СПОСОБ ОБЕССОЛИВАНИЯ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ Советский патент 1972 года по МПК B01D61/02 B01D71/56 

Изобретение относится к области разделения растворов солей методом осмоса с помощью синтетических полупроницаемых мембран.

Известен способ разделения растворов солей методом осмоса с использованием в качестве мембран пленок из гидрофобных полиамидов. Однако при применении этих мембран солезадержание не превышает 90%.

Для повышения степени и скорости обессоливания предлагается способ обессоливания растворов солей методом осмоса с применением гидрофильных полупроницаемых мембран из полиамидов общей формулы:

о I

-CO-R-CONH-R,-P-Rt-NH1 А

где R, RI, Rs - бивалентные углеводородные радикалы,

А - алкил, циклоалкил, арил, алкиларил, арилалкил, гидроксил, алкОКсил, первичная, вторичная или третичная аминогруппа.

Более конкретно R является алкиленовым радикалом, содержащим 2-10 атомов углерода, циклоалкиленовым или ариленовым радпкалом.

алкиленовыми или ариленовыми радикалами, не имеющими заместителей или содержащими в качестве заместителей атомы галоидов или алкильные группы.

Заместитель А представляет собой алкильный (1-10 атомов углерода), циклоалкильный, арильный, алкиларильный, арилалкильный, алкоксильный радикалы или аминогруппы NRR, где R и R -атомы водорода или

алкильные радикалы с 1 -10 атомами углерода.

Используемые полиамиды получают известными методами путем межфазной поликонденсации или поликонденсации в растворе дикислот (или ангидридов и хлорангидридов этих дикислот) с диаминами.

В качестве дикислот используют, например, янтарную, адининовую, орто-, изо- и терефталевую кислоты. Кислоты (или их производные) могут применяться в смеси друг с другом.

Из диаминов используют, например, окиси бис-(ж-аминофенил)метилфосфина и бис-(геаминофенил) метилфосфина, бис- (ж-аминофенил)фенилфосфина,бис-(З-аминопропил)фенилфосфина бис- (ж-аминофенил) фосфиновую и бис-(п-аминофенил)фосфиновую кислоту.

содержащие фосфора, например гексаметилендиамин, м- и д-фенилендиамин и другие.

Фосфорсодержащие полиамиды с остатками фосфиновой кислоты, имеющие в качестве заместителя А гидроксил, представляют собой полимеры с температурой размягчения выще 200°, растворимые в полярных растворителях и слабощелочных водных растворах.

Полиамиды, содержащие в качестве заместителя А алкоксигруппу, получают путем перевода полиамида с остатками фосфиновой кислоты в соответствующий хлорангидрид и последующего алкоголиза хлорангидрида спиртом.

Полиамиды, содержащие в качестве заместителя А iNRR-группы, получают аммонолизом полиамида, также содержащего остатки хлорангидрида фосфиновой кислоты.

Полупроницаемые мембраны из полиамидов получают известными методами, например отЛИВОМ раствора полиамида в органическом растворителе на поверхность с последующим испарением растворителя. Возможно частичное удаление растворителя из мембраны погружением ее в воду. Мембраны могут быть получены с добавлением порообразователя (хлористый натрий, перхлорат магния) с последующим вымыванием последнего из мембраиы водой. Мембраны могут быть изготовлены в виде пленок или трубок например, в виде пучка полых волокон.

Синтезированные мембраны имеют высокую химическую стойкость, гидрофильны, степень солезадержания составляет 98-99% (при концентрации солевых растворов 35 г/л и могут быть использованы для обессоливания воды методом осмоса.

Пример 1. Готовят 15%-ный раствор полиокси - бис - (.и-аминофенил) - метилфосфинфталамида в диметилацетамиде, вязкость которого при 25° С равна 120 пз. Этот раствор наносят на стеклянную пластину размером 40X22 см, которую затем помещают в сушильный щкаф и выдерживают в течение часа при 85° С и давлении 1 мм рт. ст. в течение 4-х час при 150° С и том же давлении, охлаждают и снимают пленку. В результате получают мембрану толщиной 10 мк. Из нее вырезают круг диаметром 9 см, который помещают под рещетку, образующую дно установки для обратного осмоса, представляющей собой вертикальную трубу из нержавеющей стали высотой 51 см и внутренним диаметром 8 см с вводом для газа, отсекающим щитом, предохранительным клапаном и магнитной мещалкой. Под мембрану помещают круг из прокаленного металла, затем с помощью эластичных силиконовых прокладок и металлического днища, снабженного фиксирующими гайками и устройством для отвода воды, прощедщей через мембрану, установку закрывают.

того патрия концентрации 3,5 г/л. Затем к раствору прикладывают давление. На выходе из аппарата классическим способом определяют скорость прохождения раствора через мембрану и содержание хлористого натрия. Для описанной мембраны пропускная способность равна 4,52 л/м /сутки, степень задержания соли 87% при давлении 100 бар. В той же установке при давлении 50 бар пропускная способность равна 2,76 л/м /сутки и степень задержания соли 86%.

Пример 2. Мембрану готовят по способу, описанному в примере 1, но с добавкой в исходный раствор 0,2 вес. % перекиси кумила (порообразователя) относительно политерефталамида.

В установке для обратного осмоса, описанной в примере 1, при давлении 50 бар полученная таким образом мембрана обладает пропускной способностью 2 л/м /сутки и степенью задержания соли 98,7%.

Пример 3. Мембрану готовят, как описано в примере 1, но пленку, высущенную сначала при 85° С при давлении I мм в течение 30 мин затем погружают на 5 мин в воду, температура которой 85° С.

В установке для обратного осмоса (пример 1) в условиях примера 2 полученная мембрана обладает пропускной способностью 75 л/м в сутки и степенью задержания соли 89,4%.

Пример 4. Смесь 1,55 г бис-(ж-аминофенил) фосфиновой кислоты, 3,7 г бис-(п-аминофенил)метана, 5 г хлорангидрида терефталевой кислоты в 50 с и Ы-метилпирролидона выдерживают в течение 3 час при 10° С в присутствии 2 см триэтиламина. Затем реакционную смесь для осаждения сополимера выливают при 20°С в воду. Прибавлением соляной кислоты доводят рН смеси до 1, полиамид фильтруют, промывают на фильтре дистиллированной водой и высущивают при 100°С при давлении 200 мм рт. ст. В результате получают 8,1 г полиамида, содержащего фрагменты фосфиновой кислоты, характеристическая вязкость 1% (по весу) раствора в смеси N - пирролидона с гексаметанолом (25 : 75 по весу) равна 0,89.

Мембрану толщиной 10 мк готовят нанесением 10%-го раствора полимера в смеси N-метилпирролидона и гексаметанола (25:75) по весу на стеклянную пластину, аналогичную описанной в примере 1, высушиванием полученной пленки в течение i/2 час при 80° С и погружают ее затем на 5 мин в воду, температура которой 80° С. Полученную таким образом мембрану испытывают в установке для обратного осмоса примера 1 при давлении 55 бар. Мембрана обладает пропускной способностью 10 л/м /сутки и степенью задержания соли 93%.

Пример 5. Для прямого осмоса используют установку, состоящую из стеклянной камеры емкостью 100 мл, разделенной на две цилиндрические ячейки полупроницаемой мембраной. На каждую ячейку с помощью шлифа надевается градуированная стеклянная трубка. Перемешивание жидкости осуществляется посредством помещенной в каждую ячейку магнитной мещалки. По методике, описанной в при.мере 3, готовят мембрану толщиной 1 мк. Одну из ячеек камеры заполняют водным раствором нитрата натрия концентрации 1 моль/л, а другую раствором мочевины концентрации 0,5 моль/л. Ю Количество проходящей через мембрану жидкости определяют с помощью той градуированной трубки, в которой уровень жидкости постепенно увеличивается. Это количество равно 20 л/м сутки. Наблюдается переход рас- 15 твора мочевины в раствор нитрата натрия. Его концентрация равна первоначальной концентрации раствора мочевины. Пример 6. Опыт проводят, как описано в примере 5, заменяя раствор нитрата натрия 20 концентрации 1 моль/л раствором нитрата натрия концентрации 5 моль/л i-i раствор мочевины раствором хлористого натрия концентрации 0,33 моль/л. Количество воды, проходящей через мембрану, равно 99 л/м /сутки 25 при степени задержания соли 99,5%. Пример 7. Следующим образом готовят политерефталамид бис- (ж-аминофенил) -фосфиновой кислоты. В сосуд емкостью 1 л, снабженный мещалкой, загружают 400 мл диме- 30 тилформамида, 49,6 г (0,2 моль) бис-(.ад-аминофенил) -фосфиповой кислоты и 55 мл триэтиламина. Температуру в сосуде доводят до 40° С для полного растворения реагентов и затем в течение 30 мин добавляют 40,6 г 35 fO,2 моль) хлорангидрида терефталевой кис5лоты. Перемещивание продолжают в течен.че 3 час при 20° С, затем смесь оставляют на 12 час, после чего ее выливают в 2 л воды, подкисляют с помощью соляной кислоты до . Получивщийся осадок отделяют фильтрованием, промывают водой и высущивают при 100° С и давлении 200 MAI рт. ст. В результате получают 71 г продукта с характеристической вязкостью 0,233 (1% раствор в диметилсульфоксиде при 25°) и температурой размягчения 290°. Мембрану готовят по примеру 3 толщиной 10 жк из 15%-ного раствора в диметилацетамиде. При испытаниях (пример 6) количество воды, проходящей через мембрану, составляет 100 л/м в сутки при степени задержания поваренной соли 90%. Предмет изобретения Способ обессоливания растворов солей методом осмоса с помощью полупроницаемых мембран, отличающийся тем, что, с целью повыщения степени и скорости обессоливания, в качестве полупроницаемых мембран исполь „ , зуют мемораны из полиамидов общей формузуюлы:-СО- R-CONH - R,-Р- Ra-NH где R, RI, R2 -бивалентные углеводородные радикалы, А - алкил, циклоалкил, арил, алкиларил, арилалкил,гидроксил, алкоксил, перили третичная амино;вл1ч:ная, втюрИ|Ч1ная, группа.