Способ получения угольного волокнистого ионита Советский патент 1978 года по МПК C01B31/16 

Изобретение относится к области получения ионообменных угольных волокнистых материалов. Полученные сорбционные материалы могут использоваться в химической и других отраслях промышленности. Известен способ получения угольного катионообменного материала путем сульфирования или окисления пиролизованных в вакууме волокон на основе целлюлозы. Обменная емкость полученных таким образом материалов достаточная и составляет 2,5 мг-экв/г по NaOH, угольные волокнистые материалы термостойки, выдерживают различные агрессивные среды, обладают радиационной стойкостью. Однако полученные известным способом иониты недостаточно прочны, что ограничивает их использование в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение прочности волокнистого ио1:лта. Для этого по предлагаемому способу угольное волокно модифицируют пропиткой стиролформальдегидной смолой с последуюш,ей термообработкой при 120-190°С. Смолы на основе соединений стирола и мостикообразующих реагентов (дивинилбензола, формальдегида) применяются для получения ионообменных материалов в виде зерен. Иоииты на основе сульфостиролформальдегидных смол обладают избирательными свойствами по отношению к некоторым антибиотикам тетрациклинового ряда. Продукты на основе стиролформальдегидных с.мол .могут также применяться в качестве пропитываюших и клеюших материалов и для аппретур в текстильной промышленности. Стиролформальдегидные смолы обладают достаточной механической прочностью за счет образования сетчатой структуры. Учитывая пропитывающие свойства смолы и ее способность образовывать достаточно прочные покрытия в предлагаемом способе используют немодифи.цированную стиролформальдегидную смолу для пропитки, угольных волокнистых ионообменных материалов с последуюшей термообработкой при 120-190° С. В результате такой обработки привес волокна составляет 15-20%, разрывная прочность увеличивается в 6-9 раз, а сорбционная емкость пропитанных смолой и термообработанных волокон сравнима с исходной (в случае, когда для пропитки используют пиролизованное фосфорилированное волокно, сорбционная е.мкость увеличивается). Образец достаточно гибкий и выдерживает многократный изгиб под углом 90° без излома. Предлагаемый способ можно осуществлять как на волокнах, так и на текстильных изделиях, тканях, нряже из угольных волокон или в слоях волокон (готовых фильтрах, листах 11 т. п.). Пример I. А. Получение угольного фосфорилированного волокна. В качестве исходного материала берут хлопчатобумажную ткань - бязь. Модификация бязи состоит в ее фосфориячровании (нолучение кислого фосфата целлю/озы). Для этого ткань обра- .ывают в водном растворе ортофосфорной кислоты и мочевины, отжимают, высупшвают и термообрабатывают при 150° С в течение 30 мин. После отмывки и сушки фосфорилированную ткань подвергают пиролизу. Образец ткани помещают в кварцевую трубку, обогреваемую в печи. Скорость подъема температуры 2 I рад/мин. Пиролиз проводят в токе аммиака и азота. Конечная температура пиролиза 500° С. Полученная угольная ткань имеет обменную емкость по NaOH 1,56 мг-экв/г, содержание фосфора 6%. В. Модификация угольного волокна. Обработку угольной фосфорсодержащей ткани проводят стиролформальдегидной смолой. Для этого предварительно разогревают стиролформальдегидную смолу при 70-80° С в течение 1 ч. Образец погружают в разогретую смолу и выдерживак)т 1 ч при этой температуре. Затем образец извлекают, дают стечь избытку смолы и проводят термообработку в следующем ступенчатом режиме: Время, ч Температура, ° С 2 6 120 150 180-19015 В результате такой обработки привес составляет 15-20 /о. После обработки образец сохраняет волокнистую структуру, выдерживает .многократный изгиб под углом 90° без излома. Обменная емкость пропитанной смолой угольной фосфорсодержащей ткани составляет 2,9 мг-экв /г. Пример 2. Модификацию вискозного волокна для получения фосфорсодержащего продукта и последующий пиролиз проводят в условиях примера 1А. Полученное угольное фосфорсодержащее волокно имеет обменную емкость по NaOH 1,07 мг-экв/г, содержание фосфора 6,5/о. Для повышения прочностных характеристик проводят обработку угольных волокон стиролформальдегидной смолой в условиях приемера 1В. После обработки обменная емкость продукта по NaOH составляет 3,4 мг-экв/г, а прочность одиночной угольной нити возрастает от 25 до 162 г. Пример 3. Модификацию хлопчатобумажного волокна проводят путем окисления газообразными окислами азота. Окисленное волокно подвергают пиролизу в вакууме. Скорость подъема температуры 2 град/мин. Конечная температура пиролиза 500° С. Угольное волокно подвергают обработке сначала парами РС13 при 400° С в течение 3 ч, а затем концентрированным раствором азотной кислоты при 80° С в течение 1 ч. После таких обработок угольное волокно имеет обменную емкость 4,05 мг-экв/г. Обработку угольного волокна стиролформальдегидной смолой проводят в условиях примера 1В. После обработки об.менная емкость угольного волокна возрастает до 4,5 мг-экв/г, а прочность одиночной угольной нити возрастает от 23 до 211 г. Формула изобретения Способ получения угольного волокнистого ионита путем пиролиза волокна на основе целлюлозы с последующей модификацией продукта пиролиза, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности волокнистого, ионита, угольное волокно модифицируют пропиткой стиролформальдегидной смолой с последукзщей термообработкой при 120-190° С.