Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PROCESS FOR PRODUCING A METHYLSILICIC ACID HYDROGEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/075095
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the production of adsorbents and specifically to a process for producing a methylsilicic acid hydrogel. A working mixture comprising methyltriethoxysilane (MTES) and an aqueous solution of ethanol with ethyl alcohol in a proportion by volume of from 60 to 96.5 %, a hydrolyzed mixture of hydrochloric acid and purified water, and an alkaline solution. The MTES is hydrolyzed in the presence of an acidic catalyst with subsequent alkaline treatment, the reaction mass is left to stand, and the resultant methylsilicic acid alcogel is comminuted and is then washed with purified water to give a hydrogel. The volume ratio of the MTES to the aqueous ethanol solution is 1:2.1, 1:2.4, 1:3, 1:3.3. The MTES is used in a proportion by mass of the basic substance of at least 98 %. The MTES is hydrolyzed in a volume ratio of working mixture to hydrolyzing mixture of 3-3.5:0.7-1.5. The time for introducing the hydrolyzing mixture into the reaction mass is 30-40 min. The resultant reaction mixture is left to stand for 3-3.5 hours at a рН of at least 3. After completion of the MTES hydrolysis, an alkaline solution is introduced into the resultant reaction mass at a temperature of 16-30°C, and then the resultant methylsilicic acid alcohydrogel is left to stand to mature for at least 7.5 h; the maturing process is performed until a colorless intermediate with slight opalescence is produced. The comminuted methylsilicic acid alcohydrogel is washed with purified water at a rate of 2-4 l per hour. The invention makes it possible to increase the adsorption activity of the methylsilicic acid hydrogel by 2.0-3.9 times and to reduce the ethyl alcohol consumption by 30-40 %.

Inventors:
KABACHNYI, Gennadii Ivanovych (ul. Tankopiya, 23-48Kharkov, 61091, UA)
КАБАЧНЫЙ, Гэннадий Ивановыч (ул. Танкопия, д. 23 кв. 48, Харков, Kharkov, 61091, UA)
KABACHNA, Alia Vasylivna (ul. Tankopiya, 23-48Kharkov, 61091, UA)
КАБАЧНА, Алла Васыливна (ул. Танкопия, д. 23 кв. 48, Харков, Kharkov, 61091, UA)
KABACHNYI, Oleksandr Gennadiiovych (pr. Petra Grygorenka, 28-328Kiev, 02095, UA)
Application Number:
UA2010/000030
Publication Date:
June 23, 2011
Filing Date:
June 14, 2010
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
KABACHNYI, Gennadii Ivanovych (ul. Tankopiya, 23-48Kharkov, 61091, UA)
КАБАЧНЫЙ, Гэннадий Ивановыч (ул. Танкопия, д. 23 кв. 48, Харков, Kharkov, 61091, UA)
KABACHNA, Alia Vasylivna (ul. Tankopiya, 23-48Kharkov, 61091, UA)
КАБАЧНА, Алла Васыливна (ул. Танкопия, д. 23 кв. 48, Харков, Kharkov, 61091, UA)
KABACHNYI, Oleksandr Gennadiiovych (pr. Petra Grygorenka, 28-328Kiev, 02095, UA)
International Classes:
C01B33/155
Foreign References:
UA27434C2
RU2111979C11998-05-27
RU2111979C11998-05-27
UA27891U2007-11-26
UA27434U2007-10-25
Other References:
See also references of EP 2514717A1
Attorney, Agent or Firm:
SUKHARIEVA, Valentyna Viktorivna (ul. Kievskaya, 123-138Obukho, Kievskaya obl. ., 08702, UA)
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты предусматривает приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты и воды очищенной, приготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с последующей щелочной обработкой, выдержкой реакционной массы, измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его дальнейшее отмывание водой, очищенной до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты, отличающийся тем, что при приготовлении рабочей смеси в качестве органического растворителя применяют водный раствор этанола с объемной частью спирта этилового от 60 до 96,5 %, а количественное объемное соотношение метилтриэтоксисилана и органического растворителя в виде водного раствора этанола составляет 1 - 1,2 : 2 - 2,7 соответственно, при этом метилтриэтоксисилан применяют с массовой частью основного вещества не менее, чем 98 %, а гидролиз метилтриэтоксисилана осуществляют при объемном соотношении рабочей смеси и гидролизующей смеси 3 - 3,5 : 0,7 - 1,5 соответственно, при этом время введения гидролизующей смеси в реакционную массу составляет 30 - 40 минут, а выдержку полученной реакционной массы осуществляют в течение 3 - 3,5 часов при значении рН не меньше, чем 3, и после окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в полученную реакционную массу вводят щелочной раствор, имеющий температуру 16 - 30°С, после чего полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты выдерживают для вызревания в течение не менее, чем 7,5 часов, при этом процесс вызревания алкогидрогеля метилкремниевой кислоты проводят до получения полупродукта бесцветного с легкой опалесценцией, а отмывание измельченного алкогидрогеля метилметакремниевой кислоты осуществляют путем введения в него воды очищенной со скоростью 2 - 4 л в час.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что метилтриэтоксисилан используют с массовой частью основного вещества 98-99,5 %.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидролизующую смесь готовят из хлористоводородной кислоты концентрацией 35-39 % массовых и воды, очищенной согласно требованиям Государственной Фармакопеи Украины.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после введения гидролизующей смеси в реакционную массу перед ее выдержкой, перемешивание реакционной массы проводят в течение 10 - 15 минут.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что воду питьевую для замещения этилового спирта в алкогидрогеле предварительно очищают до рН 5-7 согласно требованиям Государственной Фармакопеи Украины, и процесс замещения проводят до нейтральной реакции по фенолфталеину.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после введения щелочного раствора полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты вьщерживают для вызревания в течение 7,5 - 9,0 часов.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для замещения этилового спирта водой алкогидрогель метилкремниевой кислоты измельчают в течение 1 - 2 часов до получения частиц размером не больше 4 - 6 мм.

Description:
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОГЕЛЯ МЕТИЛКРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ

Область техники

Изобретение относится к производству адсорбентов, а именно, к способу получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, который может быть использован для абсорбционных процессов очистки жидкостей от микроорганизмов (воды, биологических жидкостей), от токсических метаболитов, радионуклидов, в том числе как лекарственное средство - энтеросорбент, а также при лечении гнойных ран.

Предшествующий уровень техники

Технологии, касающиеся получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, относятся к новым технологиям, которые для промышленного применения начали разрабатываться относительно недавно.

Известен способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, предусмат - ривающий процесс поликонденсации раствора метилсиликоната натрия или калия, добавление к нему раствора сильной кислоты до образования гидрогеля, его измельчение, активирование, дальнейшую обработку водой (Патент Российской Федерации на изобретение *Г° 21 11979, м.кл. СОЮ 77/02, публ. 27.05.1998 [1]). Такой способ позволяет получить сорбенты с сорбционной емкостью (3,3-4,6 мг/г), обладающие селективностью к среднемолекулярным органическим метаболитам. Однако этот способ не позволяет получить готовый продукт с высокой степенью повышения адсорбционной активности. Известен способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, предусмат- ривающий приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты и воды питьевой, приготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с дальнейшей щелочной обработкой, вьщержкой реакционной массы, измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его дальнейшую обработку водой до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты (Патент Украины на изобретение jV° 27891, м.кл. С01В 33/135, публ. 16.10.2000, бюл. Ss 5[2]). Такое решение позволяет получить гель медицинского назначения с несколько повышенной адсорбционной активностью, который проявляет антацидные свойства, но степень повышения адсорбционной активности является недостаточной, кроме того использование этого процесса, который характеризуется соответствующими технологическими параметрами, и веществами, используемыми в нем, не позволяет рационально экономить один из реагентов - этиловый спирт.

Наиболее близким к предложенному изобретению является способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты (прототип), предусматривающий приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты и воды питьевой, приготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с дальнейшей щелочной обработкой, выдержку реакционной массы, измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его дальнейшую обработку водой до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты (Патент Украины на изобретение JVS 27434, м.кл. С01В 33/135, публ. 15.09.2000, бюл. N° 4 [3]). Этот способ позволяет получить гель с повышенной адсорбционной активностью, но степень повышения адсорбционной активности является недостаточной, кроме того использование такого способа, который характеризуется соответствующими технологическими параметрами, применением определенных веществ (реагентов процесса), не позволяет экономить один из важных реагентов - этиловый спирт. Раскрытие изобретения

В основу изобретения поставлена задача создания способа получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, который бы за счет предложенных новых количественных соотношений веществ (реагентов процесса), количественных параметров процесса, последовательности действий, позволил бы повысить в 2,0 - 3,9 раз адсорбционную активность готового продукта, уменьшить расход этилового спирта на 30 - 40 %.

Поставленная задача решается тем, что способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты предусматривает приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты и воды очищенной, приготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с дальнейшей щелочной обработкой, выдержку реакционной массы, измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его дальнейшее отмывание водой очищенной до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты. Новым является то, что при приготовлении рабочей смеси в качестве органического растворителя применяют водный раствор этанола с объемной частью спирта этилового от 60 до 96,5 %; количественное объемное соотношение метилтриэтоксисилана и органического растворителя в виде водного раствора этанола составляет 1 - 1,2 : 2 - 2,7 соответственно; метилтриэтоксисилан применяют с массовой частью основного вещества не менее, чем 98 %; гидролиз метилтриэтоксисилана осуществляют при объемном соотношении рабочей смеси и гидролизующей смеси 3 - 3,5 : 0,7 - 1,5 соответственно; время введения гидролизующей смеси в реакционную массу составляет 30 - 40 минут; выдержку полученной реакционной массы осуществляют в течение 3 - 3,5 часов при значении рН не меньше, чем 3; после окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в полученную реакционную массу вводят щелочной раствор, который имеет температуру 16 - 30°С, после чего полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты выдерживают для вызревания в течение не менее, чем 7,5 часов; процесс вызревания алкогидрогеля метилкремниевой кислоты проводят до получения полупродукта бесцветного с легкой опалесценцией; отмывание измельченного алкогидрогеля метилметакремниевои кислоты осуществляют путем введения в него воды очищенной со скоростью 2 - 4 л в час.

Развитие, уточнение признаков предложенного технического решения, в том числе для его применения, использования в отдельных случаях характеризуется следующими признаками.

Метилтриэтоксисилан используют с массовой частью основного вещества 98- 99,5 %.

Гидролизующую смесь готовят из хлористоводородной кислоты концентрацией 35-39 % массовых и воды, очищенной согласно требованиям Государственной Фармакопеи Украины.

После введения гидролизующей смеси в реакционную массу перед ее временной выдержкой проводят необходимое перемешивание в течение 10 - 15 минут.

Воду питьевую для замещения этилового спирта в алкогидрогеле предварительно очищают до рН 5-7 согласно требованиям Государственной Фармакопеи Украины, и процесс замещения проводят до нейтральной реакции по фенолфталеину.

После введения щелочного раствора полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты выдерживают для вызревания в течение 7,5 - 9,0 часов.

Для замещения этилового спирта водой алкогидрогель метилкремниевой кислоты измельчают в течение 1 - 2 часов до получения частиц размером не больше 4 - 6 мм.

Осуществление предлагаемого способа в промышленных условиях

иллюстрируется следующими примерами.

Предложенный способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты осуществляют в соответствии с формулой изобретения:

Осуществляют приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты и воды очищенной, приготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с дальнейшей щелочной обработкой, временную выдержку реакционной массы, измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его дальнейшую обработку очищенной водой до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты.

В соответствии с новыми признаками предложенного способа: например, при приготовлении рабочей смеси органическим растворителем является водный раствор этанола в концентрации 60 % объемных; количественное (объемное) соотношение метилтриэтоксисилана и органического растворителя составляет 1 : 2 соответственно; метилтриэтоксисилан применяют с массовой частью основного вещества не менее, чем 98 %; гидролиз метилтриэтоксисилана осуществляют при объемном соотношении рабочей смеси и гидролизующей смеси 3 : 1,5 соответственно; время введения гидролизующей смеси в реакционную массу составляет 30 минут; выдержку полученной реакционной массы осуществляют в течение 3,5 часов при значении рН не меньше, чем 3; после окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в полученную реакционную массу вводят щелочной раствор, который имеет температуру 16-30°С; полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты выдерживают для вызревания в течение 8,0 часов; процесс вызревания алкогидрогеля метилкремниевой кислоты проводят до получения бесцветного полупродукта с легкой опалесценцией, а последующую обработку измельченного алкогидрогеля метилметакремниевой кислоты водой очищенной для замещения в нем этанола осуществляют путем введения в него воды очищенной с рН 5-7, со скоростью 2 - 4 л в час до образования готового продукта в виде гидрогеля метилкремниевой кислоты.

Кроме того при осуществлении предложенного способа:

гидролизующую смесь готовят из хлористоводородной кислоты концентрацией 35- 39 % массовых и воды, очищенной по требованиям Государственной Фармакопеи Украины;

после введения гидролизующей смеси в реакционную массу перед ее временной выдержкой перемешивание этой реакционной массы осуществляют в течение 10 - 15 минут;

воду питьевую для замещения этилового спирта в алкогидрогеле предварительно очищают, как указано выше, до рН 5-7, процесс замещения проводят до нейтральной реакции по фенолфталеину. Пример 1.

Предложенный способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты осуществляют в соответствии с формулой изобретения:

Осуществляют приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты и воды очищенной, приготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с дальнейшей щелочной обработкой, выдержку реакционной массы, измельчение полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его дальнейшую обработку очищенной водой до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты.

В соответствии с новыми признаками предложенного способа: при приготовлении рабочей смеси в качестве органического растворителя используют водный раствор этанола с объемной частью спирта этилового от 60 до 96,5 %; количественное (объемное) соотношение метилтриэтоксисилана и органического растворителя составляет 1 : 2 соответственно; метилтриэтоксисилан применяют с массовой частью основного вещества не менее, чем 98 %; гидролиз метилтриэтоксисилана осуществляют при объемном соотношении рабочей смеси и гидролизующей смеси 3 : 1,5 соответственно; время введения гидролизующей смеси в реакционную массу составляет 30 минут; выдержку полученной реакционной массы осуществляют в течение 3,5 часов при значении рН не меньше, чем 3; после окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в полученную реакционную массу вводят щелочной раствор, который имеет температуру 16-30°С; полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты выдерживают для вызревания в течение 7- 8 часов; процесс вызревания алкогидрогеля метилкремниевой кислоты проводят до получения полупродукта бесцветного с легкой опалесценцией, а последующую обработку измельченного алкогидрогеля метилметакремниевой кислоты водой очищенной для замещения в нем этанола осуществляют путем введения в него воды очищенной с рН 5-7, со скоростью 2 - 4 л в час до образования готового продукта в виде гидрогеля метилкремниевой кислоты.

Кроме того при осуществлении предложенного способа: гидролизующую смесь готовят из хлористоводородной кислоты концентрацией 35- 39 % массовых и воды, очищенной согласно требованиям Государственной Фармакопеи Украины;

после введения гидролизующей смеси в реакционную массу перед ее временной выдержкой перемешивание этой реакционной массы осуществляют в течение 10 - 15 минут;

воду питьевую для замещения этилового спирта в алкогидрогеле предварительно очищают, как указано выше, до рН 5-7, процесс замещения проводят до нейтральной реакции по фенолфталеину.

Лучший вариант осуществления изобретения в промышленных условиях (Количественные характеристики приведены также в Таблице 1 - для Примера 1).

В промышленных условиях технологический процесс получения гидрогеля метилкремниевой кислоты согласно предложенному способу осуществляют следующим образом.

Сутью производства гидрогеля метилкремниевой кислоты является гидролиз метилтриэтоксисилана в среде этилового спирта в присутствии кислотного катализатора с последующей поликонденсацией с добавлением щелочного катализатора, вызревание геля, его измельчение, обработка (промывка) водой с получением конечного продукта - гидрогеля метилкремниевой кислоты.

Иллюстрация процесса (химические формулы):

С 2 Н 5 ОН [НС1] 3NaOH

CH 3 Si(C 2 H 5 OH) 3 > CH 3 Si(OH) 3 + ЗС 2 Н 5 ОН > [CH 3 Si ,, 5 * х Н 2 0]„,

где х = 30 - 38.

Структура полученного полимера с требуемой величиной первичных гранул (глобул) формируется при строгом соблюдении соотношений реагентов, которые вступают в реакцию. Поэтому в технологическом процессе предусмотрен их контакт в виде растворов, приготовление которых является предшествующими операциями на этой стадии. 1. Приготовление рабочей смеси.

Рабочую смесь - раствор метилтриэтоксисилана в органическом

растворителе готовят путем растворения метилтриэтоксисилана СНз8-(С 2 Н50Н)з в этом органическом растворителе, которым является водный раствор этилового спирта (этанола): количественное (объемное) соотношение между метилтриэтоксисиланом и органическим растворителем (водный раствор этилового спирта) составляет 1 : 2 соответственно. Для приготовления рабочего раствора используют метилтриэтоксисилан с массовым содержанием основного вещества не менее, чем 98 %, и спирт этиловый, имеющий концентрацию 60 % (водный раствор этилового спирта в концентрации 60 % объемных). Приготовление рабочей смеси осуществляют в отдельном аппарате, в который загружают органический растворитель - этанол, после чого в этот аппарат загружают метилтриэтоксисилан. Объемы реагентов, которые загружаются, контролируют с помощью мерного стекла. После загрузки реагенты перемешивают в течение 2,5 - 3 часов. Потом из нижней части аппарата отбирают пробу для определения удельного веса, который должен быть в пределах 0,840 - 0,845 г/см 3 .

Полученная рабочая смесь является раствором метилтриэтоксисилана в среде органического растворителя.

2. Приготовление гидролизующей смеси.

Гидролизующая смесь представляет собой 0,5-1,5 % раствор концентрированной хлористоводородной кислоты (примечание: хлористоводородная кислота - соляная кислота - в прежних источниках информации) в воде очищенной.

Для приготовления гидролизующей смеси используют хлористоводородную кислоту с содержанием основного вещества 36 мае. % 0,84-

0,85 л и воду 45+1 л, которая предварительно очищена в соответствии с требованиями Государственной Фармакопеи Украины.

Готовят гидролизующую смесь в мернике, в который из отдельного аппарата самотеком заливается вода очищенная с контролем ее объема через мерное стекло мерника, далее необходимое количество хлористоводородной кислоты заливают в мерник через воронку. Потом смесь перемешивают в течение 10 - 15 минут, отбирают пробу для определения концентрации хлористоводородной кислоты в полученной гидролизующей смеси.

3. Приготовление раствора щелочи.

Для последующего синтеза гидрогеля метилкремниевой кислоты готовят 20%- ный раствор натрия гидроксида (NaOH) или калия гидроксида (КОН). Щелочной раствор готовят в отдельном сборнике, в который заливают воду очищенную, при этом осуществляют контроль ее количества через мерное стекло, после чего через загрузочный люк засыпают щелочь, люк закрывают и осуществляют перемешивание. Полноту растворения контролируют по содержанию натрия гидроксида (NaOH) или калия гидроксида (КОН).

Последующее использование раствора щелочи возможно только после его охлаждения до температуры 16-30°С.

4. Гидролиз метилтриэтоксисилана.

Далее осуществляют гидролиз метилтриэтоксисилана путем дозирования в полученную смесь гидролизующей смеси с обязательным контролем технологических параметров процесса.

Гидролиз проводят в реакторе барабанного типа при объемном соотношении рабочей смеси и гидролизующей смеси 3 : 1,5 соответственно.

Рабочую смесь из смесителя транспортируют с помощью вакуума в мерник, контроль количества рабочей смеси осуществляют через мерное стекло мерника. После этого рабочая смесь порциями самотеком подается в барабанный реактор. Потом включают вращение барабана и через отдельный мерник в рабочую смесь вводят гидролизующую смесь. Скорость введения гидролизующей смеси контролируют с помощью градуировочной шкалы мерника. Время введения гидролизующей смеси в рабочую смесь составляет 30 минут. После окончания введения гидролизующей смеси перемешивание продолжают 10 - 15 минут, потом перемешивание прекращают, и реакционную массу без перемешивания выдерживают в течение 3,5 часа при значении показателя рН не менее, чем 3.

5. Получение алкогидрогеля метилкремниевой кислоты.

После окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в реактор с полученной реакционной массой при постоянном перемешивании из мерника самотеком вводят щелочной раствор в количестве 5,95 л, который имеет температура 16 - 30°С. После введения всего объема щелочного раствора перемешивание реакционной массы прекращают. В состоянии покоя в реакционной массе происходит гелеобразование - процесс вызревания геля, структурообразование алкогидрогеля метилкремниевой кислоты.

Процесс вызревания геля проводят в течение не менее, чем 7, 5 часов - до получения бесцветного, с легкой опалесценцией алкогидрогеля метилкремниевой кислоты.

6. Измельчение и отмывание алкогидрогеля метилкремниевой кислоты.

Полученный алкогидрогель метилкремниевой кислоты измельчают в течение 1 - 2 часов до получения частиц размером не более 4 - 6 мм.

После этого в алкогидрогеле метилкремниевой кислоты проводят замещение этилового спирта (этиловый спирт в алкогидрогеле метилкремниевой кислоты находится в связанном состоянии и представляет собой интермицелярную жидкость) путем введения в алкогидрогель метилкремниевой кислоты очищенной воды со скоростью 2 - 4 л в час до нейтральной реакции по фенолфталеину и образования готового (конечного) продукта - гидрогеля метилкремниевой кислоты: при промывании этиловый спирт замещается водой, и таким образом алкогидрогель метилкремниевой кислоты превращается в гидрогель метилкремниевой кислоты. После окончания процесса перемешивания все частицы полученного геля метилкремниевой кислоты должны опуститься на дно аппарата, что свидетельствует об окончании процесса.

После образования гидрогеля метилкремниевой кислоты готовый продукт отделяют от маточного раствора, который затем от остатков щелочи отмывают очищенной водой до нейтральной реакции по фенолфталеину.

Процесс отмывания гидрогеля метилкремниевой кислоты контролируют по наличию щелочи в промывной воде с помощью универсальной индикаторной бумаги. При отсутствии изменений в окраске индикаторной бумаги гидрогель метилкремниевой кислоты анализируют на содержание хлоридов и показатель рН.

При позитивных результатах анализа готовый продукт - гидрогель метилкремниевой кислоты загружают в транспортную тару, затем - в потребительскую тару. Процессуальная схема получения гидрогеля метилкремниевой кислоты в соответствии с формулой изобретения предложенного способа иллюстрирована также таблицей 1.

Новые признаки предложенного способа при взаимодействии с известными признаками при осуществлении этого способа проявляют новые свойства и таким образом применение в качестве органического растворителя водного раствора этилового спирта в концентрации не менее, чем 60 % объемных, позволяет на стадии приготовления раствора метилтриэтоксисилана обеспечить оптимальный интервал количественных соотношений этих веществ. Именно предложенная концентрация этилового спирта в водном растворе и соотношение метилтриэтоксисилана и водного раствора этилового спирта 1 - 1,2 : 2 - 2,7 позволяют создать оптимальные условия для эффективного осуществления этой стадии процесса, а также условия для получения готового продукта с высокой адсорбционной активностью, которому присуще оптимальное сочетание его плотности, размера частиц, размера пор. При этом, вероятно, применение смеси протонных растворителей - этилового спирта и воды в предложенной концентрации - позволяют благодаря их высокой диэлектрической проницаемости, начиная с первой стадии процесса, создать благоприятные условия для формирования такой структуры сетки геля и содержания в этой сетке интермицелярной жидкости, которая обеспечивает повышение адсорбционной активности конечного продукта.

Применение метилтриэтоксисилана с массовой долей основного вещества не менее, чем 98 % гарантирует максимальное обеспечение ингредиентной массы этого вещества в процессе его растворения в органическом растворителе и дальнейшее использование в последующих стадиях процесса.

Объемное соотношение рабочей смеси и гидролизующей смеси 3— 3,5 : 0,7—

1,5 соответственно выбрано в результате многочисленных экспериментов, которые подтвердили граничные пределы оптимальных значений этого соотношения, которое было предложено авторами.

Постепенное введение гидролизующей смеси в реакционную массу в течение 30-40 минут вместе со временем выдержки полученной реакционной смеси в течение 3 - 3,5 часа при значении рН не менее, чем 3, обуславливают образование такой реакционной массы, которая по физико-химическим свойствам, в том числе по реологическим свойствам, является необходимой для эффективного ведения дальнейшего процесса и обуславливает после окончания гидролиза метилтриэтоксисилана введение щелочного раствора, который имеет температуру именно 16 - 30°С.

Перечень и краткая характеристика таблиц, иллюстрирующих предложенный способ:

Таблица 1 - Процессуальная схема получения гидрогеля в соответствии с формулой изобретения предложенного способа, в которой отражены основные признаки предложенного способа согласно формуле изобретения, а также другие регламентные условия этого технологического процесса (для примеров 1, для лучшего варианта осуществления этого способа, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12). Таблица 2 - Характеристики количественных параметров технологического процесса согласно предложенному способу для примеров 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 промышленного осуществления этого способа, который проводят в соответствии с процессуальной схемой, представленной в Таблице 1. Таблица 3 - Характеристики адсорбционной активности гидрогеля метилкремниевой кислоты, полученного при осуществлении предложенного способа, в сравнении с адсорбционной активностью гидрогеля метилкремниевой кислоты, полученного в соответствии с прототипом.

Таблица 1

ПРОЦЕССУАЛЬНАЯ СХЕМА

предложенного способа получения гидрогеля метилкремниевой кислоты в

соответствии с формулой изобретения

Стадии процесса получения гидрогеля метилкремниевой кислоты

в соответствии с предложенным способом

1. Приготовление рабочей смеси

(раствора метилкремниевой кислоты в органическом растворителе - водном растворе этилового спирта)

Процесс: Растворение метилтриэтоксисилана в органическом растворителе в количественном соотношении между ними - 1-1,2 : 2-2,7.

Ингредиенты:

Вещество, которое растворяют - метилтриэтоксисилан с массовой долей основного вещества не менее, чем 98 %, является полупродуктом.

Спирт этиловый, имеющий концентрацию этанола с объемной долей спирта этилового от 60 до 96,5 %, то есть водный раствор этанола в концентрации от 60 до 96,5 %, объемных.

2. Приготовление гидролизующей смеси

Процесс: Приготовление гидролизующей смеси.

Ингредиенты: Хлористоводородная кислота с содержанием основного вещества 36 мае. % - 0,84 л.

Вода питьевая, предварительно очищенная в соответствии с требованиями

Государственной Фармакопеи Украины 45±1 л.

3. Приготовление щелочного раствора

Процесс: Приготовление 20 %- ного щелочного раствора.

Ингредиенты:

Натрия гидроксид (NaOH) или калий гидроксид (КОН).

Вода очищенная.

4. Гидролиз метилтриэтоксисилана

Процесс: Дозирование гидролизующей смеси в рабочую смесь; процесс поликонденсации .

Ингредиенты:

Гидролизующая смесь.

Рабочая смесь.

Параметры процесса:

Гидролиз метилтриэтоксисилана осуществляют при объемном соотношении рабочей смеси и гидролизующей смеси 3-3,5 : 0,7-1,5 соответственно.

Время введения гидролизующей смеси в рабочую смесь составляет

30-40 минут. После окончания введения гидролизующей смеси в рабочую смесь перемешивание полученной реакционной массы продолжают в течение 10-15 минут, затем перемешивание прекращают, и реакционную массу без

перемешивания выдерживают в течение 3,0-3,5 часов при значении показателя рН не менее, чем 3. Продолжение таблицы 1

5. Получение алкогидрогеля метилкремниевои кислоты

Процесс: Получение алкогидрогеля метилкремниевой кислоты.

Параметры: После окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в реакционную массу при постоянном перемешивании вводят в количестве 5,95 л щелочной раствор, имеющий температуру 16 - 30°С. После введения всего объема щелочного раствора перемешивание реакционной массы прекращают. В состоянии покоя в реакционной смеси происходит гелеобразование, то есть процесс вызревания геля - структурообразование алкогидрогеля

метилкремниевой кислоты. Процесс вызревания гидрогеля проводят

в течение не меньше, чем 7, 5 часов - до получения бесцветного, с легкой опалесценцией алкогидрогеля метилкремниевой кислоты.

6. Измельчение алкогидрогеля метилкремниевой кислоты

Процесс: Измельчение полученного алкогидрогеля метилкремниевой кислоты. Параметры процесса:

Измельчение в течение 1 - 2 часов до получения частиц не более 4-6 мм.

7. Замещение спирта в алкогидрогеле метилкремниевой кислоты водой очищенной до получения готового (конечного) продукта

Процесс: Замещение спирта (спирт в алкогидрогеле метилкремниевой кислоты находится в связанном состоянии - является интермицелярной жидкостью) путем введения в алкогидрогель метилкремниевой кислоты очищенной воды со скоростью 2-4 л в час до нейтральной реакции по фенолфталеину и образование готового (конечного) продукта - гидрогеля метилкремниевой кислоты.

Реагенты:

Алкогидрогель метилкремниевой кислоты.

Очищенная вода.

Параметры, условия процесса:

Введение в алкогидрогель метилкремниевой кислоты со скоростью 2-4 л за час очищенной воды до нейтральной реакции по фенолфталеину до образования готового (конечного) продукта - гидрогеля метилкремниевой кислоты.

Пример 2. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 2 в таблице 2.

Пример 3. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 3 в таблице 2. Пример 4. Этот пример осуществляют, как пример 1 , но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 4 в таблице 2.

Пример 5. Этот пример осуществляют, как пример 1 , но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 5 в таблице 2.

Пример 6. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 6 в таблице 2.

Пример 7. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 7 в таблице 2.

Пример 8. Этот пример осуществляют, как пример 1 , но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 8 в таблице 2.

Пример 9. Этот пример осуществляют, как пример 1 , но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 9 в таблице 2.

Пример 10. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 10 в таблице 2.

Пример 11. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 11 в таблице 2. Пример 12. Этот пример осуществляют, как пример 1, но в соответствии с количественными характеристиками (параметрами) технологического процесса, которые показаны для примера 12 в таблице 2.

Таблица 2 Характеристика количественных параметров технологического процесса согласно предложенному способу (примеры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12)

Количественные параметры предложенного способа

Скорость

Массо- Соотно- Время Параметры

Кон- Объемное Тем- Вызре- введения вая шение (продол- процесса

цент- соотно- пера- вание в доля объемное житель- гидролиза:

рация шение тура, алко- алкогид- основ- метилтри- ность)

раст- рабочей гидроля рогель

При- ного этокси- введения выдержка

вора и °С метил- . метилк- меры вещест- силана и гидро- реакцион- этило- гидроли- кремни- ремниевой ва в водного лизую- ной массы,

вого зующей евой кислоты метил- раствора щей час. (3-3,5

спир- смеси кислоты, очищен- три- этилового смеси, часа);

та, % час. ной воды, этокси- спирта мин.

об; л/час силане рН (не

(60- (3-3,5 : (16- (7,5 - 9 (2-4

(98- ( менее

95,5) 1-1,2 : (30-40 ,

0,7 -1,5) 30°С) час.) л/час)

99,5) 2-2,7) мин.) чем 3)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3,5 час.

16°С 7,5 2,0

1 60 98 1 : 2 30 мин. 3 : 1,5 рН 3,0

3,5 час.

16°С 8,5 2,5

2 65 98 1,2 : 2 35 мин. 3 : 1 рН 3,0

3,5 час.

25°С

3 60 98 1 , 1 : 2,1 40 мин. 3,5 : 1,5 рН 3,0 8,0 2,5

3,5 час.

4 70 20°С

98,5 1 : 2 30 мин. 3 : 0,7 рН 3,0 8,0 3,0

3,5 час.

5 75 99,5 16°С

1,1 : 2,5 2,5

35 мин. 3,5 : 1,5 рН 3,0 8,0

3,5 час.

6 60 98,5 1 : 2,3 25°С

30 мин. 3 : 1 ,5 рН 3,0 8,5 3,0

3,5 час.

7 80 98,7 1,05 : 2 27°С

40 мин. 3 : 1,5 рН 3,0 8,5 4,0

3,5 час.

8 60 98,2 1 : 2 30 мин. 30°С

3 : 1,5 рН 3,0 9,0 3,0 Продолжение Таблицы 2

Таблица 3

Адсорбционная активность гидрогеля метилкремниевой кислоты, полученного по предложенному способу, в сравнении с прототипом

Адсорбционная активность гидрогеля метилкремниевой кислоты,

(по конго-рот), мг/г

Гидрогель, полученный согласно

Пример Гидрогель, полученный

предложенному способу

согласно прототипу (примеры 1- 12,

(примеры 1-8, приведенные в вышеприведенные в описании

описании к патенту Украины изобретения - предложенного

Мо 27434 на изобретение) способа)

1 2 3

1 8,2 2,6

2 9,5 5,2

3 8,7 4,5

4 9,9 3,9

5 10,5 5,0

6 7,9 4,7

7 10,2 3,5

8 8,9 2,0

9 7,8 -

10 9,6 -

11 10,3 -

12 8,5 - Совокупность всех признаков предложенного способа получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, в том числе его новые признаки позволяют достичь технического результата, а именно - повысить в 2,0 - 3,9 раз адсорбционную активность готового продукта, уменьшить затраты этилового спирта на 30 - 40 %.

Причинно-следственная связь между новыми признаками и техническим результатом, который достигают благодаря осуществлению предложенного способа, заключается в следующем.

Выдержка полученного алкогидрогеля метилкремниевой кислоты в течение не менее, чем 7,5 часов, до получения полупродукта бесцветного с легкой опалесценцией в результате пролонгированного периода его вызревания, проявила положительный эффект: в результате на конечной стадии предложенного способа образуется продукт, который имеет повышенно развитую внутреннюю поверхность твердой фазы геля с активными центрами, усовершенствованную структуру сетки геля, оптимизированное содержание интермицелярной спиртово-водной жидкости, что, вероятно, в сочетании с воздействием других факторов процесса позволило резко повысить сорбционные свойства готового продукта.

Последующая обработка измельченного алкогидрогеля метилкремниевой кислоты водой очищенной со скоростью 2-4 л в час, обеспечивает гарантированное замещение органического растворителя - этанола до необходимой степени содержания остаточного количества этилового спирта в гидрогеле. При этом достигается высокая гомогенность полученного геля.

Причинно-следственная связь для других признаков предложенного способа описана ранее - в предыдущих разделах этого описания изобретения.

Достижение технического результата при использовании предложенного способа усиливается при:

использовании в качестве органического растворителя водного раствора этилового спирта 60-80 % объемных;

- использовании метилтриэтоксисилана с массовой долей основного вещества 98 - 99,5 %;

- приготовлении гидролизующей смеси из хлористоводородной кислоты концентрацией 35 - 39 % по массе и воды, очищенной в соответствии с требованиями Государственной Фармакопеи Украины;

продолжении перемешивания реакционной массы в течение 10-15 минут (перед ее временной выдержкой) после введения гидролизующей смеси;

вызревании алкогидрогеля метилкремниевой кислоты во временном пределе в течение 7,5 - 9,0 часов;

использовании воды очищенной по требованиям Государственной Фармакопеи Украины для замещения этилового спирта в алкогидрогеле метилкремниевой кислоты до нейтральной реакции по фенолфталеину.

Полученный согласно предложенному способу в соответствии со всеми вышеописанными примерами готовый продукт гидрогель метилкремниеыой кислоты имеет состав:

[(CH 3 SiO 1 5 * х Н 2 0] л где х = 30-38.

Адсорбционная активность полученных в соответствии с предложенным способом образцов гидрогелей определялась в модельном эксперименте по сорбции конго-рот по стандартной методике на спектрофотометре с последующими расчетами окончательных значений:

среднее значение величины адсорбционной активности гидрогелей

метилкремниевой кислоты, полученных в соответствии с предложенным способом, составляет: 7,8 - 10,5 мг/г (по конго - рот).

Величины же адсорбционной активности гидрогелей метилкремневой кислоты, полученных в соответствии с примерами 1-8 ПРОТОТИПА (приведенных в описании к этому прототипу - патенту Украины на изобретение j4° 27434), составляют: 2,6; 5,2; 4,5; 3,9; 5,0; 4,7; 3,5; 2,0.

Расход этилового спирта в результате применения органического растворителя при осуществлении предложенного способа в сравнении с прототипом уменьшается на 30 - 40%. Технический результат при использовании предложенного способа достигается именно в пределах значений количественных параметров

(характеристик), которые определены в формуле предложенного изобретения. За пределами предложенных значений количественных характеристик технический результат не достигается.

Количественные параметры предложенного способа могут меняться в оптимальных пределах, которые предложены в соответствии с формулой

изобретения. Авторами проведены многочисленные исследования при

формировании сочетания количественных параметров, которые характеризуют предложенное решение, осуществлен детальный структурно-системный анализ и отбор оптимальных значений, в пределах которых достигается необходимый эффект.

Промышленная применимость

Предложенное изобретение промышленно применимо, оно может быть осуществлено в производственной технологии и широко использовано по

назначению. Примеры его конкретного промышленного осуществления, в том числе лучший вариант, приведены выше.

Предложенный способ был испытан в производственных промышленных условиях. При испытании этого способа по результатам осуществления

производства было показано, что совокупность всех его признаков позволяет обеспечить достижение технического (положительного) результата: он позволяет повысить в 2,0 - 3,9 раз адсорбционную активность готового продукта, уменьшить расход этилового спирта на 30-40 %.

Предложенный способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты может быть осуществлен в производстве адсорбентов, которые получают на основе гидрогеля метилкремниевой кислоты, и которые могут быть применены для абсорбционных процессов очистки жидкостей (вода, биологические жидкости) от микроорганизмов, токсичных метаболитов, радионуклидов, а также как

энтеросорбенты. Предложенный способ позволяет получить высокосорбционный гидрогель метилкремниевой кислоты с повышенным спектром применения в различных отраслях, а также расширить ассортимент технологий относительно производства гидрогелей метилкремниевой кислоты, которые могут маркироваться в соответствии с действующим законодательством определенными торговыми наименованиями, например, СОРБОГЕЛЬ.

Многочисленные клинические исследования гидрогеля, полученного в соответствии с предложенным способом, показали, что его высокая сорбционная активность, селективность адсорбции, простота применения позволяют использовать его для профилактики и лечения многих заболеваний у взрослых и детей, для экстренной детоксикации живых организмов.

Гидрогель метилкремниевой кислоты, полученный в соответствии с предложенным способом, является также исходным веществом для получения ксерогеля метилкремниевой кислоты, который можно использовать в качестве субстанции для изготовления композиционных материалов медицинского, пищевого и технического назначения.