A new method to remove and recover contaminating sodium salts from industrial wastewater utilising polymer-bound crown ethers
Loading...
Date
2001-11
Authors
Koortzen, Johannes Gerhardus
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of the Free State
Abstract
English: The aim of this study was to develop a new technique to clean the total
factory generated wastewater as seen in the light of the background
given in Chapter 1. It was decided to develop a material that would enable an
industry to complex sodium cautions from a contaminated source, and to release
the complexed sodium cautions, under controlled conditions, at a previously
determined site, or receiving reservoir, in a cyclic manner.
For this reason, 32 different functionalised crown ether derivatives were
synthesised to produce a series of 17 new crown ether derivatives, including 4
carboxylic acid, 4 amide, 4 alcohol and 4 amine crown ether derivatives, with
spacer ranging from one to four carbon atoms in the side chain that separate the
functional group from the crown ether moiety. Selected crown ether functionalised
derivatives was anchored on polymeric supports and their sodium caution
complexation ability was determined.
Twenty (20) polymeric carriers were also synthesised. These include the
synthesis of 12 new water-soluble polyaspartamide derivatives as well as 5 new
polyepichlorohydrin water-insoluble derivatives. The experimental procedures for
the synthesis of the water-soluble polymers could be tuned to achieve exact ratios
between polymer anchored crown ethers and several other polymer side chains
containing functional groups. The carboxylic acid derivatives could be anchored to
the water-soluble polymer and this reaction could be tuned to achieve 100 %
coupling, with the use of the coupling reagent O-benzotriazolyl-N,N,N',N'-
tetramethyluronium hexafluorophosphate.
An elastomeric solid support was also synthesised by the curing of hydroxy
terminated polybutadiene with isophorone diisocyanate. It was also demonstrated
that crown ether derivatives and/or polymeric carriers could be anchored onto this
elastomeric solid support, with or without the use of a spacer between the elastomeric solid support and the crown ether. Several new elastomeric solid
supports containing crown ethers were synthesised.
Complexation studies of Na+ dissolved in an aqueous phase by crown ether
functionalised elastomeric solid supports were demonstrated, and it was found that
1.28 g Na+ I m2 surface area of the sodium caution scavenging device could be
removed. Acid media was used to accomplish the release of the Na+ from this
elastomeric solid support, and it was found that 0.65 g Na+ I m2 surface area of the
sodium caution scavenging device could be released.
Afrikaans: Die doel van hierdie studie was om 'n nuwe tegniek te onwikkel om die totale fabrieks afval water te suiwer, soos gesien teen die agterdrond gegee in Hoofstuk 1. Daar is besluit om 'n materiaal te ontwikkel wat In industrie in staat sou stelom natrium katione op 'n sikliese manier vanuit 'n gekontamineerde bron te verwyder, en om die gekomplekseerde natrium katione weer vry te stel, onder gekontrolleerde kondisies, op 'n voorafbepaalde plek. Vir hierdie doel is 32 verskillende gefunksionaliseerde kroon eter derivate gesintetiseer, om 'n reeks van 17 nuwe kroon eter derivate te gee, wat insluit 4 karbosiel suur, 4 amied, 4 alkohol en 4 amien kroon eter derivate, met tussen een en vier koolstof atome in die sy-ketting tussen die funksionele groep en die kroon eter fragment. Geselekteerde kroon eter gefunksionaliseerde derivate is op polimere geanker en hulle natrium katioon komplekserings vermoeë is bepaal. Twintig (20) polimeriese draers is ook gesintetiseer. Dit sluit in die sintese van 12 nuwe wateroplosbare poliaspartamied derivate, asook die sintese van 5 nuwe poliepichlorohydrien wateronoplosbare derivate. Die eksperimentele prosedures tydens die sintese van die wateroplosbare polimere kon so ontwikkel word om eksakte verhoudings tussen die kroon eters en ander funksionele groepe op die polimere te verskaf. Die karboksiel suur derivate kon aan die wateroplosbare polymeer geanker word, en hierdie reaksie is ontwikkel om 100 % koppeling te verkry, deur gebruik te maak van die koppelings reagens O-bensotriasolyl-N, N, N', N'-tetrametiel uron ium heksafl uorofosfaat. 'n Elastomeriese vaste ondersteuningspolimeer is gesintetiseer deur die kuring van hidroksie getermineerde polibutadieen met isoforoon diisosianaat. Hier is ook gedemonstreer dat kroon eter derivate en/of polimeriese draers aan hierdie elastomeriese vaste ondersteuning geanker kan word, met of sonder die gebruik van koppelstukke tussen die elastomeries vaste ondersteuningspolimeer en die kroon eters. Verskeie nuwe elastomeriese vaste ondersteuningspolimere wat kroon eters bevat is gesintetiseer. xxiv OPSOMMING Die Na+ verwyderings vermoeë van hierdie gesintetiseerde elastomeriese vaste ondersteuningspolimere is ook ondersoek. Daar is gevind dat 1.28 9 Na+ / m2 natrium-katioon-verwyderingstoestel uit In waterige fase verwyder kon word. In Suur medium is gebruik om die gekomplekseerde Na+ vanuit die elastomeriese vaste ondersteuningspolimeer vry te stel. Daar is gevind dat 0.65 9 Na+ / m2 natrium-katioon-verwyderingspolimeer vry gestel kon word.
Afrikaans: Die doel van hierdie studie was om 'n nuwe tegniek te onwikkel om die totale fabrieks afval water te suiwer, soos gesien teen die agterdrond gegee in Hoofstuk 1. Daar is besluit om 'n materiaal te ontwikkel wat In industrie in staat sou stelom natrium katione op 'n sikliese manier vanuit 'n gekontamineerde bron te verwyder, en om die gekomplekseerde natrium katione weer vry te stel, onder gekontrolleerde kondisies, op 'n voorafbepaalde plek. Vir hierdie doel is 32 verskillende gefunksionaliseerde kroon eter derivate gesintetiseer, om 'n reeks van 17 nuwe kroon eter derivate te gee, wat insluit 4 karbosiel suur, 4 amied, 4 alkohol en 4 amien kroon eter derivate, met tussen een en vier koolstof atome in die sy-ketting tussen die funksionele groep en die kroon eter fragment. Geselekteerde kroon eter gefunksionaliseerde derivate is op polimere geanker en hulle natrium katioon komplekserings vermoeë is bepaal. Twintig (20) polimeriese draers is ook gesintetiseer. Dit sluit in die sintese van 12 nuwe wateroplosbare poliaspartamied derivate, asook die sintese van 5 nuwe poliepichlorohydrien wateronoplosbare derivate. Die eksperimentele prosedures tydens die sintese van die wateroplosbare polimere kon so ontwikkel word om eksakte verhoudings tussen die kroon eters en ander funksionele groepe op die polimere te verskaf. Die karboksiel suur derivate kon aan die wateroplosbare polymeer geanker word, en hierdie reaksie is ontwikkel om 100 % koppeling te verkry, deur gebruik te maak van die koppelings reagens O-bensotriasolyl-N, N, N', N'-tetrametiel uron ium heksafl uorofosfaat. 'n Elastomeriese vaste ondersteuningspolimeer is gesintetiseer deur die kuring van hidroksie getermineerde polibutadieen met isoforoon diisosianaat. Hier is ook gedemonstreer dat kroon eter derivate en/of polimeriese draers aan hierdie elastomeriese vaste ondersteuning geanker kan word, met of sonder die gebruik van koppelstukke tussen die elastomeries vaste ondersteuningspolimeer en die kroon eters. Verskeie nuwe elastomeriese vaste ondersteuningspolimere wat kroon eters bevat is gesintetiseer. xxiv OPSOMMING Die Na+ verwyderings vermoeë van hierdie gesintetiseerde elastomeriese vaste ondersteuningspolimere is ook ondersoek. Daar is gevind dat 1.28 9 Na+ / m2 natrium-katioon-verwyderingstoestel uit In waterige fase verwyder kon word. In Suur medium is gebruik om die gekomplekseerde Na+ vanuit die elastomeriese vaste ondersteuningspolimeer vry te stel. Daar is gevind dat 0.65 9 Na+ / m2 natrium-katioon-verwyderingspolimeer vry gestel kon word.
Description
Keywords
Alcohol, Carboxylic acid, Amide and amine functionalised benzo-15-crown-5, Benzo-15-crown-5, Hydroxy terminated polybutadiene (HTPB), Polyaspartamide, Polyepichlorohydrin, Crown ethers -- Synthesis, Factory and trade waste -- Purification, Sewage -- Purification, Thesis (Ph.D. (Chemistry))--University of the Free State, 2001