 8,0 94,0 95,0
9 10 95,0 97,0
10 12 96,0 96,0
Как видно из данных таблицы, ингибитор эффективно предотвращает образования накипи при концентрации 7,0-12,0 мг/л.
Проявление высокой эффективности тетракарбоксиметилтиомочевины (ТКМТМ) связано с тем, что она является полидентатным комплексоном и образует прочные комплексы с ионами кальция.
IV. Конденсация «Унифлока» и препарата «К-9» с формальдегидом в присутствии бисульфита натрия.
В производственном объединении «Навоиазот» налажена производство препаратов «Унифлок», «К-9» и «К-4» на базе полиакрилонитрила и отхода производства волокна «Нитрон», которые ' содержат в своем составе амидные, нитрильные, карбоксильные, сложноэфирные группы.
В связи с этим представляло интерес получение ингибитора отложений минеральных солей на основе указанных групп.
Препараты «Унифлок» «К-9» и «К-4» были модифицированы обработкой с оксиметилсульфанатом по схеме:
Н-СО + ЫаНБОз —
I
Н
-сн2-сн-сн2-сн--I I
я
•Н0СН2-803Ыа + НОСН^ОзИа
СН,
I
с=о
I
ш2
Унифлок, где Я = СИ; СООН; СООЫа и др. -СН2-СН-СН2-СН-
I I с=о я I
ЫН-СНг-БОзКа ХП
СН2СООН
I
СН2-СН - СН2- СН- с - сн2 - с -
I II I
С=0 К СООСНз СООН
I
_ МН2
СНз СН2СООН
I I
-СН2-СН - СН2 - СН - С - СН2 - с -
I III
СО Я СООСНз СООН Ш- СНз-ЗОзИа
+ НОСНгБОзИа
Из продуктов (XII) и (XII) приготовлена композиция с массовой долей основного вещества 10,0-12,5%, которая условно была названа ИОМСг альфой.
Полученная композиция была испытана в качестве ингибитора отложений минеральных солей. При этом установлено, что композиция ■ эффективно ингибирует процесс солеотложения при дозе 1,0 мг/л (по д.в) в пределах температур 80-150 °С (таблица 5).
Таблица 5
№ Температура ,°С Эффективность зашиты, %
По СаСОз По CaSOj
1 80 96,0 97,0
2 100 95,0 96,5
3 120 93,0 94,8
4 140 91,0 93,0
5 160 89,0 91,0
ИОМС-альфа была рекомендована к опытно-промышленному испытанию.
V. Технология производства ионнта ФТФО
Технологическая схема производства ионита ФТФО (продукт конденсации фурфурола с тиомочевиной, формальдегидом в присутствии ортофосфорной кислоты ) состоит из одной основной технологической линии, включающей три отделения: сырьевое, формовочное и сушильное. Процесс периодический. Рассчитанное количество тиомочевины поступает из бункера Б4-в реактор Р5, туда подается фурфурол из емкости поз.Е1, при интенсивном перемешивании из емкости Е2 в реактор поз. Р5 иодается 35-40%-ный раствор формальдегида. Смесь при интенсивном перемешивании нагревается с помощью водяного пара до температуры 60-80°С. Затем в реактор поступает новая порция тиомочевины и перемешивание продолжают; через 60-70 минут в реактор подают очередную порцию формальдегида. После перемешивания при температурах 70-80°С в течение 1 часа реакционную массу через нижний штуцер самотеком подают в верхнюю часть формовочного аппарата поз.Ф7. Формовочный аппарат представляет собой конический аппарат с канавами, присоединенный к электродвигателю, который вращается со скоростью 400 - 1200 об/мин.
Маслоподобная реакционная смесь продуктов конденсации фурфурола с тиомочевиной и формальдегидом поступает в верхнюю часть вращающегося конического аппарата с канавами и моментально выбрасывается в виде мелких частиц. Мелкие частицы поступают в чан поз. 48, где находится раствор фосфорной кислоты при температуре 20-40°С.
Рис.1 Принципиальная технологическая схема
производства ионита ФТФО ' Е1,Е2,ЕЗ- емкости для фурфурола, формальдегида и ортофосфорной кислоты; Б4-бункер для тиомочевины; Р5- реактор; ЭДб-электродвигатель; Ф7-формовочный аппарат; Ч8-чан; Ф9-фильтр; Н10-насос; Т11-сушильный аппарат; Е12- емкость для ионита.
При этом частицы ионита формируются в виде шариков размером от 1 до 3 мм. Размер шариков можно регулировать путем изменения скорости вращения формовочного аппарата. Шарики из формовочного аппарата поступают в фильтр Ф9, где отделяются от раствора фосфорной кислоты. Раствор фосфорной кислоты перекачивается в чан, а шарики ионита поступают в сушильный аппарат Т11, где происходит сушка при температуре 100-105°С в течение 10 часов. После чего иониты затариваются в бочки и отправляются к потребителям.
ВЫВОДЫ
1. Впервые систематически изучены реакции конденсации аминов и амидов с альдегидами. Разработаны методы получения полидентатных соединений с заранее заданным строением.
Установлено, что синтезированные соединения обладают высокими ' комплексообразующими свойствами.
2. Изучена и реакции совместной конденсацией тиомочевины с фурфуролом н формальдегидом в присутствии ортофосфорниой кислоты получены трехмерносшитые олигомеры.
Показано, что синтезированные олигомеры являются высокоэффективными ионитами при извлечении редких и благородных металлов из производственных растворов.
3. Изучена зависимость сорбции благородных металлов олигомером ФТФО от концентрации кислот, времени контакта фаз, количества сорбента и др. При этом установлено, что с повышением концентрации азотной кислоты от 0,1 до 2,0 М степень сорбции ионов золота плавно повышается и при концентрации азотной кислоты 2,0 М достигает максимума (90,0%).
4. Разработаны новые ингибиторы солеотложений на основе местного сырья и промышленных отходов. Изучена реакция конденсации аминов и амидов полиэлектролитов («Унифлок», «К-4», «К-9» ) с формальдегидом и оксиметилсульфонатом.
Установлено, что продукты реакции конденсации являются высокоэффективными ингибиторами отложения минеральных солей, защитное действие которых достигает до 97 %.
5. Изучена ингибирующая активность синтезированных соединений в процессе отложения минеральных солей. Установлено, что продукты конденсации «Унифлока», диэтаноламина с формальдегидом и тиомочевины с монохлоруксусной кислотой эффективно ингибируют солеотложения. Их эффективность по карбонату кальция и сульфату кальция составляет от 91,0 до 99,23%.
6. Разработаны технологии производства ионита ФТФО и ингибитора отложений минеральных солей на основе препарата «К-9», «Унифлока» и формальдегида в присутствии бисульфита натрия. Подготовлена и утверждена нормативно-техническая документация, необходимая для производства ингибитора отложений минеральных солей.
Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:
Статьи
1. Юсупова Г.Д., Юнусов М.П., Исмаилов Н.П. Совместная конденсация фурфурола и формальдегида с мочевиной и тиомочевиной. //Хим. природ, соед-ий. Спец. выпуск, Ташкент, 1999, с. 91-92.
2. Юсупова Г.Д., Тапилов P.C., Рахмонбердиев Г. Синтез и исследование свойств новых ионообменных смол. // Хим. природ, соед-ий. Спец. выпуск. Ташкент, 1998, с. 103-104.
3. Тураев Х.Х., Юсупова Г.Д. Синтез н исследование свойств новых ионообменных смол. //Узб. хим. ж., 1998, №4, с. 15-17.
4. Тураев XX, Юсупова Г.Д., Утаев К.О., Кадаров Х.И., Юсупов Д. Конденсация альдегидов с мочевиной и тиомочевиной. // Узб. хим. ж., 1998, №5, с. 14-18.
5. Юсупова Г.Д., Кадиров Х.И., Исмаилов Н.П., Юнусов М.П. Синтез и исследование свойств новых ионообменных смол. //Труды научно-технической конференции «Проблемы развития химии и технологии органических соединений в Узбекистане», Т., 1998, с. 174-176.
Тезисы
6. Юсупова Г.Д., Исмаилов Н.П. Махаллий хом ашёлардан янги ионитларни синтез килиш ва уларнинг хоссаларини урганиш. //ТошКТИ профессор-укитувчиларининг, аспирантлар, илмий ходимларининг илмий-назарий ва техникавий конференциясининг баёнлари, Т, 1998,1206.
7. Юсупова Г.Д., Ядгаров Ж.С., Исмаилов Н.П. Исследование сорбционных свойств новых ионитов и их механической прочности. //ТошКТИ профессор-укитувчиларининг, аспирантлар, илмий ходимларининг илмий-назарий ва техникавий конференциясининг баёнлари, Т, 1997,1046.
8. Миркомилов Т.М., Рахматуллаева Г.Д.,Туробжонов С.М..Кадиров Х.Э.,Юсупов Д. Синтез ионообменных смол и комплексонов на базе отходов ПО «Навоиазот». //Доклады Международного экологического конгресса «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности». Санкт-Петербург, 2000, с.569-570
Нормативно-технические документы
9. Рахматуллаева Г.Д. и др. Лабораторный регламент производства ингибитора отложений минеральных солей «ИОМС-альфа». Утверждено: гл. инженером СП-АО ЭХЗ, и нач. ОПУ Таш. обл. «Иссиклик манбаи» и прбректором ТашХТИ, 2000г.
10. Рахматуллаева Г.Д., Юсупов Д., Арипов М.А. и др. Ингибитор отложений минеральных солей ИОМС-альфа. Технические условия на опытную партию. Утверждено 3.01.2000г.
Янги комплексонлар сйнтези, ' технологияси ва уларнинг ншлатвлнши.
Аминобирикмалар, амидлар (мочевина, тиомочевина) ва альдегидлар (формальдегид, фурфурол) асосоида янги ион алмаштирувчи смолалар хамда комплексонлар синтез килинди ва уларни ишлаб чикариш технологиялари яратилди.
Мочевина (тиомочевина)ни фурфурол ва формальдегид билан ортофосфат кислотаси иштирокида биргаликда конденсатлаб ГД ва ФТФО шартли ном билан аталувчи янги ионитлар синтез килинди. Бу ионитлар кумуш, олтин, платина, иридий каби металларни сорбцпялашда ишлатилиб курилди, ГД гурухидаги ионитлар кумуш ионларини стандарт эритмалардан 100% гача сорбциялаши, ФТФО туридаги ионитлар эса олтинни турли эритмалардан 90% гача сорбциялашлиги аникланилди.
Мочевина, тиомочевина, моно- ва диэтаноламинлар, сульфанил кислота, «Унифлою> ва «К-9» моддаларни формальдегид, монохлорсика кислота, оксиметилсульфонатлар билан конденсатлаб янги комплексонлар яратилди. Олинган комплексонлар куйка хосил булитига карши ингибитор сифатида синаб курилди. Тиомочевинани монохлорсирка кислота билан конденсатланиш махсулоти куйка хосил булишини 99,23% гача, «Унифлок» ва К-9 моддасини оксиметилсульфонат билан конденсаптаниш махсулоти 97% гача камайтиришлиги аникланилди.ИОМС- альфа препаратини олиш технологияси яратилди. Норматив-техник хужжатлар тайёрланди ва тасдикланди.
Syntheses and technology of new compeers and their applying.
It was studied that the processes of condensation of amines, mono- dieta-nolamine sulfanil acids; amides mochevins, teamochevins and frequently hydrolysis polymer-umfloke, preparation "K-9"
Joint condensation furfuroll with mochevina in the presenting catalytic numbers orthophosphorus acids synthesized ionits was tested in sorbtion ions silver, gold, platin, iridy and others from standard solution.
It was established that ionits of the type G.D. is absorbed effective ions of silver from model solution nitrogen sour silver, and ionits of the type F.T.F.O sorbs gold from sour solutions. Effectively of sorbtion in this achieves from 90 till 100%.
With the aim (working out) eleboration of new complexes is synthesized new complexes on the base amines and amides.
It was established that the product of condensation tiamochevin with mono chior vinegar acid, and also product condensation "uniflock" and preparation "K-9" with oxid methilsulpher is effective inhibited the process of salt deposits. Their affectivity achieves 97-99%. Above mentioned complexes were recommended to apply in industry.
It was prepared and confirmed normative technique documents.
-
Похожие работы
- Разработка методики оценки возможности и эффективности применения комплексообразующих веществ на тепловых электрических станциях
- Комплексно-щелочной водный режим барабанных котлов высоких давлений
- Использование комплексных соединений при подготовке добавочной воды для оптимизации водно-химического режима водогрейных котлов и систем теплоснабжения
- Разработка реагентов комплексного действия для регулирования технологических свойств тампонажных растворов
- Образование продуктов коррозии перлитных сталей при комплексонном и нейтрально-кислородном водных режимах и отложение их в тракте энергетической установки
-
- Технология неорганических веществ
- Технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов
- Технология электрохимических процессов и защита от коррозии
- Технология органических веществ
- Технология продуктов тонкого органического синтеза
- Технология и переработка полимеров и композитов
- Химия и технология топлив и специальных продуктов
- Процессы и аппараты химической технологии
- Технология лаков, красок и покрытий
- Технология специальных продуктов
- Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов
- Технология каучука и резины
- Технология кинофотоматериалов и магнитных носителей
- Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии
- Технология химических волокон и пленок
- Процессы и аппараты радиохимической технологии
- Мембраны и мембранная технология
- Химия и технология высокотемпературных сверхпроводников
- Технология минеральных удобрений