Способ получения ионитов Советский патент 1982 года по МПК B01J20/20 

I

Изобретение относится к способу получения ИОНИТОВ, преимущественно сильнокислотных катионитов, и может быть использовано в сорбционных процессах.

Известен способ получения сильнокислотного катионита, заключающийся в том, что природный рабдописсит сначала хлорируют, затем фенилируют и сульфируют олеумом D.

Недостатком способа является многостадийность процесса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ИОНИТОВ, включающий обработку углеродсодержащего сырья, например рабдописсита, хлором с последующим сульфированием модифицированного продукта 2.

Недостатком известного способа является многостадийность процесса и снижение адсорбционных характеристик ионита за счет того, что при

сульфировании рабдописсит крошится и теряет свою механическую прочность

Целью изобретения является упро(ение процесса без снижения адсорбционных характеристик ионита.

Поставленная цель достигается описываемом способом получения ионитов путем обработки углеродсодержащего сырья, например природного смоляного угля, реакционным агентом.При этом

10 с целью получения катионита природный смоляной уголь обрабатывают хлор сульфоновой кислотой в инертном растворителе в присутствии катализатора при нагревании с целью получения

15 анионита природный смоляной уголь перед обработкой подвергают галоидированию, а обработку ведут аммиаком или диметиламином при нагревании.

По предложенному способу, в каче20стве исходного материала используют обогащенный концентрат природного рабдописсита Ткибульского месторождения rtiCP со следующими основными характеристиками: уд.вес, -1,13 1,15, влажность 3-6%, зольность 8-10, растворимость (экстрагируемость) в бензоле - 0,5-0,8. Исходный продукт размягчается только при быстром нагревании при ЗбО-370С разложение замечается в незначительной степени после 300°С и заметно ус ливается после . Крепость по шкале Проторьякова составляет 3,, 5. Элементный состав, беззольной массы, %: С - 78-79, Н - 85,-9,0, DO. - 10-11 , Н - 0,71,0 , 5 - О,4-0,5. Удельное объемное сопротивление 3,510 см.см. Химическая стойкостьобработка Na00 в 2 м при дает п.отерю в массе 1,75%, НС1 Q тех же условиях - 6,3. В обоих случаях потеря в весе обусловлена таким же процентом снижения зольности испытуемого образца рабдописсита. При получении катионита необходимость и достаточность обработки смоляного угля хлорсульфоновой кислотой в инертном растворителе в присутствии катализатора при нагревании обусловлена тем, что при обработке в отсутствии катализатора статическа обменная емкость катионита по 91,1 н раствору NaOH равна нулю, при обрабо ке в отсутствии катализатора и без инертного растворителя зернистая стр тура исходного материала разрушается и превращается в порошок, а статическая обменная емкость составляет 1,2-мг-экв/г, при обработке в присут ствии катализатора, но без инертного растворителя статическая обменная емкость катионита по О,1 н. раствору NaOH составляет 2,1 мг/экв/г, а зернистая структура исходного материала разрушается. Пример 1.10г природного смоляного угля - рабдописсита с размерами зерен 1-2 мм помещают в трехгорлую колбу, снабженную механиче(-ко мешалкой, термометром и обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой Заливают 250 мм сухого толуола и вносят 25 мл хлорсульфоновой кислоты Реакцию ведут в присутствии катализатора AlCli при нагревании в течение 5 ч. Колбу помещают в силиконоЕзую баню и температуру постепенно поднимают до 60°С. В дальнейшем реак цию ведут при этой температуре в течение ч. По истечении указанного 4 времени реакционную смесь фильтруют через стеклянный фильтр №1 и затем тщательно промывают сначала подкисленной соляной кислотой, водой, а затем дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод. Полученный таким путем продукт сушат в вакууме при , Статическая обменная емкость катионита по 0,1 н. растрзору NaOH составляет 3 мг-экв/г. П р и н е р 2. Природный смоляной уголь подвергают галоидированию, полученный хлорированный природный смоляной уголь с содержанием хлора 15% в количестве 10 г помещают в толстостенную колбу, заливают 50 м.п концентрированной аммиачной воды. 8 качестве катализатора берут 1 г медного купороса. Колбу закупоривают и помещают на кипящую водяную баню. Реакцию вед.ут в продолжение 5 ч, периодически встряхивая содержимое колбы. По истечении указанного времени реакционную смесь фильтруют через стеклянный фильтр № 1 и промывают водой. Затем обработку ведут водныг- раствором МаОИ в продолжении З- ч при 80-90 С, фильтруют, промывают водой до удаления С1ионов и сушат в вакууме при 60°С, Статическая обменная емкость полученного анионита по О,1 н. раствору НС1 k ,S мг экв/г. Пример 3. Природный смоляной уголь подвергают галоидированию, полученный хлорированный рабдописсит с содержание.ч хлора 15% в количестве 10 г помещают в ампулу и заливают 50 мл диметиламина. Ампулу запаивают и помещают на водяную баню. Реакцию ведут при температуре кипения воды в продолжении 5 ч. По истечении указанного времени реакционную смесь фильтруют и промывают водой. Затем обрабатывают 20%-ным раствором NaOH при 90°С в продолжении k ч. Реакционную смесь фильтруют и промывают водой до нейтральной реакции промывных вод и высушивают в вакууме при . Аналогично ведут реакцию с триэтиламином. Статическая обменная емкость по 0,1 н.раствору НС ,0 мг-экв/г. Таким образом, предложенный способ позволяет упростить процесс за счет его осуществления в мягких условиях исключения стадии термической обработки угля, исключения использований 5 . химически агрессивного газа-хлора и расхода бензола. При этом обменная емкость катионита, полученного предлрженным способом, составляет 3 МГ-ЭКВ/Г (против 1-1,5 Ml-ЭК8/Г по известному способу), а обменная емкость аниокита, полученного предложенным способом, не снижается. Формула изобретения .1. Способ получения ионитов, вклю чающий обработку углеродсодержащего сырья реакционным агентом, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса без снижения адсорбционных характеристик ионита, в качестве углеродсодержащего сырья используют природный смоляной уголь. 2. Способ по п. 1,отлича.ю щ и и с я тем, что, с целью полу9чения катионита, природный смоляной |уголь обрабатывают хлорсульфоновой кислотой в инертном растворителе в присутствии катализатора при нагревании. 3. Способ по п. Г, отличающийся тем, что, с целью получения анионита, природный смоляной уголь перед обработкой подвергают гапоидированию, а обработку ведут аммиаком или диметиламином при нагрерании. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР IP З320 6, кл. С 01 8 31/16, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР № 6899 5, кл. С 01 В 31/16, 1976 (прототип).