Application of poly(vinyl chloride) modified with β-amino alcohols derived from limonene oxide for removal of hazardous metal ions

In the present work, we have investigated the modification of poly(vinyl chloride) using three β-amino alcohols synthesized from limonene oxide (LO). Three polyamines: ethylenediamine(EDA), diethylenetriamine (DETA) and triethylenetetramine (TETA) were reacted with limonene oxide using water as a catalyst. Afterwards, the reaction of β-amino alcohols with poly(vinyl chloride) was conducted successively, which gave three novel polymers P1, P2, P3 and polymer P4 derived from the crosslinking of P1 by DETA. The products have been characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), element analysis (EA) and X-ray diffraction (XRD). The novel chelating polymers were used in the extraction of hazardous metal ions: bismuth, iron, chromium, aluminum and lead from aqueous solutions. The polymers functionalized with various β-amino alcohols showed a high selectivity in extraction of Bi(III) and Fe(III), especially in the case of P3. The efficiency of metal extraction process depends on the amine group content in the polymer as well asthe sizes of cations and ligand cavities.

Poli(chlorek winylu) (PVC) modyfikowano za pomocą trzech β-aminoalkoholi syntetyzowanych z tlenku limonenu (LO) i etylenodiaminy (EDA), dietylenotriaminy (DETA) lub trietylenotetraminy (TETA) w obecności wody jako katalizatora. W reakcji β-aminoalkoholi z PVC otrzymano trzy nowe polimery P1, P2, P3. Polimer P4 uzyskano w wyniku sieciowania P1 za pomocą DETA. Produkty scharakteryzowano metodami: spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR), różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), analizy elementarnej (EA) i rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej (XRD). Próbki zmodyfikowanego PVC wykorzystano w ekstrakcji z roztworów wodnych jonów metali: bizmutu, żelaza, chromu, aluminium i ołowiu. Stwierdzono, że otrzymane chelatujące pochodne PVC, zwłaszcza P3, wykazują wysoką selektywność w wychwytywaniu z roztworów wodnych jonów Bi(III) i Fe(III), a wydajność procesu zależy od zawartości grup aminowych w polimerze oraz rozmiarów kationów i centrów koordynacyjnych.