На современном этапе создания новых полимерных материалов особое значение приобретает эколого-экономически выгодная химическая модификация уже известных промышленных полимеров, которая позволяет улучшить свойства и существенно расширить применения последних.
Среди полимеров с реакционно-способными группами особый интерес представляют интерес полимеры и сополимеры на основе эпихлоргидрина (ЭХГ), являющегося полуфункциональным мономером. [1 -3]
В настоящее время водорастворимые ионеновые полимеры, как катионные полиэлектролиты находят широкое применение в качестве экстрагентов, коагулянтов, отвердителей в различных отраслях промышленности [4].
Мы исследовали синтез катионных водорастворимых полиэлектролитов, содержающие ионогенные группы в боковой цепи макромолекулы, а также их флокулирующее действие на отрицательно заряженные суспензии силикагеля.
Синтез осуществляли путём взаимодействия эпихлоргидрина (ЭХГ) с бензоксазолинонами (БОЗ) по следующей схеме:
Самопроизвольную полимеризацию ЭХГ с БОЗ проводили в массе в водной среде, а также в среде полярных растворителей при температуре 20–40°С. В течении 30–35 минут при различных соотношениях исходных веществ.Исследовано влияние соотношения исходных продуктов, температуры и продолжительность реакции в процессе полимеризации при взаимодействии эпихлоргидрина с бензоксалинами.
Как видно из таб-1, катионит на основе ЭХГ с БОЗами с высокими значениями приведенной вязкости был получен при эквимолярном соотношении реагирующих веществ. Следует отметить, что с повышением температуры возрастает и скорость, и константа скорости процесса (таб.2.) кроме этого дальнейшее повышение температуры и концентрации исходных реагентов приводит к получению более структурированных продуктов.
Установлено, что реакция полимеризации ЭХГ с БОЗами достаточно легко протекает и в массе, и в среде органических растворителей а с увеличением диэлектрической проницаемости среды скорость процесса полимеризации возрастает. Это объясняется, по-видимому, тем что диссоциация сильно полярных групп ЭХГ и растущей цепи в полярных средах способствует ускорению процесса самопроизвольной полимеризации.
В ИК спектрах синтезированных ионеновых полимеров наблюдается уменьшение интенсивности сигналов валентных колебаний связи –СН2 –СI в области 1270 см-1 от протекании процесса полимеризации, кроме этого образуются новые интенсивные полосы поглощения в области 1080- 1170 см-1, относящиеся к валентным асимметрическим колебаниям простой эфирной -О-СН2 — связи, за счёт раскрытия эпоксигрупп (1250, 925–850)-1.
Исследование флокирующей способности водорастворимых полиэлектролитов показало, что наиболее эффективен полиэлектролит полученый на основе продуктов самопроизвольной полимеризации при взаимодействии ЭХГ с бензоксалтионом, который был испытан в процессе флотации вольфрамсодержащих продуктов черновых шеелитовых концентратов в лабораторных условиях. Синтезированные катионные полиэлектролиты избирательно влияют на осаждение трехокси вольфрама из вольфрамосодержащих шламов, одновременно уменьшают потери металла в сливе [5].
Таблица 1
Влияние исходного соотношения ЭХГ бензоксазолинонов на процесс взаимодействия исвойства полиэлектролита
|
Азотосодержащие гетероциклические соединения |
Исходное соотношение БОЗ:ЭХГ. |
Т.К. |
Время. мин. |
0,5% раствора в воде дм/г. |
Ƞуд дм/г. |
СОЕ по ионному хлору. мг-экв/г |
|
Бензоксалтион |
1:1 1:2 2:1 5:1 |
303 |
180 |
1,58 0,53 0,74 0,95 |
0,541 0,034 0,075 0,093 |
6,7 |
|
Бензоксозолон (II) |
1:1 1:2 2:1 5:1 |
303 |
240 |
1,35 0,42 0,64 0,83 |
0,253 0,028 0,057 0,089 |
5,8 |
Таблица 2
Кинетические параметры реакции полимеризации ЭХГ сбензоксазолинонами (исх. соот. 1:1).
|
№ |
Т.К. |
1/Т. 10–3 |
моль/л с 105 |
К 10–7 с -1 |
Е акт кДЖ/моль |
|
1 |
293 303 323 313 |
3,41 3,30 3,01 2,91 |
2,03 8,95 17,32 34,05 |
1,10 1,53 2,08 4,84 |
78,94 |
|
2 |
293 303 323 343 |
3,41 3,30 3,01 2,91 |
3,87 9,15 20,17 36,94 |
1,58 1,92 2,54 5,06 |
80,05 |
При расходе флокулянта 15 г/т с сочетанием 300 г/т жидкого стекла извлечение вольфрамсодержащего продукта составляет, 90,5 %, а твёрдого при флотации в сливе содержатся 0,05 % при равных содержаниях треокси вольфрама сырьё (таб.3.). Одновременно увеличивается содержание (95 %) трехокси вольфрама в щеелитовом концентрате. При отсутствии полимерных флокулянтов потери твёрдых веществ со сливом составляют 0,05 %, а извлечение вольфрама 3,4 %.
Таблица 3
Зависимость степени извлечения вольфрама иот качества шеелитового концентрата
|
№ |
Наименование продуктов обогащения |
Выход, % |
Содерж. |
Извлечения |
Условия проведения опытов |
||
|
W2O3 |
CaCO3 |
W2O3 |
CaCO3 |
|
|||
|
1. |
Конц.флотации Хв. флотации Исх.продукт |
13,62 16,38 100,00 |
1,48 0,019 0,281 |
47,85 6,8 12,09 |
52,88 7,22 100,00 |
59,80 40,20 100,00 |
Без флокулянта |
|
2. |
Конц.флотации Хв. флотации Исх.продукт |
17,26 82,74 100,00 |
1,062 0,023 0,180 |
43,45 10,02 15,73 |
89,75 10,25 100,00 |
41,25 58,75 100,00 |
Ж. стекло —400 г/т 8–16–0 |
|
3. |
Конц.флотации Хв. флотации Исх.продукт |
24,07 75,93 100,00 |
0,760 0,015 0,220 |
41,53 6,95 16,02 |
94,55 5,45 100,00 |
67,85 32,15 100,00 |
Ж. стекло 8–16–0 10 г/т |
|
4. |
Конц.флотации Хв. флотации Исх.продукт |
21,36 78,64 100,00 |
0,813 0,012 0,205 |
40,05 7,64 15,62 |
95,01 4,69 100,00 |
66,74 33,25 100,00 |
Ж. стекло 8–16–0 20 г/т |
|
5. |
Конц.флотации Хв. флотации Исх.продукт |
20,15 79,85 100,00 |
0,847 0,013 0,2106 |
51,94 6,48 17,53 |
93,64 6,36 100,00 |
63,85 36,15 100,00 |
Ж. стекло 8–16–0 40 г/т. |
Таким образом установлено, что полиэлектролиты полученые на основе ЭХГ с бензоксазолиноном избирательно влияют на осаждение шламов вольфрамного минерала, что позволяет существенно снизить потери металла в сливах.
Литература:
- Аскаров М. А., Джалилов Т. А. Синтез иогенных полимеров, Т., Фан, 1978. 158 с.
- Зайнутдинов С. С., Аскаров М. А., Собиров З. С. Полимеризация при взаимодействии эпихлоргидрина с аминосоединениями. В кн. Ионогенные полимеры. Т., Фан, 1985, 9–19 с.
- Аскаров М. А., Джалилов Т. А., Агназаров А., Зайнутдинов С. С. Аниониты на основе продуктов взаимодействия эпихлоргидрина с винилниридинами. ЖПХ, 1976, Т. 19. С. 684–686.
- Небери В. П., Флокуляция минеральных суспензий. М, Недра., 1983., 288 с.
