КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОНООБМЕННОЙ СМОЛЫ Российский патент 2010 года по МПК B01J39/18 B01J20/26 

Изобретение относится к производству ионообменных полимерных смол, а именно к сильнокислотным катионитам для очистки сточных вод, умягчения и обессоливания воды в водоподготовке, разделения и очистки различных веществ в химической промышленности.

Известна катионообменная смола Katex FN, содержащая в своем составе фенол, формальдегид и нафталин. Главным недостатком катионита Katex FN является низкая статическая обменная емкость (СОЕ=0,54 мг-экв/г) [1].

Известна катионообменная смола КУ-1, содержащая в своем составе фенол, формалин и серную кислоту при следующем содержании компонентов композиции, мас.%:

Формалин 55,7 Серная кислота 25,2 Фенол 19,1

[2]

КУ-1 стоек в кислых, нейтральных и слабощелочных средах, характеризуется годовыми механическими потерями катионита при эксплуатации не более 3-4%. КУ-1 применяется для очистки сахарных соков в сахарной и гидролизной промышленности, для извлечения алкалоидов и др. Однако при синтезе данного катионита необходимо применение высококачественных мономеров, что повышает его стоимость.

При создании изобретения ставилась задача получить катионообменную смолу с более низкой себестоимостью и со свойствами, не уступающими существующим промышленным аналогам.

Это достигается тем, что в композицию для получения катионообменной смолы, содержащую формалин, серную кислоту и фенол, дополнительно вводят фенольную смолу - отход производства фенола при следующем содержании компонентов композиции, мас.%:

Формалин 55,7 Серная кислота 25,2 Фенольная смола 4,8-14,3 Фенол 4,8-14,3

Сущность изобретения заключается в том, что часть фенола, используемого при синтезе катионообменной смолы, заменяется фенольной смолой (ТУ-2424-020-05757601-98), которая содержит в своем составе, мас.%:

Фенол 6-22 Кумилфенол 19-41 Ацетофенон 5-35 Димер α-метилстирола 19-42 α-метилстирол 0,61 Ацетон 0,05 Окись мезитила 0,04 Изопропилбензол 0,01

Фенольная смола - фракция высококипящих компонентов, являющаяся отходом производства фенола-ацетона кумольным способом, количество которой составляет от 120-140 до 150-200 кг/т фенола. В мировой практике (США, Россия, Польша, Словения и др. страны) фенольная смола используется в качестве котельного топлива в индивидуальном виде или в смеси с другими продуктами (пиролизная смола, мазут). Неполное сгорание смолы приводит к загрязнению атмосферы, поэтому разработка экономически обоснованных и экологически приемлемых способов ее утилизации представляет актуальную задачу как для российской, так и для мировой промышленной практики [3]. Композицию получают следующим образом:

Пример 1 (прототип)

19,1% фенола и 25,2% серной кислоты смешивают при 105°С в течение 2-3 часов. Полученную сульфомассу смешивают с 55,7% формалина при 50°С в течение 15 минут, реакционную смесь сушат при 60°С в течение 45 минут, отверждают при 105°С в течение 24 часов.

Пример 2

4,8% фенольной смолы, 14,3% фенола и 25,2% серной кислоты смешивают при 105°С в течение 2-3 часов. Полученную сульфомассу смешивают с 55,7% формалина и далее перерабатывают по режиму, указанному в примере 1.

Пример 3

9,55% фенольной смолы, 9,55% фенола и 25,2% серной кислоты смешивают при 105°С в течение 2-3 часов. Полученную сульфомассу смешивают с 55,7% формалина и далее перерабатывают по режиму, указанному в примере 1.

Пример 4

14,3% фенольной смолы, 4,8% фенола и 25,2% серной кислоты смешивают при 105°С в течение 2-3 часов. Полученную сульфомассу смешивают с 55,7% формалина и далее перерабатывают по режиму, указанному в примере 1.

Пример 5

19,1% фенольной смолы и 25,2% серной кислоты смешивают при 105°С в течение 2-3 часов. Полученную сульфомассу смешивают с 55,7% формалина и далее перерабатывают по режиму указанному в примере 1.

Таблица Состав композиции по примеру СОЕ, мг-экв/г Степень
отверждения, % Цена за 1 ед. обменной емкости, руб. 1 4,2-4,5 - 15,45 2 3,51 97,0 14,2 3 3,06 92,1 12,70 4 3,66 94,6 7,60 5 3,78 82,5 4,45

Как видно из таблицы, при содержании в композиции фенольной смолы в количестве 19,1 мас.% (более 14,3 мас.%) синтезируется катионит с низкой степенью отверждения, что свидетельствует о незавершенности процесса формирования сетчатой структуры полимера.

Содержание в композиции фенольной смолы в количестве 4,8-14,3 мас.% позволяет получать катионообменную смолу, близкую по свойствам промышленным аналогам, с более низкой себестоимостью, при этом решается проблема утилизации фенольной смолы.

В связи с этим в качестве оптимального состава рекомендована композиция, содержащая в своем составе 14,3% фенольной смолы, характеризующаяся обменной емкостью, равной 3,66 мг-экв/г, при степени отверждения 94,6%.

Таким образом, предложен экономически целесообразный и экологически приемлемый способ утилизации фенольной смолы, обеспечивающий получение катионита, используемого, в первую очередь, для очистки промышленных сточных вод химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий.

Источники информации

1. Справочник химика. - Изд. 2-е, пер. и доп. - том 4. / Под ред. Б.П.Никольского. - М.: Химия. - 1966.

2. Технология пластических масс / под ред. В.В.Коршака. - М.: Химия, 1972. - 616 с.

3. Проблема рационального использования фенольной смолы / Сангалов Ю.А. и [др.] - Хим. промышленность. - 1997. - №4. - С.3-13.

Изобретение относится к производству ионообменных полимерных смол, а именно к сильнокислотным катионитам, которые могут быть использованы для очистки сточных вод, разделения и очистки различных веществ в химической промышленности. Композиция для получения катионообменной смолы содержит в составе формалин, серную кислоту, фенол и фенольную смолу - отход производства фенола при следующем содержании компонентов композиции (мас.%):

Формалин 55,7

Серная кислота 25,2

Фенольная смола 4,8-14,3

Фенол 4,8-14,3

Изобретение позволяет получить катионообменную смолу с более низкой себестоимостью без ухудшения ее свойств и решить проблему утилизации фенольной смолы. 1 табл.

Композиция для получения катионнообменной смолы, содержащая формалин, серную кислоту и фенол, отличающаяся тем, что дополнительно содержит фенольную смолу - отход производства фенола при следующем содержании компонентов композиции, мас.%:
Формалин 55,7 Серная кислота 25,2 Фенол 4,8-14,3 Фенольная смола 4,8-14,3