Способ получения катионитов Советский патент 1974 года по МПК C08G7/00 

1

Известен способ получения катионитов путем поликопденсадии фурфурола и фенолсульфокислоты.

С целью получения катионитов, отличающихся повышенной термической стойкостью и механической прочностью, предлагается способ получения сульфо- и фосфорнокислого катионитов путем поликонденсации циклогексанона с фурфуролом и последующим введением ионогенных групп сульфированием и фосфорилированием.

При получении катионитов в качестве полимерной матрицы используют продукт поликонденсации фурфурола с циклогексаном. Отсутствие гидроксильной группы в структуре полимера исключает склонность катионита к гидролизу в отличие от катионита на основе фенолсульфокислоты и фурфурола, вследствие чего повышается химическая устойчивость полученного катионита в концентрированных водных растворах щелочей и окислителей.

Полученные катиониты отличаются стойкостью к действию 15%-ного раствора азотной кислоты. Наличие в молекуле циклогек О

санона -С

-группы придает синтезирован R

ным катионитам комплексообразующие свойства.

Наряду с высокой химической устойчивостью полученные катиониты отличаются высокой термостабильностью. Так, нагревание сульфокатионита на воздухе при 150°С не приводит к потере обменной емкости. При сульфировании продукта поликонденсации фурфурола с циклогексаноном полученный катионит наряду с 5ОзН-группами содержит СООН-группы, которые очевидно, образуются в процессе сульфирования концентрированной серной кислотой за счет раскрытия фуранового кольца или окисления карбонильной группы. Присутствие СООН-групп придает катиониту избирательность к ионам меди, никеля и другим металлам.

Полученные фюсфорнокислые катиониты обладают избирательной способностью к ионам двухвалентных металлов. Сорбция по ионам Си++ и Ni++ доходит до 2,8 и 2,0 мгэкв/г соответственно.

Высокая термохимическая стойкость, механическая прочность, достаточно высокая обменная емкость, селективность к ионам некоторых металлов, полученных сульфо- и фосфорнокислых катиоиитов показывают о возможности использования их с успехом в процессах сорбции различных ионов, а также ионов двухвалентных металлов и в качестве катализаторов органического синтеза. Пример. Синтез смолы на основе циклогексанона и фурфурола. В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и обратным холодильником, иомещают 9,8 г (0,1 моль) циклогексанона, при интенсивном перемешивании вносят 5% от веса исходных продуктов ZnCb и повышают температуру до 70°С. При этой температуре осторожно прикапывают 14,4 г (0,2 моль) фурфурола. Через 12 час образуется гель, который переносят в фарфоровую чашку и сушат в термошкафу при температуре 90-100°С. Высушенную смолу дробят до - 0,5-1 мм и подвергают полимераиалогичным превраш;ениям. а)Получение сульфокатиоиита. К определенной навеске полученной смолы прибавляют пятикратное количество концентрированной серной кислоты и оставляют на 24 час. В течение этого времени смола набухает, после чего избыток кислоты отсасывают на фильтре Шотта № 1. Набухшую смолу помеш,ают в трехгорлую колбу с мешалкой и обратным холодильником, приливают пятикратное количество серной кислоты, после чего смесь иагревают при 70°С в течение 6 час. По окончании реакции смолу отфильтровывают и промывают сначала коицентрироваиной серной кислотой, затем уменьшают концентрацию кислоты последовательно до 50,25 и 10% и, наконец, промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод. Полученный продукт высушивают при 80°С. б)Получение фосфорнокислого катионита. Пабухшую смолу в треххлористом фосфоре помещают в трехгорлую колбу с мешалкой и обратным холодильииком. Фосфорилирование проводят треххлористым фосфором в присутствии безводного хлористого алюминия (мольное соотношение реагентов 1:4:2) при 75°С в течение 4 час. Затем фосфорилированную смолу промывают увлажненным этиловым спиртом, уменьшают концентрацию последовательно до 45, 20 и 10% и далее промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод. После перевода в П+-форму фосфорнокислый катионит высушивают при 80°С. Физико-химические и механические свойства полученных катиоиитов.

.,.4447&. Сульфокатионит Влажность, %22 ГОСТ 10898-64 Насыпной вес, г/мл0,75 ГОСТ 10898-64 Удельный объем набухшего катионита в Н-форме, мл/г 3,35 ГОСТ 13505-68 Статическая обменная емкость по 0,1 н. раствору NaOH, мг-экв/г 3,8 ГОСТ 10898-64 Статическая обменная емкость но 0,1 и. раствору NaCI, мг-экв/г2 Термостабильность, °С Фосфорнокислый катионит Влажность, %25 ГОСТ 10898 Насьшной вес, г/мл0,68 ГОСТ 10898-64 Удельный объем набухшего катионита в Н-форме, мл/г 3,0 ГОСТ 13505-68 Статическая обменная емкость по 0,1 н. раствору NaOH, мг-экв/г Статическая обменная емкость по 0,1 н. раствору NaCl, мг-экв/г 0,8 Термостабиль150-180ность, °С Статическая обменная емкость по Си++ из раствора 1,5 (С„сх 5 г/л) CuS04, мг-экв/г по Ni++ из раствора мг-экв/г0,5-0,8 ( г/л). Предмет изобретения Способ получения катиоиитов на основе одуктов поликондеисации фурфурола, отчающийся тем, что, с целью увеличения рмической и химической устойчивости, прокт поликондеисации фурфурола и цнклоксаиона подвергают сульфированию или осфорилированию.