Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АДСОРБЕНТА

Изобретение относится к способам получения адсорбента на основе цеолитсодержащей породы, используемом для анализа различных органических смесей, в том числе и фурановых производных, образующиеся в трансформаторном масле в процессе эксплуатации маслонаполненного электрооборудования.

Известен способ получения сорбента на основе пористого диатомита, который после дробления подвергают одностадийной термической обработке с модифицированием поверхности продуктами сгорания отходов сельского хозяйства - соломы (патент РФ №2241536, МПК B01J 20/10, B01J 20/14, B01J 20/20, B01J 30/30, опубл. 10.12.2004). Указанный сорбент применяют для очистки растворов от соединений тяжелых металлов.

Недостаток этого способа заключается в низкой сорбционной емкости материала, что приводит к увеличению погрешности определения при увеличении концентрации определяемых органических компонентов.

Прототипом данного изобретения является способ получения адсорбента (патент РФ №2 566141 МПК B01J 20/30, B01J 20/16, опубл. 20.10.2015, бюлл. №29). Сорбент содержит выгорающую добавку, связующее, водный раствор пластификатора, далее его формируют в гранулы, которые далее подвергают сушке и термообработке.

Недостаток этого способа заключается в сложности приготовления компонентов при получении адсорбента и недостаточная сорбционная емкость по отношению к органическим веществам.

Задачей изобретения является разработка технологии получения адсорбента на основе цеолитсодержащей породы с хорошей сорбционной емкостью, а также расширение ассортимента адсорбентов, изготовленных на основе природных материалов.

Таким образом, техническим результатом является повышение сорбционной емкости получаемого адсорбента и облегчение нанесения его на тонкослойные пластинки.

Технический результат достигается тем, что в способе получения адсорбента для хроматографического разделения фурфурола и фурфурилового спирта цеолитсодержащую породу Татарско-Шатрашановского, характеризующийся тем, что в качестве исходного материала применяют цеолитсодержащую породу, которую размалывают до порошкообразного состояния, полученный порошок отсеивают, высушивают, проводят термообработку, промывают, смешивают со связующим, в качестве которого используют гипс, диспергируют и наносят на подложку, согласно настоящему изобретению отсеивают фракции размером от 20 до 50 микрон, высушивают при температуре от 100 до 120°С в течение от 1 до 2 часов, проводят термообработку при температуре от 350 до 400°С в течение от 3 до 5 часов, обрабатывают раствором соляной кислоты, промывают дистиллированной водой, сушат при температуре от 100 до 120°С в течение от 1 до 2 часов, полученный порошок смешивают со связующим в соотношении от 2 до 15% от массы, добавляют оксид цинка, выполняющий функцию индикатора ультрафиолетового воздействия, в количестве от 1 до 2% массы, диспергируют в дистиллированной воде и наносят на тонкослойную пластинку из инертного материала, сушат при постепенном повышении температуры от 20 до 120°С со скоростью от 2 до 5°С в минуту.

Минеральный состав цеолитсодержащей породы Татарско-Шатрашановского месторождения состоит из скрытно-кристаллической части размером менее 0,01 мм и мелкоразмерной с частицами размером более 0,01 мм. В цеолитсодержащих породах Татарско-Шатрашановского месторождения мелкоразмерные составляющие достигают от 15 до 40% объема.

При этом основными минералами в этих породах выступают кальцит, опал, кварц, полевые шпаты, слюды, глауконит, а к второстепенным относятся сульфиды и гидроксиды железа, циркон, рутил, гранат, турмалин и шпинель.

Цеолиты в цеолитсодержащих породах слагают мелкие включения крупной и овальной формы с размером от 0,05 до 0,30 мм. Скрытно-кристаллическая основная масса цеолитов, цементирующая частицы алевритовой размерности, составляют от 60 до 80% общего объема породы. По. своему минеральному составу цеолитсодержащие минерально-кремнистые породы Татарско-Шатрашановского месторождения представляют собой четырех- или пятикомпонентную систему переменного состава. К основным породослагающим компонентам относятся: цеолитовая, карбонатная, кремнистая, глинистая, кварцевая, которые составляю от 90 до 95% от объема цеолитсодержащей породы. Химический состав цеолитсодержащей породы Татарско-Шатрашановского месторождения отражает ее минеральные составляющие: алюмосиликатную, к которой относится цеолит, монтмориллонит и гидрослюды, а также силикатную, состоящую из опала, кристобалита, кварца, и карбонатную, представленную кальцитом.

Пример конкретного выполнения

Использование в качестве исходного материала цеолитсодержащей породы, размолотой до порошкообразного состояния, обработанной соляной кислотой и температурой, позволяет очистить сорбент от сопутствующих примесей и связанной влаги, что увеличивает его сорбционную емкость по отношению к фурановым соединениям, содержащимся в отработанном трансформаторном масле (табл. 1, 2).

Как видно из табл. 1, наиболее высокая сорбционная емкость цеолитсодержащих пород при обработке их соляной кислотой наблюдается для фурфурилового спирта (разность равна 0,213 по сравнению с фурфуролом 0,043). Очевидно, это связано с образованием межмолекулярных водородных связей гидроксильной группы фурфурилового спирта с поверхностью цеолитсодержащей породы.

В общем случае способ получения адсорбента для тонкослойной хроматографии осуществляется следующим образом. Цеолитсодержащую породу размалывают до порошкообразного состояния, отсеивают фракцию размером от 20 до 50 микрон, помещают в емкость, высушивают при температуре от 100 до 120°С в течение от 1 до 2 часов, проводят термообработку при температуре от 350 до 400°С в течение от 3 до 5 часов, обрабатывают разбавленным 20% раствором соляной кислоты, промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции, сушат при температуре от 100 до 120°С в течение от 1 до 2 часов. Полученный порошок смешивают со связующим - гипсом в соотношении от 2 до 15% от массы, добавляют индикатор ультрафиолетового излучения - оксид цинка в количестве от 1 до 2% от массы, диспергируют в дистиллированной воде и наносят валиком на подложку из инертного твердого или эластичного материала (стекло, кварц, алюминиевая фольга, лавсановая пленка и др.), сушат при постепенно повышении температуры от 20 до 120°С со скоростью подъема от 2 до 5°С в минуту.

Высушенные тонкослойные пластинки подвергают испытанию. С этой целью используется вариант восходящей тонкослойной хроматографии, когда тонкослойные пластинки помещают в камеру, в которую наливается растворитель. На расстоянии 1 см от нижней границы тонкослойной пластинки наносится микрошприцом объемом 2 мкл проба фурановых соединений, растворенных в трансформаторном масле, и под действием растворителя, в качестве которого используют смесь гексана с этанолом в соотношении 80:20, смесь начинает разделяться на индивидуальные компоненты фурфуриловый спирт и фурфурол, для которых определяли удерживание R_f.

Тонкослойная пластинка на основе цеолитсодержащих пород Татарско-Шатрашановского месторождения при температуре 100-120°С сушится для удаления паров воды. Затем пластинка помещается в камеру для хроматографирования, в которую наливается растворитель - гексан. Гексан начинает подниматься по тонкослойной пластинке в течение 30 мин., что позволяет очистить пластинки от сопутствующих примесей. Затем пластинка высушивается при температуре 100-120°С в токе воздуха и на нее наносится с помощью микрошприца проба фурфурилового спирта и фурфурола, растворенного в ацетоне в количестве до 1% от массы. На дно хроматографической камеры наливается растворитель - хлороформ, в него опускается тонкослойная пластинка с нанесенной пробой и осуществляется процесс хроматографического разделения фурфурилового спирта и фурфурола, который длится в течение около 30 минут. Затем тонкослойную пластинку извлекают из хроматографической камеры и облучают ультрафиолетовым светом. В этом случае фурфуриловый спирт и фурфурол проявляются в виде темных пятен. После этого определяют R_f фурфурилового спирта и фурфурола. В таблице 3 приведены результаты в сравнении со стандартными тонкослойными пластинками.

При этом коэффициент разделения для пары фурфурол-фурфуриловый спирт выше для природных цеолитов (Кс=3,8), чем для силикагеля (Кс=1,6).