Способ получения ионообменных мембран

 

Изобретение относится к области химической технологии, конкретно - к созданию ионообменных мембран, обла дающих избирательностью к катионам металлов, которые могут быть использованы в разделительной технике, ионометрии и т.д. Изобретение позволяет получить мембраны с высокой ионной селективностью за счет того, что для формования используют дисперсию смеси молибдеИсодержащего фосфата целлюлозы и бутадиенстирольного каучука в толуоле при модуле 50 и массовом соотношении компонентов смеси 52,5-77,0:20,0-42,0 соответственно , и формование проводят на подложку из капронового трикотажа. 2 табл. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1399 09 (51) 4 С 08 J 5/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;;

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

i(21) 3725280/23-05 (22) 07.03.84 (46) 30. 05. 88. Бюл. В 20 (71) Институт общей и неорганической химии АН БССР (72) И.Н. Ермоленко, Н.К. Лунева, С.А. Мечковский, В.В. Самускевич и А.Г. Опутина (53) 62-278 (088.8) (56) Патент США _#_I 4083904, кл. 264-41, опублик. 1976. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНООБМЕННЫХ

МЕМБРАН (57) Изобретение относится к области химической технологии, конкретно — к созданию ионообменных мембран, обладающих избирательностью к катионам металлов, которые могут быть использованы в разделительной технике, ионометрии и т.д. Изобретение позволяет получить мембраны с высокой ионной селективностью за счет того, что для формования используют дисперсию смеси молибденсодержащего фосфата целлюлозы и бутадиенстирольного каучука в толуоле при модуле 50 и массовом соотношении компонентов смеси 52,5-77,0:20,0-42,0 соответственно, и формование проводят на подложку из капронового трикотажа. 3 ил.

2 табл.

1399309

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к созданию ионообменных мембран, обладающих избирательностью к катионам металлов, которые могут быть использованы в разделительной технике, ианаметрии и т.д.

Цель изобретения — получение мембран с высокой ионной селективностью. 10

На фиг. 1 - 3 дана характеристика мембраны.

Пример 1. Приготовление мембраны осуществляется следующим образом. 15

В ванну (модуль 1-5), содержащую расплав мочевины и пирофосфорнай кислоты, взятые в соотношении 1: 1, при

115 С вносят целлюлозный материал (в форме ткани или марли) и пропитывают в течение 15 мин, Термообработку обо разцав осуществляют при 175 С, продолжительность операции — 1 ч. После этого фосфорилированную целлюлозу обрабатывают молибдатом аммония концен- 25 трацией 5 мас.7 при модуле ванны 20.

Время обработки 4 ч.

Для фармования мембраны используют полученный малибденсадержащий фасфат целлюлозы, взятый в количестве 30

77 мас.ч., измельчают ега растиранием на сите ф 0,040 мм, смешивают с каучукам СКС-ЗО, взятом в количестве

20,0 мас.ч. и растворенным в толуоле (модуль 50), и дисперсию после перемешивания выпивают на трикотажную матрицу из капрона, взятую в количестве 3 мас.ч. (все количества указаны в расчете на 100 мас.ч. по воздушна-сухому веществу мембраны) ., 40

Сформавайную мембрану высушивают на воздухе, тщательно промывают и переводят в солевую форму (Cs, Li, Na, Кр N!gä, Са, Си, РЬ, Са р Ni) путем обработки 1 м раствором соответствующего хлорида.

Ионную селективность измеряют в симметричной ячейке, включающей два хлорсеребряных электрода, погруженных в раствор сравнения (О, 1 М раствор соли) и исследуемый раствор (та же соль в интервале концентраций

10 — 10 M) разделенные мембраной, приготовленной вышеописанным способом, с помощью ионамера ЭВ-74. Время установления равновесия составляет

2-10 мин.

Результаты измерений представлены в виде графиков зависимости величины

Е (мембранного потенциала) ат обратного логарифма концентрации электролита в исследуемом растворе. Эти данные используют для вычисления (во всем изучаемом интервале концентра- . ций электролитов) значений чисел переноса пративоианов.

Характеристика мембраны приведена в таблицах 1 и 2, фиг. 1-3. Пример 2. Способ получения мембраны как в примере 1, но для приготовления мембраны берут 55 мас.ч. молибденсодержащей целлюлозы, 40 мас.ч. каучука СКС-ЗО, 5,0 мас.ч. е капронового трикотажа. Мембрану сушат.

Характеристика мембраны представлена в табл. 1 и 2.

Пример 3. Способ получения мембраны по примеру 1, на молибденсодержащий эфир готовят из фосфата целлюлозы, синтезированного при

160 С, сорбцию молибдена осуществляют в течение б ч. Для мембраны берут также каучук в колич ес тве 29, 5 ма с. ч., молибденсодержащий фосфат целлюлозы в количестве 67,5 мас.ч. и капроновый трикотаж в количестве 3 мас.ч.

Данные по характеристике мембра„ны представлены в табл. 1 и 2.

Пример 4. Фосфат целлюлозы для мембраны готовят при 150 С. Время сорбции молибдена — 1 ч. Мембрану готовят по примеру 1, на малифденсодержащего фосфата целлюлозы берут в кЮтичестве 72,25 мас.ч., каучука—

22,75 мас.ч., капронового трикотажа

5 мас.ч.

Характеристика мембраны представлена в табл. 1 и 2.

Пример 5. Фосфат целлюлозы готовят, как в примере 4, время сорбции молибдена — 6 ч. Мембрану готовят, как описано в примере 1. Для приготовления мембраны берут 74,5 мас.ч молибденсодержащега фосфата целлюлозы, 21,5 мас.ч. каучука и 4 мас.ч. капронового трикотажа.

Данные по характеристике мембраны представлены в табл. 1 и 2.

Пример 6. Фасфат целлюлозы для получения молибденсодержащега фосфата целлюлозы готовят при температуре термообработки 160 С, сорбцию молибдена проводят в течение 1 ч.

Для приготовления мембраны берут:

62,75 мас.ч. молибденсадержащего фасфата целлюлозы, 32,25 мыс.ч. каучука

Условия приготовления и состав полученных мембран остав мембраны, мас. %

Содержание элементов в активной фа зе, мас.%

Время сорбции молибдена, ч

Температура обработки цело люлозы, С

Пример

Фосфор Молибде

3,0

20,0

9,7 77,0

5.0 55,0

10,2

175

40,0

5 0

4 9

145

13993 и 5,0 мас.ч. капрона. Мембрану готовят по способу, описанному в примере 1.

Характеристика мембраны представ5 лена в табл. 1 и 2.

Пример 7. Фосфат целлюлозы получают, как в примере 6. Сорбцию молибдена проводят в течение 2,5 ч.

Мембрану готовят, как описано в примере 1, но молибденсодержащего фосфата целлюлозы берут 65,0 мас.ч., каучука 31 мас.ч., капрона 4мас.ч.

Характеристика мембраны представлена в табл. 1 и 2. 15

Пример 8. Фосфат целлюлозы готовят при 175 С, молибден сорбируют в течение 2,5 ч. Мембрану готовят как описано в примере 1, но молибденсодержащего фосфата целлюлозы берут 2р

57,25 мас.ч., каучука 38,75 мас.ч., капрона — 4 мас.ч.

Характеристика мембраны представлена в табл. 1 и 2.

Пример 9. Фосфат целлюлозы 25 получают, как описано в примере 1, время сорбции молибдена 6 ч. Мембрану получают по примеру 1, но молибденсодержащего фосфата целлюлозы берут 59,75 мас.ч., каучука — 36,25 мас.ч. 30 капрона — 4 мас.ч.

Характеристика мембраны представлена в табл. 1 и 2.

Пример 10. Фосфорсодержащую целлюлозу получают по примеру 1. Тем- 35 пература обработки 135 С, время обработки 1 ч. Продолжительность сорбции молибдена 1 ч. Мембрану готовят по примеру 1, но молибденсодержащего фосфата целлюлозы берут 52,5 мас.ч,, каучука — 42,0 мас.ч., капрона—

5,5 мас.ч.

Характеристика мембраны представ1 лена в табл. 1 и 2.

Пример 11 (сравнительный).

Мембрану готовят, используя фосфор09

4 содержащий продукт по известному способу. Для изготовления мембраны берут 77,0 мас.ч. ацетосмешанного фосфорсодержащего эфира, 20,0 мас,ч. каучука и 3,0 мас.ч. капрона. Процесс изготовления мембраны описан в примере 1.

Характеристика мембраны представлена в табл. 1. Числа переноса по К ф и Cs+ 0,60 по Са++ и Ng++ 0,52, по

Сы 0 53.

Пример 12 (сравнительный).

Мембрану готовят по примеру 11, но берут ацетосмешанного эфира целлюлозы 52,25 мас.ч. и 45,0 мас.ч. каучука и 2,75 мас.ч. капрона. Способ приготовления мембраны описан в при- мере 1.

Полученная мембрана характеризуется следующими числами переноса по

К 0,54, по Са и Mg 0,52, по Cu+

0,50

Формула из о бр е те ния

Способ получения ионообменных мембран формованием смеси фосфорсодержащего эфира целлюлозы и органического растворителя на,подложку с последующей сушкой мембраны.и переводом ее в солевую форму, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью полу- . чения мембран с высокой ионной селективностью, в качестве эфира целлюлозы используют молибденсодержащий фосфат целлюлозы с содержанием молибдена

3,9-12,5 мас.%, в качестве подложкикапроновый трикотаж, а формование проводят из смеси дисперсии молибденсодержащего фосфата целлюлозы и бутадиенстирольного каучука в толуоле при модуле 50 и массовом соотношении компонентов смеси 55,0-77,0:20,0-40,0 соответственно.

Таблица 1

2) 3)

Активная. Связующее Подложка аза 2

1399309

Продолжение табл. 1 остав мембраны, мас. Х одержание злеменов в активной фа зе, мас,% ремя орбции олибена, ч s) вязумщее ложка

Активн аза 1 (3

Фосфор Молибден

9,3

160

29,5

11, 1 67,5

3,0

150

4 ! !

5,4

22,75

3,9 72,25

5,0

150

6,7 74,5

4,4 62, 75

7,7 65,0

4,0

21,5

5,9

160

10,0

5,0

32, 25

31,0

38,75

4,0

2,5

160

9,7

10,3

8 ! ! 9

10 (11

4,0

8,7 57,25

12,5 59,75

4,8 52,5

2,5

4,0

36, 25

9,9

4,0

175

42,0

5,5

135

20,0

3,0

77,0

5,2

45,0

5,2

2,75

52, 25

12 В примерах 1-11 молибденсодержащий фосфат целлюлозы, в примерах 12 — фосфат целлюлозы, полученный по известному способу; и примерах 1-12 — каучук СКС-ЗО, бутадиенстирольный каучук с содержанием стирола 30%; в примерах 1-12 — капроновый трикотаж.

Таблица 2

Электрохимические характеристики полученных мембран (ионная селективность)

При- Числа переноса катионов

Na+ K Cs Mg++ Ca + Си1 Pb Co Nx

0,98 0,99 0,79 0,97 0,89

О 83 О 69 0 90 О 61

0,84

О 86 О 60 0 88 О 94 О 78

0,68

0,67

0,80

0,84

0,82

Ое 90 Ов 59 0197

0,99 0, 77

0,82

0,84 0,85 0,70 0,88

0,62

0,85

0,61

0,69

0,69

0,61

0,83

0,80

0,80

0,60

0,59

0,60

0,68

0,67

0,83

0 80

0,79

0,80

0,92 0,95 0,74

0,83

0,60

О 55 0 55 О 55 О 60 О 58 0 53

0,58 0,63

0,52 0,53 0,52 0,54 0,52

О 52 0 50 О 52 О 52 О 50

0,52

0,52

0,60

0,54

0,62, 0,58

0,55 0,54

Изве стный способ

0,54 0,51

0,52 0,52

065 062 063 052 053

0,61

0,88

0,88

0,89

0,86

0,88

0,65

0,60

0,52

0 96

0,96

0 95

0,96

0,89

0,96 0 76

0,97 0,78

0,97 0,76

0,97 0,77

0,94 О, 73

0,96 0,87

0,98 0,86

0,96 0,90

0,95 0,88

Оэ93 0190

0,95 0,87

0,90 0,87

0,95 Оу90

1399309

1399309

20 фут Я

Составитель Т. Мартинская

Техред М.Ходанич

Редактор M. Товтин

Корректор В.Бутяга

Тираж 434

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2639/27

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная 4