Способ получения радиационностойких анионитов

Способ получения радиационностойких анионитов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 451338 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20,06.73 (21) 1939010/23-05 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

С 10 С 3/02

С 08 G 16/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25.09.78. Бюллетень № 35 д (45) Дата опубликования описания07.08,78 (53) у ЙК 661.183. .123.3 (088.8) (72) А втор ы изобретения

Ю. В. Поконова„В. А. Щукин, А. А. Персинен и В. А. Проскуряков

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт и м. Ленсовета (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИАБИОННОСТОЙКИХ АНИОНИТОВ

Изобретение относится к области получения анионитов, обладающих повышенной устойчивостью к действию ионизирующих излучений и достаточной механической прочностью, Известны аниониты на основе нового продук- 5 та нефтепереработки-асфальтита Добен-процесса, обладающие более высокой радиационной стойкостью, чем промышленные аниониты А — 17, А — 18.

Эти аниониты, однако, имеют малую механи- „, ческую прочность (80 — 85%), что сужает область их использования.

Целью изобретения является повышение механической прочности (90 — 97%) и радиационной устойчивости анионитов.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве исходных ароматических соединений используют хлорметилированный продукт поликонденсации нефтяного асфальтита с формальдегидом — формолит.

Исходные асфальтеновые концентраты — промышленные продукты процесса деасфальтизации нефтяных остатков. В качестве сырья Добен- процесса используются, например, керосино- газойлевая фракция, гудроны и другие. 25

Асфальтиты Добен-процесса содержат 70—

80Уо асфальтенов и смолы.

Защитное действие асфальтиты оказывают благодаря своей пластинчатой ароматической структуре, сходной со строением графита. Именно эта особенность в строении асфальтитов Добен-процесса отличает их от других классов ароматических соединений, используемых для получения ионитов.

Наличие ароматических и гетероцикпических соединений делает возможным реакцию конденсации с формальдегидом с образованием продуктов поликонденсации — формолитов.

Реакция протекает в присутствии сильных ьв неральных кислот — соляной или серной, Поликонденсацию асфальтитов можно оруществлять в растворителях, нейтральных по отношению к формальдегиду, например, в сероуглероде, в четыреххлористом углероде, а также в активных растворителях — в бензоле, толуоле. В последнем случае растворитель способен не только растворять асфальтит, но и участвовать в реакции конденсации, образуя сополиконденсаты с асфальтеновыми молекулами.

451338

ЦНИИПИ Эаказ 5229/1 Тираж 673 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. У кгород, ул. Проектная, 4

Реакцию поликонденсации проводят ступенчато. На первой стадии образуется растворимый в бензоле продукт, который на второй стадии отверждается с образованием трехмерного полили мера.

Реакцию конденсации проводят при соотношении асфальтит. формальдегид или параформ, равном 0,4-1,0:5,0 — 6,5, при 70 — 100 С, в течение 3 — 48 ч (нижний предел этих условий относится к параформу); оптимальная концентрация асфальтита в растворителе 35 — 40%; кон- 10 центрация кислоты (соляной или серной) 30—

60%.

Реакцию отверждения проводят в термостате при 70 — 105 С в течение 15 — 20 ч, При этом получают неплавкий, нерастворимый продукт, который после дробления имеет механическую прочность 95 — 97%.

Полученный формолит хлор метилируют жидкофазным методом монохлордиметиловыМ эфиром известным способом.

Затем хлорметилированный формолит аминируют третичными аминами. Оптимальными условиями аминирования являются соотношение хлорметилированный формолит: третичный амин

l— - 8:15, температура 45 С, 25

Полученные .аниониты имеют повышенную механическую прочность, соизмеримую с таковой для промышленных полимеризационных и поликонденсационных анионитов, и хорошую устойчивость к действию радиации, превышающую 10 таковую для промышленных анионитов.

Набухаемость синтезированных анионитов

23-30%.

Аниониты в солевой и гидроксильной форме подвергают облучению в воде гамма-кванта- - 5

MH Со дозами 1,5-5,0 ° 10 рад, (мощность дозы 50 — 70 рад/с, температура 35 C).

Полученные данные показывают, что в солевой форме иониты полностью устойчивы; в гидроксильной форме при дозе 1,0 ° 10а рад проис» ходит увеличение обменной емкости на 1 — 9%, при дозах 4,5-5,0 10 рад происходит потеря обменной емкости в 3 — 4%.

В этих условиях (4,5 — 5,0 10а рад) прототип теряет 10-11% обменной емкости, АВ-18 — 45

15 — 18%.

Изменение в весе синтезированных анионитов в интервале 1,0 — 5,0 10 составляет 2-9%, изменения механической прочности не происходит, набухаемость в воде увеличивается 50 на 5 — 15%.

Таким образом, имея поликонденсационную матрицу, состоящую из фрагментов, имеющих высококонденсированную ароматическую и

55 гетероциклическую систему, и введя пиридиновую ионогенную группу, можно получить ионит, устойчивый к действию радиации в интервале а

1,0 — 5,0 10 рад и имеющий механическую прочность 95 — 97%.

Синтезированные аниониты можно использовать для общих целей водоподготовки, а также в качестве ионитов ядерного класса — в атомных реакторах, для очистки радиоактивных сточных вод с дальнейшим захоронением рациоактивных отходов и пр, Пример 1, К 200 вес.ч. асфальтита, растворенного в 300 вес.ч. толуола при перемешивании и 100 С добавляют в течение 5 ч раствор из 500 вес.ч. формалина и 340 вес.ч. концентрированной серной кислоты. Продолжительность реакции 48 ч, Затем продукты реакции помещают в термостат и отверждают 20 ч при 105 С.

Полученный твердый продукт измельчают и просеивают, затем промывают до нейтральной реакции и высушивают до постоянного веса.

15 г формалина смешивают при 20 С с

6 г Рес(и 180 мл монохлордиметилового эфира, затем смесь подвергают перемешиванию при о

55 С 1 ч. Продукт реакции промывают до отсутствия ионов хлора и высушивают.

К 10 г хлорметилированного формолита добавляют 100 r пиридина и при 45 С перемешивание продолжают 2 ч.

После промывки до нейтральной реакции продукт имеет СОŠ— 1,81 мг экв/г, механическую прочность 95%.

Пример 2. Отличается от примера 1 тем, что получение формолита проводят в растворе СС4 (концентрация 35%) при соотношении асфальтит формалин 1:6,5. Концентрация кислоты 60% (HqS04), После хлорметилирования и аминирования получают продукт с СОŠ— 1,54 мг зкв/г.

Пример 3. Отличается от примера 2 тем, что отверждение проводят при 70" С. СОЕ—

1,6 мг экв/г.

Формула изобретения

Способ получения радиационностойких анионитов на основе асфальтитов нефтепереработки путем хлорметилирования и последующего аминирования полимерной матрицы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения механической прочности анионита и использования отходов производства, в качестве полимерной матрицы используют продукт поликонденсации асфальтита с формальдегидом в соотношении асфальти т:формальдегид 0,4 — 1,0: 5,0 — 6,5.