Способ получения сильнокислотных кати

Способ получения сильнокислотных кати

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ iц 432lbl

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 30.11.72 (21) 1852195/23-5 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.06.74. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 1.11.74 (51) М. Кл. С 08f 25/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53() УДК 661,183.123.2 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. В. Коршак, А. С. Тевлина, Ю. В. Камнев и Л. E. Фрумин

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛЬНОКИСЛОТНЫХ КАТИ

Предлагаемое изобретение относится к области синтеза ионообменных смол путем полимераналогичных превращений сополимеров моно- и диолефинов.

Основными типами ионитов, имеющих в настоящее время наиболее широкое применение в различных процессах ионообменной технологии являются сильнокислотные иониты, получаемые полимераналогичными превращениями матриц. Строение полимерной матрицы оказывает большое влияние на основные свойства ионообменных смол, такие как селективность, набухаемость, осмотическую стабильность и механическую прочность в набухшем состоянии. В свою очередь, свойства полимерной матрицы в большой степени зависят от природы структурирующего агента.

Известен способ получения сульфокатионитов на основе сополимеров стирола с индивидуальными изомерами диизопропенилбензола.

Такие сополимеры обладают высокой регулярностью строения полимерной матрицы. Иониты на их основе имеют ряд преимуществ по сравнению с аналогичными ионитами, полученными на основе сополимеров стирола с индивидуальными изомерами дивинилбензола.

Тем не менее, они имеют невысокую осмотическую стабильность и механическую прочность в набухшем состоянии.

С целью расширения ассортимента, увеличения осмотической стабильности и механической прочности при высокой набухаемости, предлагается способ получения сильнокислотных ионообменных смол на основе сополимеров моновинильных ароматических соединений с 4,4 -диизопропенилдифенилом. По предлагаемому способу сополимер моновинильного ароматического соединения с 0,5 — 15 мол. %

10 диизопропенилдифенила, полученный суспензионным методом с инициаторами радикального типа, подвергают сульфинированию в течение 4 — 8 час 90 — 98% -ной серной кислотой при температуре 75 90=С. В результате этого

15 получают сильнокислотные ионообменные смолы, имеющие статическую обменную емкость

2 — 5 мг экв/г и набухаемость 15 — 25 мл/г.

П р имер 1. 0,308 г 4,4,-диизопропенилдифенила (0,5 мол. %) растворяют в 5,31 г сти20 рола и добавляют 0,225 г перекиси бензоила (4 вес. % от мономеров). Смесь приливают при перемешивании к 30 см 0,5%-ного водного раствора поливинилового спирта. Процесс сополимеризации проводят в течение 5 час при

25 80 и непрерывном перемешивании. Образовавшиеся гранулы отделяют на воронке Бюхнера, промывают водой, сушат и экстрагируют.

Выход 92,0%. Максимальное поглощение бензола при 20 +QQH3 9,20 мл/г, объемный коэфЗо фициент набухания КН,о.=7,20, набухаемость

432161

Н=17,7 мл/г, весовой коэффициент набухания

КНве,,=8,16, насыпной вес D=0,408 г/см .

Сульфирование гранул проводят в том же приборе, что и сополимеризацию. К 1,25 г сополимера приливают 12 r 96%-ной H2SO4 и выдерживают 1 час при комнатной температуре для набухания. Затем температуру греющей водяной бани повышают до 80 и при перемешивании выдерживают 4 час. СульфокаТаблица 1

Среда

Н О, рН7

Показатель

0,01 н.

iVaOH, рН14

0,Ol н.НС1, рн1

Объемный коэффициент набухания КН;.

Весовой коэффициент набухания КН„,.

Набухаемость Н, мл/г

Максимальное поглощение при 20 П„„. ., мл/г

6,0

6,2

6,4

10,8

11,0

11,8

20,0

21,6

20,6

9,8

10,8

10,0

Из табл. 1 видно, что параметры набухания синтезированного сульфокатионита при переходе из кислой в щелочную среду и наоборот изменяются незначительно. Это свидетельствует о высокой осмотической стабильности сульфокатионита.

Таблица 2

Фракционный состав, о, 1,0 — 0,5 мм i 0,5 — 0,25мм 0,25 — 0,1мм 0

Менее !

78

76

10

20

16

Пример 2. 0,506 г 4,4 -диизопропенилдифенила (4 мол. %) и 6,44 г винилтолуола (96 мол. %) растворяют в 20,7 r толуола, добавляют 0,199 r перекиси бензоила (2 вес. % от веса мономеров). Смесь при перемешивании приливают к 40 см 0,25%-ного водного раствора стабилизатора суспензии — сополимера метакриловой кислоты и метилметакрилата.

Температуру греющей водяной бани повышают до 95 С и при перемешивании выдерживают 8 час. Гранулы сополимера отделяют, сушат и экстрагируют бензолом. Выход 86%, максимальное поглощение бензола при 20

Па,„,.=7,60 мл/г, объемный коэффициент наПродолжительность встряхивания, часы тионит отделяют на воронке Бюхнера и последовательно промывают концентрированной, 50%-ной, 25%-ной серной кислотой и далее водой до нейтральной реакции промывных вод.

5 Полученный сульфокатионит желтого цвета имеет статическую обменную емкость COE=

=2,22 мг.экв/г, насыпной вес D=0,301 г/см, выход катионита 99,2%.

Свойства катионита приведены в табл. 1.

Механическую прочность сульфокатионита в набухшем состоянии оценивали встряхиванием 10 г продукта в водной среде со скоростью 80 ходов в 1 мин в течение 20 час.

lO Результаты испытаний приведены в табл. 2. бухания КН,„- =6,10, набухаемость Н=

=11,4 мл/г.

Сульфирование полученного сополимера проводят в том же приборе, что и сополиме55 ризацию. К 2,48 r сополимера приливают 25г

98% -ной серной кислоты и выдерживают

1,5 час для набухания. Затем температуру греющей водяной бани повышают до 90 и при перемешивании выдерживают 6 час. Продукт

60 отделяют и промывают, как описано в примере 1. В результате получают сульфокатионит светло-оранжевого цвета, имеющий статическую обменную емкость COE=3,94 мг экв/г, насыпной вес D=0,50, выход катионита99,7%.

65 Свойства катионита приведены в табл. 3.

432161

Таблица 3

Среда

Показатель

0,01 н. НС! Н 0,01 н. РН1 2о РН7 NaoH РН14

9,6

9,3,9,4

Объемный коэффициент набухания КН,„-.

Весовой коэффициент набухания КН,,, Набухаемость Н, мл/г

Максимальное поглощение при 20, Пм„„мл/г

10,1, 9,6

9,9

19,7

18,4

19,9

10,0

8,8

8,6

Таблица 4

Фракционный состав

Продолжительность встряхивания, часы

Менее

0,1 мм

1,0 — 0,5 мм

0,5 — 0,25 мм 0,25 — О, 1 мм

Предмет изобретения

Способ получения сильнокислотных катионитов путем сополимеризации моновинилароматических соединений и диолефинов с после5 дующим сульфированпем Ilолученных сополимеров. отличающийся тем, что, с целью увеличения осмотической стабильности и механической прочности ионитов в набухшем состоянии, в качестве диалефина используют

10 4,4 диизопропенилдифенил.

Составитель В. Мкртычан

Редактор Л. Емельянова Техред Л. Акимова Корректор Т. Хворова

Заказ 2953/18 Изд. X 1758 Тираж 555 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр Сапунова, 2

5

Из табл. 3 следует, что сульфокатионит обладает высокой осмотической стабильностью, так как его параметры набухаемости изменяются незначительно в средах, имеющих различную кислотность.

Механическую прочность сульфокатионита исследовали, как описано в примере 1. Данные испытания приведены в табл. 4.

94

94

94

92

1

0

12

0

1