Сополимер октилвинилсульфоксида с акриламидом в качестве адсорбента сернистого ангидрида

 

Сополимер октилвинилсульфоксида с акрилалгадом формулы -FcHrCH-4-f 4X ir о CgH y1ГН2 где массовая доля звеньев октилвинилсульфок (жда равна 0,38-0,68, с молекулярной массой 700-3600 в качестве адсорбента сернистого ангидрида.

„„5U„„1065431

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) С 08 Е 228/02; С 08 F 220/56//

В 01 0 53/02

1 к;::, з

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " ., ; ., К АВТОВСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3505047/23-05 (22) 28.10.82 (46) 07.01.84. Бюл. Р 1 (72) Г. В. Леплянин, В. А. Никонов, А. И. Воробьева, А. P. Держинский, А, В. Курочкин, Ю. И. Муринов, Ю. Е. Никитин, С. P. Рафиков и Г. А. Толстиков (71) Институт химии Башкирского филиала АН СССР (53) 678.745.6(088.8) (56) 1, J. Hiroshi и др. Масгогпое. Chem. Т.147, с. 271-286, 1971.

2, Авторское свидетельство СССР Р 738992, кл. С 01 В 17/48, 1979. (54) СОПОЛИМЕР ОКТИЛВИНИЛСУЛЬФОКСИ—

ДА С АКРИЛАМИДОМ В КАЧЕСТВЕ АДСОР».

БЕНТА СЕРНИСТОГО АНГИДРИДА. (57) Сополимер октилвинилсульфоксида с акриламидзм формулы

- сн;сн+ сн; сн+

2 10

3 о ф 1

0 (8Hi7 ХН2 где массовая доля звеньев октилвинилсульфоксида равна 0,38 — 0,68, с молекулярной массой

700 — 3600 в качестве адсорбента сернистого ангидрида.

1065431

Состав сополимера, мас.%

Скорость сополимеМолекулярная масса

Состав исходной смеси, мас.% октилвинил- акрилсульфоксид амид октилвинилсульфоксид ризации, %в 1ч акриламид

40

10,5

2100

7,0

30

920

2,1

41,5

10

I

Изобретение относится к химии полимеров и представляет собой синтез алифатического сополимера октилвинилсульфоксица с акриламидом, который может быть использован в качестве адсорбента сернистого ангидрида, 5

Наиболее близким по строению к предлагаемому соединению являются сополимеры этилвинилсульфоксида с винильными мономерами (стиролом, акрилонитрилом, метилметакрилатом), получаемые методом радикальной полимеризации. Синтез нового сополимера октилвинилсульфоксида с акриламидом проводился аналогично способу получения сополимеров этилвинплсульI фоксида с винильными мономерами (1).

Однако эти сополимеры не использовались в качестве адсорбентов сернистого анпщрида.

Известен полимерный сорбент, для очистки газов от сернистого ангидрида, на основесь-аминозамещенного винилпиридинового анионита (2} .

Недостатком данного сорбента является его невысокая адсорбционная емкость (максимально возможная емкость 200 мг S0Z/r адсорбента), высокая температура (100 С) требуемая для его регенерации и необходимость перевода адсорбента в гидроксилсодержащую форму перед каждым циклом сорбции.

Целью изобретения является повышение адсорбционной емкости сорбента и упрощение технологии его применения для сорбции SO2.

Укаэанная цель достигается синтезом сополи30 мера октилвинилсульфоксида с акриламидом формулы

Сополимеры октилвинилсульфоксида с акриламидом, разного состава, испытанные в качестве адсорбентов сернистого ангидрида, показали высокие емкостные характеристики и адсорбент практически полностью (99,9%) очищает газ от двуокиси серы. (K2 Сн СН2 1н Ф

1, 3 17 @Е2 где массовая доля звеньев октилвинилсульфоксида равна 0,38 — 0,68 с молекулярной массой

700-3600.

Новый сополимер октилвинилсульфоксида с акриламидом получают Методом радикальной полимеризации, в присутствии динитрила .азобисизомасляной кислоты в массе при 60оС.

Полученный сополимер растворяют в метано-: ле и высаживают в ацетон, затем сушат в вакууме до постоянного веса. Состав рассчитывают на основании элементного анализа.

Синтезированный сополимер представляет собой бесцветный твердый полимер, растворимый в метаноле и ледяной уксусной кислоте и имеющий молекулярную массу 700 — 3600. Выход полимера составляет 70 — 80%. В ИК-спектрах полученного сополимера имеются полосы поглощения в области 1030 см " — соответствующая

Ъ S = 0; 4680 см — соответствующая

-1

1 гС = О группе и 3250 см — соответствующая-Йн группе. Зависимость состава сополимера от состава исходной смеси и значения скорости сополимеризации представлены в табл. 1.

Таблица 1

Определение адсорбционной емкости полимеров проводили в стеклянных ячейках метоQ дом насыщения при 10 — 100 С и парцнальном давлении ВО2, равном 100 кПа, Сополимер предварительно измельчали и просеивали, беря для испытаний фракцию 0,25 — 0,5 мм. Дву3 106543 окись серы, осушенную над цеолитами 4А, пропускали с относительной скоростью 0,2—

Р,5 с ". Момент насыщения и адсорбционную емкость сорбента определяли по привесу адсорбционной ячейки с поправками на вес газовой фазы, Регенерацию адсорбентов проводили при 60—

80 С продувкой воздуха с относительной скоростью 0,05 — 0,1 с-" в течение 1 ч. Для образцов, показавших наилучшие адсорбционные свойства, проводили по 10 циклов сорбция— регенерация.

Испытания полимеров, как сорбентов сернистого анпщрида, в условиях очистки газов от двуокиси серы проводили в адсорбере колоночного типа, диаметром 10 мм и высотой

500 мм при заполнении его на 90 — 95 об.%. полимером фракции 0,25 — 0,5 мм (загрузка составляла 20 r). Через адсорбер пропускали

Емкость (мт $0 /г адсорбента) при температуре, С о

Набухание полимера

Адсорбент о

0 20 30 40 после

10 цикло

38 мас.% ОВСΠ— 62 мас.% АА

Отсутствует

130 77 68 41

367 235 178 147

227

45 мас.% ОВСΠ— 55 масЯ АА

58,5 мас.% ОВСΠ— 41,5 мас.% AA

68 мас.% ОВСΠ— 32 мас.% AA

245

325 243 180 134

Набухает

381 269 192 140

Таблица 3

Адсорбент

Первоначальное

Температура регенерации, C

Остаточное содержание

$0, мг/г

Пропущено воздуха за

1 ч, cM /г адсорбента содержание

$о мг/г

38 мас.% ОВСΠ— 62 мас.% АЛ

Отсутствие (менее

0,1) 80

790

45 мас.% OBCO — 55 мас,% AA

235

Следы

58,5 мас.% ОВСΠ— 41,5 мас,% АА 243 70 310

Отсутствие

Из анализа приведенных данных следует, что адсорбционная емкость предлагаемого сополимера определяется главным образом еодер1 4 газ, содержащий 90 об.% азота + кислорода и

10 об.% двуокиси серы, предварительно осущен ный цеолитами 4А, со скоростью 2 л/ч до проскока SO>. Момент проскока определяли с помощью хроматографа УХ вЂ” 2, проводя анализ очищенных газов с интервалом.в 5 мин.

Чувствительность анализа 0,1 об.%. SO>. При испытании сополимера, содержащего 45 вес.% октилвинилсульфоксида, проскок SO> произошел через 290 мин (очишено 9,8 л газа, емкость до проскока 127 мг SO /ã полимера), при содержании октилвинилсульфоксида

58,5 вес.% проскок произошел через 340 ьпн (11,3 л газа, емкость до проскока 147 мг

SO>/ã полимера), при содержании октилвинил-, сульфоксида 68 вес.% — через 345 мин (11,5 л газа, емкость до проскока 149 мг SO /r полимера). Сведения об адсорбционных свойствах сополимера приведены в табл .2, 3.

Таблица 2 жанием в нем сульфоксидных звеньев. Сополимеры, содержащие до 60 вес,%-. октилвинилсуль фоксида,при поглощении SOg не набухают и

1065431

Составитель, И. Стояченко

Техред С. Мигунова Корректор И, Эрдейи

Редактор С. Патрушева

Подписное

Заказ 11002/28 Тираж 474

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП " Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S легко регенерируются продувкой воздухом при 60 — 80оС . Емкость полимеров после многократного проведения циклов сорбция-десорбция не меняется. Предлагаемый сополимер обладает высокой адсорбциониой емкостью, 5 термостабильностью в присутатвии SO (более о

100 С), практически полностью очищает газ (99,9%) от двуокиси серы, стабилен в присут- ствии влаги, что обуславливает. возможность его иа ользования в качестве эффективного 10 адсорбента сернистого ангйдрида.

Пример 1. Синтез сойолимера октилвинилсульфоксида с акриламидом, Акриламид в количестве 2,0 г (40 вес.%), растворяют в 3 г (60 вес.%) октилвинилсульфоксида,, добавляют 0,05 г (1 вес%) динитрила азобисизомасляной кислоты, помещают в ампулу, замораживают, вакуумируют, занан вают. Сополимеризацию проводят при 60оС, Скорость сополимеризации составляет 20

10,5% в 1 ч. Соплимер растворяют в метаноле и осаждают ацетоном, получают полимер формулы где массовая доля звеньев октилвинилсульфоксида равна 0,38, пре-ставляющий собой бесцветный порошок, растворимый в метаноле и ледяной уксусной кислоте с молекулярной массой 3600.

Синтез сополимеров октилвинилсульфоксида с акриламидом различного состава (примеры

2 — 4) проводился аналогично примеру 1.

Сорбция SO> сополимерами октилвййилсульфоксида(ОВСО) с акриламидом (АА) приведена в табл, 2;

Регенерация адсорбентов, насыщенных сернистым ангидридом, приведена в табл. 3.

Технико- экономическая эффективность предложенного состоит в следующем.

Получен сополимер октилвинилсульфоксида с акриламидом, который может быть использован KGK эффективный адсорбент сернистого ангидрида. адсорбционная емкость которого достигает 380 мг SO /ã полимера; легко регенерируется продувкой воздуха при 60 — 80 С; емкость полимера после многократного проведения циклов сорбция-десорбция не меняется; практически полностью очищает газ (99,9%) от двуокиси серы.

В то же время адсорбционная емкость известного сополимера по назначению (2) -с6 аминозамещенного винилпиридинового анионита достигает только 200 мг SO /ã сорбента; требуется высокая температура (100 С ) для его регенерации и необходимость перевода адсор бента в гидроксилсодержащую форму перед каждым циклом сорбции.

Таким образом, предложенный сополимер в качестве адсорбента сернистого ангидрида имеет более высокую адсорбционную емкость, чем известный, и технология его применения для сорбции сернистого ангидрида более простая, чем известного.