Способ получения сорбентов Советский патент 1978 года по МПК C08J5/20 B01J1/04 

Изобретение относится к производству ионообменных сорбентов,-, которые могут быть использованы в промышленных областях извлечения и очистки газов и растворов, а гаюке в области ионообменной хроматографии и катализа. Известны способы получения ионообменных веществ на основе синтетических монометров. Обычно они многостадийньге. Например, один из путей получения анионита А В-17 заключается в сополимеризации стирола с дивинилбензолом, хлорметияировании этого сополимера и аминирора-. НИИ. Аналогично получают катионит КУ-2 путем сульфохлорирования сополимера стирола с дивинилбензолом и омыления ll . Полученные ионообменники харакгеризую1рся тем, что их производство сложно и дорогостояще в связи с тем, что ионный обмен происходит не только на поверхности, но и в объеме, во астает время массообмена, т. е. возможно или неполное использование емкости конита, или резкое уменьшение скорости потока. Практически все синтетические иониты имеют .удельный вес Меньше единицы, а для ряда производств необходимы ионообменные вещества с удельным весом больше единиВсе это ведет к удорожанию производства ионообменных веществ и к ограничению их использования. Известен способ получения сорбентов для анализа газовой и жидкой смеси в газожидкостной или жидкостной хроматографии (ГЖХ и ЖХ), заключающийся в ом, что .в раствор, содержащий полимер, помещают инертный носитель, например мелкоизмельченный диатомитовый кирпич. При непрерывном перемепгавании и нагревании этой суспензии удаляют растворитель, а инертный носитель покрывается, тонко и пленкой полимера (неподвижной жидкой фазой) 2 . У такого сорбента отсутствуют ионообменные свойства. Обычно для очистки растворов, а также для получения чистых веществ в промышленных масштабах используют ионообменные материалы. Цель иаобрегения - придание сорбенту .ионообменных СЕЮЙСТВ. Это досгйгается тем, что на инертное пористое минеральное вещество одновре менно с полимером наносят ионогённое поверхностно-активное вещество, совмес тимое с полимером, при этом полимер применяют в количестве 0,01 см на 1м поверхности носителя и поверхностно-активное вещество в количестве, обес печивающем 0,08-0,01 мг.экв ионообменных групп на 1 м поверхности носителя. Предлагаемый способ осуществляют сле дую1дим образом. Инертный измельченный минеральный носитель, например керамзит, помещают в органический раствор, содержащий полиме органическую соль (с ионогенной группой) и поверхностно-активное вещество. При непрерывном перемещивании этой суспензии удаляют растворитель, после че го сорбент может быть использован в тех нических и аналитических целях. Полученный сорбент не обладает объем ной набухаемостью и сжимаемостью, прак тически не подвержен деструкции, резко уменьшается время установления равно-, вескя, так кок отсутствуют процессы, свя занные с массообменом внутри зерна, удельный вес может варьироваться за сче подбора инертного носителя. Пример 1. 4ОО г керамзита фракции 0,25 - 0,5 мм последовательно обрабатывают в стакане 4%-ным раствором щелочи, водой до нейтральной реакции по фенолфталеину, 5%-ным раствором соля ной кислот. и водой до нейтральной реакции по метилоранжу. Обработку керамзита щелочью или кислотой (отношение твердой фазы к жидкой 1:5) производят при температуре кипения суспензии в течение 1 ч После такой обработки керамзит сушат при 12О С до постоянного веса. Берут шесть навесок керамзита по 2О каждую из этих навесок заливают ВО мл раствооа хлороформа, содержащего 0,016 полистирола и различные количества хлористого тетраэтиламмония: 0,15; 0,31; 0,42; О,53; 0,67; 0,98 г. При нагревании на водяной бане и энергичном шивании суспензии удаляют хлороформ. Каждый образец помещают на фильтр Шотта, обрабатывают 0,1 HI раствором едксго натра до исчезновения хлор-иона в фильтрате (качественная реакция на 0,1н. раствор азотнокислого серебра), дистиллированной водой до нейтральной реакции по фенолфталеину и 0,1н. растворйм соляной кислоты до полного перевода анионита в хлоридную форму. Расход раствора щелочи и кислоты 0,1 л/ч. Анализы показали, что в течение. 8 циклов обработки кислота-щелочь емкость каждого образца практически не изменяется и в среднем равна 0,055 ± 0,ОО2 мг экв/г; 0,О961 0,002 мг-экв/г; 0,130±0,005 мг-экв/г; 0,16О± 0,003 мг экв/г; 0,165 ±0,ООЗ мг экв/г; 0,1621.0,003 мг.экв/г. Следовательно, максимальная величина емкости синтезированного ионита равна O,162iO,OO3 мг. экв/г. Эта величина соответствует pacxoi y 0,54 г хлорисГого тетраэтиламмония на 1 г керамзита с удельной поверхностью 2м Пример 2. В колбочки емкостью 1ОО мл берут три параллельные навески по 1О г анионита в xJSopиднoй форме, приготовленного согласно примеру 1, с емкостью 0,14 м: экв/г и три параллельные навески по 0,7 г анионита АВ-17 с 6% дивинилбензола и 2,8% азота. Навески заливают 5О мл водного раствора хлористого натрия (1 плэкв/л), содержащего элементарного йода 251 мг/л. Колбочки закрывают пришлифованными стеклянными пробками и интенсивно встряхивают. Через 2-5 мин основная масса иода в колбочках с анионитом, содержащим в основе керамзит, адсорбирована (в растворе остается 27,5 мг/л). За это же время содержание иода в растворе колбочек, содержащих АВ-17, равно 137 мг/л. Увеличение количества АВ-17 до 1О г ускоряет процесс сорбции иода. Однако после 5 мин контакта остаточное содержание иода в растворе равно 41 мг/л, т.е. выше, чем у .керамзитового йнионита. Следовательно, скорость сорбции иода на АВ-17 в 5-1О раз меньше, чем на анионите с керамзитовой основой при равенстве содержания ионогенных групп. При производстве сорбентов по предлагаемому методу резко сокращается расход полимера (он необходим только на поверхности инертного носителя). Используется практически вся емкость сорбента за очень малое время контакта. Отсутствует явление, связанное с сорбцией больших молекул матрицей (стерический эффект). Все это веает к резкому удешевлению производства сорбентов и, следовательно, продуктов, -получаемых с их помощью.

56

Фо.рмула изобретения

1.Способ получения сорбенгов пугем обработки пористого инертного минерального носителя раствором органического полимера с последующим удалением pact ворителя, отличающийся тем, что, с целью придания сорбенту ионообменных свойс-тв, в раствор добавляют ионогенное поверхностно-активное вещество, сой лестимое с полимером.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю - ш и и с я тем, что полимер применяют в

166

количестве 0,01 см на 1 м поверхно сти носителя и поверхностно-активное вещество в количестве, обеспечивающем О,08-0,01 МГ4ЭКВ ионообменных групп на 1 м поверхности носителя.

Источники информации, гфинятые во внимание при экспертизе:

1.Салдадзе К. М. и др. Ионообменные высокомолекулярные соединения. М., 1962

2.Гольберт К. А., Випергауэ М. С. Курс газовой хроматографии, М., Химия, сЛОа-1О2.