Способ получения катионита

Способ получения катионита

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Вес.ссюaнaa

:. т" г,"-":ехчпчеоиВ

t, r . .1»$4ç i» I,; Фг

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 566763

СеюФ с©@етний

СОциелистимеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.11.75 (21) 2186632/05 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.77. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 29,08.77 (51) М. Кл. С 01В 31/16

С 08J 5/20

Государственный комитет

Сонета Мииистрое СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 661.183.123.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Проскуряков, В. И. Яковлев, И. Д. Чешко, P Х. Кутуев и H. Д. Смирнова

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОНИТА

Изобретение относится к области химии и технологии ионообменных материалов — катионитов, применяемых для выделения и разделения химических элементов, для очистки сточных вод, в качестве катализаторов в ряде органических синтезов и т. д.

Известны способы получения катионитов на основе каменных и бурых углей сульфированием их концентрированной сернои кислотой или олеумом при температуре LOO С и выше (1).

Однако такие катиониты имеют низкую обменную емкость (2 — 3,6 мг.экв/г) и малую химическую стойкость в щелочных растворах.

Известны способы получения сульфокатионитов на основе синтетических полимерных материалов, Наиболее распространенным методом получения катионитов конденсационного типа яв.-. ляется конденсация парафенолсульфокислоты с формальдегидом, Так получают отечественные полифункциональные катиониты марок

КУ-1 и МСФ-3. Для синтеза промышленных катионитов полимерного типа наиболее широко применяют сополимеры стирола и дивинилбензола. Исходные мономеры, взятые в заданных. соотношениях, полимеризуют и затем сульфируют серной кислотой или олеумом

Синтезированные катиониты на основе синтетических смол обладают высокими ионообменными характеристиками, но многократно превосходят сульфоугли по стоимости.

5 Из известных способов получения катионитов наиболее близок к предлагаемому способу по исходному сырью способ получения катионитов путем сульфирования олеумом или хлорсульфоновой кислотой горючих слан10 цев, суспензированных в инертной жидкости при 20 — 40 С и длительном времени контакта (16 час) (2).

Получающийся катионит имеет низкую ионообменную емкость, которая не превышает

15 1,683 мг экв/г.

Целью изобретения является повышение обменной емкости и химической стойкости катионита.

Это достигается тем, что исходное сырье,—

20 горючий сланец или его малозольный концентрат обрабатывают сульфирующим реаген. том при температуре 100 †1"С.

Горючий сланец может содержать от 20% и выше органической массы, а его малозоль.

25 ный концентрат может быть получен методом фл о та ци и.

В качестве сульфирующего реагента ис. пользуют серную кислоту плотностью 1,83 и выше. Повышение температуры способствует

30 увеличению обменной емкости целевого про566763

Условия сульфирования

Обменная емкость, мг.экв/г

Основное сырье

Катиоиит

СОЕ по 0,1 н. NaC1

ПОЕ по

Э 1 и 1чаоН

Время, сек т, ОС

1,8 — 2,2

4,5 — 5,1 и-Фенолсульфокислота формальдегид п-Хлорбензолсульфокислота, формальдегид

Каменный и бурый уголь

Прибалтийский горючиЙ сланец

Кероген-70

То же

КУ-1

1,8

4,3

МСФ-3

0,8 — 1,0

1,44

2,5 — 3,0

3,88

Сульфоуголь

Сульфированный кероген

130

160

1,0

1,1

1,2

1,0

1,4

1 8

1,1

3,2

4,0

5,3

59

4,85

4 81

5,35

То же

К ероген-90

То же дукта. Однако применение температуры выше

180 С нежелательно, так как при этом снижается выход целевого продукта и происходит в значительных размерах смолообразованне.

По предлагаемой технологии измельченный горючий сланец или его концентрат суспензируют в сульфирующем реагенте при указанной температуре в течение 1 — 3 час. Подготовка полученного катионита заключается в отмывке его от серной кислоты водой с последующей сушкой при температуре до 105 С.

Ионообменные характеристики синтезированных, а также некоторых промышленных катионитов приведены в таблице.

Пр им ер 1. 5 r измельченного прибалтийского горючего сланца (содержание органической части 30%, золы — 52,7 /О, СОя карбонатов — 17,3% (суспендируют в 80 мл серной кислоты (d=1,84) при температуре 130"С в течение 1 час.

По окончании опыта катионит отфильтровывают, промывают дисталлированной водой до нейтральной реакции по метиловому оранжевому и высушивают при 105 С. Получают

4,82 г катионита (76,5% от загрузки) . Его полная обменная емкость (ПОЕ) (по 0,1 н.

NaOH) составляет 3,88 мг.экв/г, а СОЕ (по

0,1 и. NaC1) — 1,44 мг экв/г. Катионит практически нерастворим в щелочных растворах.

Пример 2. 20 г малозольного концентрата прибалтийского горючего сланца, содержащего органической массы 70%, золы 22,7 /о и

Характеристики синтезированных по предлагаемому составу активных групп) кати

Синтезйровайный по предлагаемому епосо. бу полифункциональный катионит значительно превосходит сульфоугли как по обменной емкости, так и по химической стойкости в щелочных растворах, По величине обменной емкости катион ит равен обменной емкости

СО2 карбонатов — 7,3%, суспензируют в 80 мл серной кислоты (d=1,84) при температуре

100 С в течение 1 час. По окончании опыта катионит отфильтровывают, промывают би5 дистиллированной водой до нейтральной реакции по метиловому оранжевому и высушивают при 105 С. Получают 21,2 r катионита (106,2 /о от загрузки). ПОЕ (по 0,1 í. NaOH) составляет 3,2 мг экв/г, а СОЕ (по 0,1 н.

1о NaC1) — 1,0 мг экв/г. Катионит практически нерастворим в щелочных растворах.

При увеличении продолжительности обработки HqSO4 до 3 час ПОЕ катионита возрастает до 4,1 мг экв/г, а СОЕ по сильнокис15 лотным группам — до 1,2 мг экв/г.

Пример 3. По примеру 2 при температуре 180 С и загрузке 12,0 г получают 10,3 г катионита (85,8% от загрузки). ПОЕ (по 0,1 н.

NaOH) равна 5,9 мг экв/г, СОЕ (по 0,1 н.

20 МаС1) — 1,0 мг ° ýêâ/r.

Пример 4. 5,0 r керогена-90, содержащего органической массы 89,27%, золы — 9,15%, СО карбонатов — 1,58%, суспендируют в концентрированной серной кислоте в течение

25 1 час при температуре 130 С. Получают катионит с выходом 5,4 г (108,0О/, от загрузки), Г1ОЕ (по 0,1 í. NaOH) равна 4,81 мг.экв/г, а

СОЕ (по 0,1 í. NaC1) — 1,8 мг экв/г.

П р и мер 5. По примеру 3 при температу30 ре 160 "С получают катионит с выходом 4,6 r (92,0 /о от загрузки). ПОЕ (по 0,1 H. NaOH) составляет 5,35 мг экв/г, à СОЕ (по 0,1 н.

NаС1) — 1,1 мг.экв/г. способу и некоторых промышленных (аналогичных по онитов представлены в таблице.

6О сульфоКатйонйтой йа осноЬО си1нтетиМсКйх смол (см: таблицу), но значительно дешевле их. Кроме того, упрощается технология и снижаются затраты на производство катионита.

566763

Составитель Г. Русских

Техред М. Семенов

Редактор Т. Никольская

Корректор Л. Брахнина

Заказ 1882/7 Изд. Ко 644 Тираж 671 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4;5

Типография, пр. Сапунова, 2

Существенное значение имеет возможность расширения сырьевой базы производства катионитов.

Формула изобретения

1. Способ получения катионита путем обработки горючего сланца сульфирующим агентом, отличающийся тем, что, с целью повышения обменной емкости и химической стойкости катионита, обработку проводят при

100 †1 С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве горючего сланца используют его мал озол ьный кон центр ат.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Салдадзе К. М., Пашков А. Б., Титов В, С. Ионообменные высокомолекулярные соединения. М., 1960.

10 2. Патент США № 2858333, кл. 260 — 504, опублик. 1958.