N,N-ДИФЕНИЛГУАНИДИНОВАЯ СОЛЬ БИС(ОКСИМЕТИЛ) ФОСФИНОВОЙ КИСЛОТЫ В КАЧЕСТВЕ БИОСТИМУЛЯТОРА АКТИВНОГО ИЛА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
N,N-DIPHENYLGUANIDINE SALT OF BIS(OXYMETHYL) PHOSPHINIC ACID AS BIOSTIMULATOR OF ACTIVE SLUDGE FOR WASTE WATER TREATMENT AND SYNTHESIS METHOD THEREOF

Изобретение относится к химии фосфорорганических соединений, а именно к N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты формулы I
и способу ее получения, которая может быть использована в качестве биостимулятора активного ила для очистки сточных вод.
Известна соль меламина с ортофосфорной кислотой, используемая в качестве добавок, придающих негорючесть органическим материалам (бумага, дерево, пластмассы и лакокрасочные материалы), см. US патент № 4080501, опубл. 21.03.78, РЖХим 20Н243П (1978).
В качестве антипиренов известен также тримеламинтрифосфат, см. DE патент №3342288, опубл. 23.11.83, РЖХим 5Н170П (1986). В качестве средств для придания огнестойкости полимерным материалам предложены соли диалкилфосфористой кислоты с меламином, см. FR патент №2620119, опубл. 31.03.90, РЖХим 4Н141П (1990).
Недостатком известных солей является то, что они использовались только как добавки, придающие негорючесть органическим материалам и огнестойкость полимерным материалам.
Наиболее близким по технической сущности является меламиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в качестве стимулятора роста растений, см. RU патент №2083568 C1, 10.07.1997; EP 0363321 A1, 11.04.1990; DE 3342288, 30.05.1985, где показано, что меламиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой может быть стимулятором и регулятором развития растений.
Задачей изобретения является синтез N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты, обладающей способностью стимулировать работу активного ила при очистке сточных вод.
Техническая задача решается новым химическим соединением N,N-дифенилгуанидиновой солью формулы I
которая может быть использована в качестве биостимулятора активного ила для очистки сточных вод.
N,N-дифенилгуанидиновую соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты получают взаимодействием N,N-дифенилгуанидина с бис(оксиметил)фосфиновой кислотой в бензоле при нагревании до температуры 70°С, с последующим выделением ее путем фильтрования. Искомый продукт отделяется фильтрованием. Решение технической задачи позволяет увеличить степень очистки сточных вод до 16%.
Для понимания изобретения приведены примеры получения предлагаемого соединения и результаты исследования его в качестве биостимулятора работы активного ила в сточных водах.
Пример 1. 10,60 г бис(оксиметил)фосфиновой кислоты и 20,68 г N,N-дифенилгуанидина помещают в бензол и ведут их взаимодействие при перемешивании и нагревании до температуры 70°С, образующийся осадок отфильтровывают, сушат.
Выход продукта составляет 79%.
пл
Т=184-186°С.
Найдено, %: С 53,42; Н 5,93; N 12,45; Р 9.21;
15
20
3
4
(CHNPO).
Вычислено, %: С 53,41; Н 5,94; N 12,46; Р 9,20.
31
Химический сдвиг ядра фосфора в спектре ЯМР-P в области
р
δ=50-54 м.д.
Полосы поглощения ПК-спектра:
-1
1265 см (Р=O),
-1
1580 см (NH),
-1
3030 см (=C-H),
-1
3000-3200 см ОН-группы.
31
В спектре ЯМР-Р присутствует синглет в области 52,86 м.д., что доказывает фосфинатную структуру соединения.
Была выявлена концентрационная зависимость работы активного ила при действии биостимулятора. Действие N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты исследовали в широком диапазоне концентраций.
-2
-9
Действие на работу активного ила оказывает N,N-дифенилгуанидиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в диапазоне концентраций 1·10÷1·10 г/л.
-2
Данные по влиянию N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на работу активного ила, степень очистки сточных вод приведены в таблице. Возможность использования ее в качестве биостимулятора активного ила для очистки сточных вод проводят на сточной воде производства ОАО «Казаньоргсинтез». N,N-дифенилгуанидиновую соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в концентрации 1·10 г/л воды помещают в колбу, содержащую 100 мл сточной воды и 100 мл активного ила. Так же проводят контрольные опыты, содержащие то же количество сточной воды и активного ила, но без внесения в них биостимулятора. После определения показания химического потребления кислорода, все колбы (контрольные и с заявляемым биостимулятором) устанавливают на качалку с целью лучшей подачи воздуха. Показания химического потребления кислорода определяют через 1 час, 2 часа, 3 часа, 4 часа.
Примеры 2 и 3 ведут аналогично примеру 1, концентрация биостимулятора указана в таблице.
Таблица
Изменение показаний химического потребления кислорода сточной воды, контрольного примера и примера с биостимулятором (N,N-дифенилгуанидиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты) от времени
Время, ч
Показания химического потребления кислорода, мг О<sub>2</sub>/л
Контрольный пример
Пример 1 при концентрации биостимулятора 1·10<sup>-2</sup> г/л
Пример 2 при концентрации биостимулятора 1·10<sup>-8</sup> г/л
Пример 3 при концентрации биостимулятора 1·10<sup>-9</sup> г/л
0
2200
2200
2200
2200
1
2200
2200
1031
1031
2
1400
800
619
714
3
1000
600
476
576
4
600
400
276
555
Степень очистки, %
72
82
88
75
-8
Как видно из примеров конкретного выполнения по использованию N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в качестве биостимулятора, заявляемое соединение при концентрации 1·10 г/л обладает до 16% большей степенью очистки по сравнению с контрольным примером.
N,N-дифенилгуанидиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты обладает высокой эффективностью при низких концентрациях, см. таблицу, себестоимость N,N-дифенилгуанидиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты является низкой, вследствие дешевизны и распространенности исходных веществ.