Спосіб отримання сульфідірованного лігніну і його використання в якості сорбенту для з’єднань

B01J20 / 30 - способи отримання, регенерації або реактивації

Власники патенту RU 2624311:

Федеральне державне бюджетна установа науки "Іркутський Інститут хімії ім. А. Є. Фаворського" Сибірського відділення української академії наук (О-Ірішо СО РАН) (RU)
Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої освіти "Іркутський державний університет шляхів сполучення" (ФГБОУ ВО "ІрГУПС) (RU)

Винахід відноситься до галузі промислової екології та стосується питання утилізації відходу лісохімії - лігніну - і використання матеріалу, отриманого на його основі, в якості сорбенту для очищення стічних вод від сполук важких металів. Лігнін попередньо піддають хлоруванню хлорного водою. Отриманий хлорлігнін, що містить не більше 14,1% хлору, вводять у взаємодію з полісульфідом лужного металу, який отриманий в водному розчині гідразингідрату. Здійснюють процес поліконденсації при температурі 40 ° С і мольному співвідношенні хлору до сірки = 1: 1. Отриманий продукт має величину сорбції для нікелю до 360 мг / г, для цинку до 423 мг / г, для кадмію до 462 мг / г, для ртуті до 467 мг / г, для міді 411 мг / г, для кобальту до 323 мг / г, для свинцю до 376 мг / г. 2 н.п. ф-ли, 3 пр.

Винахід відноситься до галузі промислової екології та конкретно стосується питання утилізації великотоннажного відходу лісохімії - лігніну - і отримання на його основі сорбенту для очищення стічних вод від сполук токсичних важких металів.

На лісохімічних підприємствах (целюлозно-паперових і гідролізних) основну частину відходів становить лігнін - розгалужений природний полімер нерегулярної будови, утилізація якого є важливою екологічною проблемою [1, 2]. Одне з основних напрямків переробки лигнинов полягає в реалізації їх сорбційних властивостей - їх використання для виробництва сорбентів. Високоефективні сорбенти - активоване вугілля можуть бути отримані шляхом карбонізації безпосередньо лігніну або продуктів його незначною переробки [2]. Однак карбонізує є високоенергозатратним процесом. Крім того, через істотне газовиділення при карбонізації вихід активованого вугілля зазвичай не високий. Відомий спосіб отримання сорбенту з використанням безпосередньо лігніну, в присутності якого здійснюють поликонденсацию 1,2,3-тріхлорпропана з полісульфідом натрію і тіосечовина при температурі 60 ° С [3]. Частинки лігніну в цьому процесі виступають, по-видимому, в ролі центрів поліконденсації і забезпечують потрібну дисперсність одержуваного сорбенту. Серосодержащий сорбент для очищення стічних вод від сполук важких металів отримано реакцією полісульфіду натрію, хлорорганічних відходів і хлорованого лігніну в водному розчині гідразину [4]. Процес поліконденсації проводять при температурі 40-45 ° С. Однак хлорлігнін для отримання сорбенту становить лише

50% від маси використовуваних мономерів для поліконденсації. Решта 50% представляють собою відходи виробництва епіхлоргідріна. З одного боку, це дозволяє утилізувати хлорорганічні відходи, однак, з іншого боку, склад відходів може варіювати в дуже широких межах [5], внаслідок чого важко забезпечити необхідне співвідношення полісульфіду натрію і хлорвмісних мономерів.

Поставлена ​​мета досягається використанням для отримання сульфідірованного лігніну хлорлігніна, який був отриманий хлоруванням лігніну газоподібним хлором у водному середовищі (хлорного водою). Очевидно, в цих умовах хлор насамперед вступає в бічні ланцюга макромолекули лігніну і тільки в надлишку хлоруючого реагенту відбувається хлорування ароматичних кілець [9].

Для здійснення сульфидирования використаний полісульфід лужного металу (натрію або калію), що отримується з елементної сірки у водному розчині в присутності гідразингідрату і лугу (NaOH або KOH) [10]:

Незважаючи не те що процес сульфидирования протікає за участю твердої фази (хлорлігніна) ступінь заміщення хлору дуже висока. Можливо це може бути обумовлено тим, що відомо використання розчину сірки в лужному Гідразингідрат як композиції для отримання целюлози [11], тобто система луг-гідразингідрат-сірка здатна розщеплювати макромолекули лігніну. Варіння целюлози здійснюють при максимальній температурі 170 ° С. Пропоновані нами умови сульфидирования набагато м'якше, проте частково може йти розщеплення молекул лігніну. Подальша участь атомів хлору в поліконденсації призводить до зворотного зшивці осколків.

В результаті поліконденсації отриманий порошок коричневого кольору, який був досліджений на здатність адсорбувати важкі метали (Ni, Cd, Pb, Hg, Cu, Co, Zn) з водних розчинів.

Спосіб отримання сульфідірованного лігніну і його використання в якості сорбенту для вилучення сполук важких металів з водних розчинів ілюструється такими прикладами.

Сорбционное витяг металів з водних розчинів здійснено шляхом струшування навішування сухого сорбенту (0,5 г) з 50 мл водного розчину солі металу, концентрація 5 г / л (проводилося дослідження максимально можливої ​​ефективності сорбентів). Величину сорбції розраховували, як зазначено в роботі [4], кінцеву концентрацію металів в розчині визначали фотоколориметрично. У таблиці представлені дані по величині сорбції.

Приклад 2. В умовах прикладу 1, але при розчиненні 0,64 г (0,0161 моль) NaOH, введенні в розчин 0, 51 г (0,0161 моль) сірки і використанні 10 г хлорлігніна, що містить 5,7% хлору. Отримано 9,3 г (93%) продукту, що містить 5,48% сірки і слідові кількість хлору. Дані за величиною сорбції іонів металів представлені в таблиці.

Приклад 3. В умовах прикладу 1, але при розчиненні 1,14 г (0,02 моля) КОН, введенні в розчин 0,64 г (0,02 моля) сірки і використанні 10 г хлорлігніна, що містить 7,1% хлору. Отримано 9,2 г (92%) продукту, що містить 7,0% сірки і

0,5% залишкового хлору. Дані за величиною сорбції:

Приклад 4. В умовах прикладу 1, але при розчиненні 1,6 г (0,04 моля) NaOH, введенні в розчин 1,28 г (0,04 моля) сірки і використанні 10 г хлорлігніна, що містить 14,1% хлору, отримано 9,3 г (93%) продукту, що містить 12,5% сірки і 2,3% залишкового хлору. Сорбційна активність (мг / г): Ni - 360; Zn - 290; Cd - 418; Hg 2+ - 437.

Таким чином, в даному технічному рішенні пропонується спосіб отримання сульфідірованного лігніну, що містить до 12,5% сірки. Продукт може бути використаний в якості сорбенту для вилучення сполук важких металів з стічних вод металопереробних підприємств.

1. Чудаков М.І. Промислове використання лігніну, 1983, 212 с.

4. Патент №2558896 RU.

6. Авт.свід. СРСР №933669 (1982) (прототип).

7. Патент №2552997 RU.

10. Корчова Н.А. Турчанінова Л.П. Дєрягіна Е.Н. Воронков М.Г. // Журнал загальної хімії. 1989. Т. 59, вип. 8. С. 1785-1787.

1. Спосіб отримання сульфідірованного лігніну, що включає взаємодію лігніну з хлорним водою з отриманням хлорованого лігніну, що містить не більше 14,1% хлору в хлорлігніне, отримання розчину полісульфіду лужного металу шляхом взаємодії при перемішуванні сірки і лугу в водному розчині гідразингідрату при масовому співвідношенні гідразингідрату до воді, що дорівнює 1:20, мольному співвідношенні сірки до лугу, що дорівнює 1: 1, і температурі 60-65 ° С, введення згаданого хлорованого лігніну в отриманий розчин полісульфіду лужного металу з розрахунку мольної співвідношення хлору до сірки, рівного 1: 1, проведення реакції поліконденсації при 40 ° С, фільтрування, промивання і сушіння цільового продукту.

2. Використання сульфідірованного лігніну, отриманого за п. 1, в якості сорбенту для вилучення сполук важких металів з водних розчинів.