close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4218

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4218
(13)
C1
(51)
(12)
7
C 07H 5/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСОНОВ И КОМПЛЕКСОНАТОВ
МЕТАЛЛОВ-МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЛИГНИНА
(21) Номер заявки: a 19980861
(22) 1998.09.21
(46) 2001.12.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный
технологический университет (BY)
(72) Авторы: Кебич М.С., Зильберглейт М.А.,
Горбатенко И.В., Богуш В.Д., Кандыбович И.И.,
Широков С.Г., Марцуль А.Н., Гвоздев В.К.,
Поплавская
Л.Ф.,
Лисова В.С., Виноградова Л.М. (BY)
(73) Патентообладатель:
Белорусский
государственный технологический университет (BY)
(57)
Способ получения комплексонов и комплексонатов металлов-микроэлементов из технического лигнина,
включающий его окисление раствором гипохлорита щелочного или щелочноземельного металла с концентрацией свободного хлора 20-50 г/дм3 и гидромодулем 0,75-2,0 при повышенной температуре, нейтрализацию полученного продукта до рН = 6,0-7,0 и введение в него раствора сульфата или хлорида металла из
группы: медь, цинк, железо, марганец, молибден, или раствора смеси указанных солей с концентрацией 5,020,0 мас. % и гидромодулем 0,1-1,0.
BY 4218 C1
(56)
Шорыгина Н.Н. и др. Реакционная способность лигнина. - М.: Наука, 1976. - С. 117-118.
Маршак А.Б. Производство сульфатной целлюлозы. - Л.: ЛТА, 1987. - С. 76-77.
Изобретение относится к химико-лесному комплексу и к сельскому хозяйству, а именно к способу получения комплексонов и комплексонатов металлов-микроэлементов на основе растительного сырья.
Известен способ хлорирования для окисления технического лигнина при отбелке сульфатной целлюлозы,
включающий собственно окисление лигнина гипохлоритом натрия при температуре 38-42 °С в течение трех
и более часов при водородном показателе среды (рН) 9-10 с сжиганием органических низкомолекулярных соединений для регенерации химикалиев и тепла [1].
Недостатком способа является получение низкомолекулярных органических продуктов (фрагментов лигнина, органических кислот), не находящих практического применения, кроме утилизации сжиганием.
Наиболее близким к заявляемому способу по технологической сущности является способ модификации
гидролизного лигнина хлорноватистой кислотой (НСlO) для придания ему комплексообразующих свойств с
некоторыми металлами, в частности редкоземельными, включающий хлорирование хлорной водой, содержащей количество хлора, близкое к насыщению при 12-20 °С в течение 30 мин, с отщеплением метоксильных групп и приобретением значительного количества карбоксильных и карбонильных групп [2].
Недостатком способа является использование агрессивной среды, в частности хлорноватистой кислоты и
соляной кислоты, образующейся в результате разложения нестойкой НСlO.
Задачей данного изобретения является получение продукта с хорошо выраженными комплексообразующими свойствами за счет карбоксильных, карбонильных групп, фенольных и алифатических гидроксилов
путем химической модификации технического лигнина.
Для решения поставленной задачи предложен способ получения комплексонов и комплексонатов металлов-микроэлементов из технического лигнина, включающий его окисление раствором гипохлорита щелоч-
BY 4218 C1
ного или щелочноземельного металла с концентрацией свободного хлора 20-50 г/дм3 и гидромодулем 0,752,0 при повышенной температуре, нейтрализацию полученного продукта до рН = 6,0-7,0 и введение в него
раствор сульфата или хлорида металла из группы: медь, цинк, железо, марганец, молибден, или раствор смеси указанных солей с концентрацией 5,0-20,0 мас. % и гидромодулем 0,1-1,0.
Преимущество использования гипохлоритов щелочных и щелочноземельных металлов для окисления
технического лигнина с указанной концентрацией свободного хлора состоит в мягком селективном взаимодействии на макромолекулу лигнина с образованием продукта с хорошо выраженными комплексообразующими свойствами и возможностью выбора реагента окисления в зависимости от чувствительности растения
к натрию, калию, кальцию и магнию.
Из литературных источников неизвестно использование гипохлоритов щелочных и щелочноземельных
металлов с концентрацией 20-50 г/дм3 свободного хлора для окисления технического лигнина с получением
комплексонов и комплексонатов металлов-микроэлементов (Fe, Сu, Zn, Мо,Мn и их смеси) при указанных
условиях и нами предлагается впервые.
Концентрация свободного хлора в растворах гипохлоритов выбрана из условий достижения наилучшего
результата по образованию кислых групп.
Уменьшение концентрации свободного хлора в растворах ниже 20 г/дм3 не оказывает заметного влияния
на образование кислых групп в лигнине на указанное время реакции. Повышение концентрации хлора в сочетании с другими факторами приводит, по-видимому, к побочным реакциям и уменьшению доли кислых
групп в продукте.
Гидромодуль обработки технического лигнина гипохлоритом определен из условий достижения наилучшего результата по образованию комплексона. Уменьшение гидромодуля ниже 0,75 не оказывает существенного влияния на образование кислых групп, в тоже время существенно ухудшает условия распределения
окислителя в массе лигнина. Увеличение гидромодуля более 2,0 вызывает побочные реакции и, как результат, уменьшение содержания кислых групп в окисленном лигнине.
Концентрационный интервал растворов солей выбран из условия достижения наилучших результатов по
связыванию ионов соответствующих металлов и образованию комплексонатов-микроэлементов.
Снижение концентрации солей в растворе ниже 5 % не позволяет полностью использовать емкость комплексона. Увеличение концентрации солей более 20 % вызывает перерасход солей.
Гидромодуль обработки комплексона растворами солей выбран из условия равномерного их распределения в массе обрабатываемого комплексона и использования его емкости.
Обработка раствором солей с гидромодулем ниже 0,1 не позволяет их равномерно распределить в массе
комплексона. Обработка комплексона раствором солей с гидромодулем более 1,0 не оказывает заметного
влияния на комплексообразование и вызывает перерасход солей.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
В реактор периодического действия их термо- и химически стойкого стекла, снабженного мешалкой,
термометром и обратным холодильником, загружают 0,1 кг лигнина по абсолютно сухому веществу или 0,13
кг в пересчете на его 22,5 %-ную влажность. Гидролизный лигнин предварительно подсушивают до указанной влажности естественным путем. Лигнин в реакторе заливают раствором гипохлорита натрия с гидромодулем 1,25 и концентрацией свободного хлора 29,0 г/дм3. Реактор, загруженный лигнином и прилитым
раствором окислителя, помещают в нагретую водяную баню, нагрев которой регулируется таким образом,
чтобы температура реакционной массы поддерживалась в пределах 40±2 °С. Время обработки 2 ч.
По истечении указанного времени окисления полученный продукт выгружают и отнейтрализовывают
раствором азотной кислоты до величины рН 6,0.
Комплексообразующую способность устанавливают известными методами путем определения массовой
доли кислых групп.
В результате реализации способа получают комплексон, содержащий 18,0 % общих кислых групп к массе абсолютно сухого вещества.
Для получения компексоната металла-микроэлемента к полученному продукту прибавляют 20 % раствор
хлорида железа с гидромодулем 1,0 и тщательно перемешивают в течение не менее 20 мин.
2
3
-//-
13
14
гипохлорит
калия
гипохлорит
15
Са
гипохлоpит
16
Mg
Исх. лигнин
9
6
7
8
5
4
3
2
1
10
11
12
Окислитель
2
гипохлоpит
Na
гипохлоpит
Na
гипохлоpит
Na
гипохлоpит
Na
гипохлоpит
Na
То же
-//-//гипохлоpит
Na
То же
-//-//-
1
№
п/п
20,0
40,8
0,75
1,0
39,8
39,8
39,8
0,75
0,75
40,8
40,8
40,8
40,8
0,75
1,0
1,0
1,0
1,0
40,8
40,8
2,00
1,0
50,0
1,25
29,0
29,0
29,0
29,0
1,25
1,25
1,25
1,25
4
Концентрация
свободного
хлора, г/дм3
3
Расход
окислителя, гидромодуль
5,9
4,3
0,7
6,1
6,4
6,6
6,6
6,6
6,6
6,6
4,9
4,9
4,9
6,6
4,7
8,7
4,9
4,9
6
фенольные
0,9
1,0
1,2
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
0,7
0,7
-
1,3
0,7
0,8
0,5
0,7
5
карбоксильные
2,3
12,4
13,8
14,4
12,8
12,8
12,8
12,8
12,8
10,3
10,3
10,3
12,8
6,1
12,0
8,5
10,3
7
алифатические
2,9
3,9
4,0
4,4
4,6
4,6
4,6
4,6
4,6
2,1
2,1
2,1
4,6
3,2
4,6
3,2
2,1
8
карбонильные
Содержание кислых групп
в продукте, % мас. к а.с.в.
10,2
23,1
24,9
26,4
25,3
25,3
25,3
25,3
25,3
18,0
18,0
18,0
25,3
14,7
26,1
17,1
18,0
Суммарное
содержание
кислых
групп, % к
а.с.в.
9
20,0
20,0
20,0
20,0
20,0
20,0
5,0
5,0
20,0
20,0
5,0
12,5
20,0
20,0
20,0
20,0
20,0
10
Концентрация солей в
растворе,
% мас.
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,75
1,0
1,0
0,1
1,0
1,0
1,0
1,0
11
Расход раствора солей,
гидромодуль
Содержание кислых групп в модифицированном лигнине в зависимости от основания гипохлоритов
1,1
2,3
2,6
2,8
20,0
8,5
1,8
2,2
12,6
2,3
1,7
1,7
1,5
1,4
3,3
2,5
2,7
Fe+3
Fe+3
Fe+3
Fe+3
Zn+2
Mo+6
Mn+2
(Fe+3,
Cu+2,
Zn+2,
Mo+6,
Mn+2)
Cu+2
Fe+3
Fe+3
Fe+3
Fe+3
Fe+3
Fe+3
Fe+3
Fe+3
Ион
Содержание
MetMet-микромикроэлемента
в продукте, элемента
г/кг
12
13
BY 4218 C1
BY 4218 C1
Для определения доли связанных металлов-микроэлементов в комплексоне определяют методом атомной
эмиссионной спектроскопии, в частности эмиссионной фотометрии пламени.
Полученный продукт содержит 2,6 г микроэлемента - железа на 1 кг продукта. Таким образом, в результате окислительной деструкции технического лигнина получают продукт, обладающий комплексообразующими свойствами, который может быть использован для получения микроэлементого и для
самостоятельного внесения в почву в качестве комплексообразователя.
Примеры 2-13.
Примеры 2-13 выполнены по схеме примера 1, отличие состоит только в используемых растворах солей,
их массовой доли в растворе, количестве обрабатывающего раствора.
Примеры 14-16.
Примеры 14-16 выполнены по схеме примера 1, отличие состоит только в используемом основании гипохлоритов.
Молибден в продукте определяют известными химическими методами, в частности, путем сжигания навески продукта в соляной кислоте (Бусев А.И., Танцови В.Г., Иванов В.М. Руководство по аналитической
химии редких элементов. - М.: Химия, 1978).
Нейтрализацию продукта окисления до величины рН 6,0-7,0 осуществляют следующим образом: избыток
гидрокисида натрия и кальция отнейтрализовывают раствором азотной кислоты; калия и магния - раствором
серной кислоты.
Результаты заявляемого способа предоставлены в таблице. Таким образом, заявляемый способ позволяет
получить продукт, обладающий комплексообразующими свойствами, который можно использовать самостоятельно в виде комплексона или для получения комплексонатов соответствующих металловмикроэлементов или их смеси, содержащего 2-20 г металлов-микроэлементов на 1 кг продукта.
Источники информации:
1. Маршак А.Б. Производство сульфатной целлюлозы. - Л.:ЛТА, 1989. - С. 76-77.
2. Шорыгина Н.Н. и др. Реакционная способность лигнина. - М.: Наука, 1976. - С. 117-118 (прототип).
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
136 Кб
Теги
патент, by4218
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа