Сополимер октилвинилсульфоксида с акриламидом в качестве адсорбента сернистого ангидрида Советский патент 1984 года по МПК C08F228/02 C08F220/56 B01D53/02 

Р5

СП

4

СО Изобретение относится к химии полимеров и представляет собой синтез алифатического сополимера октилвинилсульфоксида с акриламидом, который может быть использован в качестве адсорбента сернистого ангидрида. Наиболее близким по строению к предлагаемому соединению являются сохюлимеры зтилвинилсульфоксида с винильными мономерами {стиролом, акрилонитршюм, метилметакрилатом получаемые методом радикальной полимеризации. Синтез нового сополимера октилвинилсульфоксида с акриламидом проводился аналогично способу получения сополимеров зтилвишшсульфоксида с винильными мономерами 1 . Од11ако эти сополимеры не использовались в качестве адсорбентов сернистого ангидрида. Известен полимерный сорбент, для очистки газов от сернистого ангидрида, на основе ci-ами нозамещенного винилпиридинового анионита 2 Недостатком данного сорбента является его невысокая адсорбционная емкость (максимально возможная емкость 200 мг адсорбента), высокая температура () требуемая для его регенерации и необходимость перевода адсорбента в гидроксилсодержащую форму перед каждым циклом сорбции. Целью изобретения является повышение адсорбционной емкости сорбента и упрощение технологии его применения для сорбции SO2Указанная цель достигается синтезом сополимера октилвинилсульфоксида с акриламидом формулы CR2 С11 - S f (лъ где массовая доля звеньев октилвинилсульфоксида равна 0,38-0,68 с молекулярной массой 700-3600. Новый сополимер октилвинилсульфоксида с акриламидом Методом рад11кальной полимеризации, в присутствии динитрила азобисизомасл5шой кислоты в массе при бО-С. Полученньш сополимер растворяют в метано-,ле и высаживают в ацетон, затем су1цат в вакууме до постоянного веса. Состав рассодтывают на основании злементного анализа. Синтезированный сополимер представляет собой бесцветный твердый полимер, растворимый в метаноле и ледяной уксусной кислоте и имеющий молекулярную массу 700-3600. Выход полимера составляет 70-80%. В ИК-спектрах полученного сополимера имеются полосы поглощения в области 1030 - соответствующая S О группе; 4680 см - соответствующая С О группе и 3250 см - соответствующая - группе. Зависимость состава сополимера от состава исходной смеси и значения скорости сополимеризации представлены в табл. 1. Таблица 1

Сополимер октилвинилсульфоксида с акрилалгадом формулы -FcHrCH-4-f 4X ir о CgH y1ГН2 где массовая доля звеньев октилвинилсульфок(жда равна 0,38-0,68, с молекулярной массой 700-3600 в качестве адсорбента сернистого ангидрида.

Сополимеры октилвинилсульфоксида с акрилa fflдoм, разного состава, испытанные в качестве адсорбентов сернистого ангидрида, показали 55 высокие емкостные характеристики и адсорбент практически полностью (99,9%) очищает газ от двуокиси серы.

Определе1ше адсорбдаонной емкости полимеров проводили в стеклянных ячейках методом насыщения при 10-100 С и парциальном давлении SO, равном 100. кПа. Сополимер предварительно измельчали и просеивали, беря для испытаюш фракщио 0,25-0,5 мм. ДвуОКИСЬ серы, осушенную над цеолитами 4А, про пускали с относительной скоростью 0,2 Момент насыщения и адсорбционную емкость сорбента .определяли по привесу адсорбционной ячейки с поправками на вес га зовой фазы. Регенерацию адсорбентов проводили лри 60 продувкой воздуха с относительной скоростью 0,05-0,1 с- в течение 1 ч. Для образцов, показав ишх наилучшие адсорбционные свойства, проводили по 10 циклов сорбция - регенерация. Испытания полимеров, как сорбентов сернистого ангидрида, в условиях очистки газов от двуокиси серы проводили в адсорбере колоночного типа, диаметром 10 мм и высотой 500 мм при заполнении его на 90-95 об.%. полимером фракции 0,25-0,5 мм (загрузка составляла 20 г). Через адсорбер пропускали

45 мас.% ОВСО - 55 мас.% АА 58,5 мас.% ОВСО - 41,5 мас.% АА 68 мас.% ОВСО - 32 мас.% АА

38 мас.% ОВСО - 62 мас.% АА

Из анализа приведенных данных следует, что адсорбционная емкость предлагаемого сополимера определяется главным образом содер367 235 178 147227

325 243 180 134245

381 269 192 140

Набухает

Таблица 3

80

790Отсутствие (менее

o,i;

жанием в нем сульфоксидных звеньев. Сополимеры, содержащие до 60 вес.%. октилвинилсуль фоксида три поглощении SO пе набухают и газ, содержащий 90 об.% азота + кислорода и 10 об. % двуокиси серы, предварительно осущен ный цеолитами 4А, со скоростью 2 л/ч до проскока SO. Момент проскока определяли с помощью хроматографа УХ-2, проводя ана;шз очищенных газов с интервалом -в 5 мин. Чувствительность анализа 0,1 об.%. При испытании сополимера, содержащего 45 вес.% октилвинилсульфоксида, проскок SO2 произошел через 290 мин (очищено 9,8 л газа, емкость до проскока 127 мг 5Ол/г полимера), при содержании октилвинилсульфоксида 58,5 вес.% проскок произошел через 340 мин (11,3 л газа, емкость до проскока .147 мг ЗОл/г полимера), при содержании |0ктилвинил- , сульфоксида 68 вес.% - через 345 мин (11 л газа, емкость до проскока 149 мг SCL /г полимера) . Сведения об адсорбционных свойствах сополимера приведены в табл .2,3. Таблица 2 легко регенерируются продувкой воздухом при бО-бО С . Емкость полимеров после многократного проведения циклов сорбция-десорбция не меняется. Предлагаемый сополимер обладает высокой адсорбционной емкостью, термостабильиостью в прису.т ггеии SO2 (более 100 С), практически полностью очищает газ (99,9%) от двуокиси серы, стабилен в присутствии влаги, что обуславливает, возможность его использования в качестве эффективного адсорбента сернистого ангидрида. Пример 1. Синтез сополимера октилвинилсульфоксида с акриламидом. Акриламид в количестве 2,0 г (40 вес.%) растворяют в 3 г (60 вес.%) октилвшшлсульфоксида,. добавляют 0,05 г (1 вес.%) динитрила азобисизомасляной кислоты, помещают в ампулу, замораживают, вакуумируют, залайвают. Сополимепизацию проводят при 60°С. Скорость I сополимеризации составляет 10,5 % в 1 ч. Сошгамер растворяют в метаноле и осаждают ацетоном, получают полимер формулы - сн2-сн сн.,-(н4 где массовая доля звеньев октилвинилсульфок сида равна 0,38, пре ставляющий собой бесцве ный порошок, растворимый в метаноле и лед ной уксусной кислоте с молекулярной массой 3600. Синтез сополимеров октилвинилсульфоксида с акриламидом различного состава (примеры 2-4) проводился аналогично примеру 1. Сорбция SO2 сополимерами октилвййилсульфоксида(ОВСО) с акриламидом (АА) приведена в табл. 2. Регенерация адсорбентов, насыщенных сернистым ангидридом, приведена в табл. 3. Технико-экономическая эффективность предложенного состоит в следующем. Получен сополимер октилвинилсульфоксида с акриламидом, который может быть использован как эффективный адсорбент сернистого ангидрида, адсорбционная емкость которого достигает 380 мг SO2/r полимера; легко регенерируется продувкой воздуха при 60-80 С; емкость полимера после многократного проведения циклов сорбция-десорбция не меняется; практически полностью очищает газ (99,9%) от двуокиси серы. В то же время адсорбционная емкость известного сополимера по назначению (2)-ойаминозамещенного винилпиридинового анионита достигает только 200 мг сорбента; требуется высокая температура (100°С ) для его регенерации и необходимость перёвода адсор6ента в гидро ссилсодержащую форму перед каждым циклом сорбции. Таким образом, предложенный сополимер в качестве адсорбента сернистого ангидрида имеет более высокую адсорбционную емкость, чем известный, и технология его применения для сорбции сернистого ангидрида более простая, чем известного.