Способ получения катионита

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л

С: !

) Ъ

ОО

О

Ql

Ы

QO (21) 4840102/05 (22) 19.06.90 (46) 23.01.93, Бюл. ¹ 3 (71) Центральный научно-исследовател ьский институт бумаги (72) Л.А.Мазитов (56) Авторское свидетельство СССР

N 311868, кл. С 01 В 31/16, 1970, Авторское свидетельство СССР

N 632648, кл. С 08 В 31/16, 1978.

Изобретение относится к способам производства катионообменных материалов, используемых для очистки различных жидкостей из неорганических и органических примесей.

Известен способ получения сорбента путем пиролиза лигнина в присутствии неорганической добавки — продукты гидролиза треххлористого фосфата, В известном способе гидролизный лигнин смешивают с продуктами гидролиза треххлористого фосфата, затем смесь формуют и подвергают пиролизу при доступе воздуха и нагревании до 350 С в течение

1 — 3 ч, Получают продукт с хорошей динамической обменной емкостью и адсорбционной способностью.

Недостатком способа является низкий (45-55%) выход сорбента, Ближайшим аналогом настоящего изобретения по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ получения катионита путем сульфирования гидролизного лигнина с последующей термообработкой полученного продукта при 160 — 180 С, При этом термообработку осуществляют в течение 60 мин, а сульфирование ведут сернистым ангидридом при массном соот„„. Ж „„1789528 А1 (я)з С 08 Н 5/02, С 08 J 5/20, С 01 В

31/16 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОНИТА (57) Использование: для очистки жидкостей от неорганических и органических примесей. Сущность изобретения: гидролизный лигнин обрабатывают 87 — 95%-ной HzSOp c температурой 75-100 С. Массовое соотношение соответственно равно 1;4 — 5. Продукт термообрабатывают при160 — 180 С15 — 30мин, Отмывают от Н2304 и сушат. ношении гидролизного лигнина и сернистого ангидрида соответственно 1:0,45-0,5.

Недостатком способа является невысокая обменная емкость продукта и большая длительность процесса его получения.

Целью изобретения является повышение ионообменной емкости катионита, В предлагаемом способе получения катионита путем сульфирования гидролизного лигнина с последующей термообработкой полученного продукта при 160 — 180 С, сульфинирование осуществляют 87-95% серной кислотой, нагретой до 75-100 С при массном соотношении гидролизного лигнина и серной кислоты соответственно 1:4-5, а термообработку проводят 15 — 30 мин.

Гидролизный лигнин — это твердый продукт, получаемый в результате гидролиза древесины, молекулярная масса гидролизного лигнина колеблется от нескольких сот до сотен тысяч единиц, Полученный предлагаемым способом катионит представляет собой твердый продукт черного цвета в виде зерен. Выход его по массе лигнина составляет 83-85%, Установлено, что при расходе кислоты ниже 4 мас.ч. на 1 ч. лигнина снижается обменная емкость продукта; увеличение расхода свыше 5 ч на 1 ч не приводит к

1789528 появлению дополнительного положительного эффекта, Температурный интервал термообработки обусловлен тем, что при температуре ниже 160 С увеличивается суммарная длительность процесса, нагревание массы свыше 180 С не приводит к повышению емкости продукта, При длительности термообработки менее 15 мин снижается обменная еМкость, обргаботка более 25 мин не приводит к зам"етому повышению емкости.

Обработка лигнина нагретой кислотой значительной сокращает общую длительность процесса, однако при использовании кислоты с температурой свыше 100 С происходит снижение емкости катионита, резко увеличивается образование и выделение сернистого ангидрида при обработке кислотой.

При уменьшении концентрации кислоты ниже 97 / начинает снижаться емкость катионита, увеличение концентрации свыше 95 / не приводит к повышению емкости и родуктэ.

Способ осуществляют следующим образом, Высушенный и измельченный до размера частиц не более 2,0 мм гидролизный лигнин обрабатывают нагретой до 75-100 С концентрированной серной кислотой при соотношении 1;4-5 (мас.ч.) и перемешивают

2 — 4 мин до прекращения выделения парогазов и затвердения массы, Затвердевшую массу подвергают термообработке при 160180 С в течение 15 — 30 мин, затем охла>кдают, промывают сначала 30 — 35 /-ной серной кислотой, затем водой до полного удаления кислоты, высушивают при 105 — 110 С, дробят на частицы заданного размера.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Способ получения катионита осуществляют следующим образом:

50 г сухого порошка технического гидролизного лигнина с размером частиц 0,25 мм смешивают с 250г 95 /-ной серной кислоты по ГОСТ 4204 — 77 (соотношение 1:5), нагретой до 100 С, перемешивают в течение 1,5 мин. Через 2 минуты после смешения получают затвердевшую массу в виде монолитного блока или кусков. Массу помещают в печь с температурой 180 С и подвергают термообработке в течение 15 минут. Затем материал охлаждают, промывают сначала

30 /,-ной серной кислотой, затем водой до полного удаления свободной кислоты. Далее катионит высушивают при 110 С до постоянной массы (42,4 г или 84,8 / выхода), дробят на частицы заданного размера.

Характеристики приведены в таблице.

Пример 2. Способ осуществления катионита осуществляют следующим образом: 50 г измельченного до размера частиц менее 2,0 мм (включая пыль) гидролизного лигнина, смешивают с 200г 91/,-ной серной кислоты (соотношение 1:4) нагретой до

75 С, перемешивают в течение 1,5 мин, полученный продукт помещают в печь с температурой 170 С и подвергают термообработке в течение 23 мин. Дальнейшая обработка по примеру 1, Получают 42,1 г материала (выход 84,2 /).

Характеристики приведены в таблице.

Пример 3. Способ получения катионита осуществляют следующим образом: 50 г технического гидролизного лигнина по примеру 2 смешивают с 225 г 87/,-ной серной кислоты (соотношение 1:4,5), нагретой до 87 С, перемешивают 1,5 мин, полученный продукт помещают в печь с температурой 160 С и подвергают термообработке в течение 30 минут. Дальнейшая обработка— по примеру 1, Получают 41,7 г катионита (выход 83,4 ).

Характеристики приведены в таблице.

Пример 4 (контрольный). Способ получения катионита осуществляют следующим образом. 50 г лигнина по примеру 2 смешивают с 185 г 84 /-ной серной кислоты (соотношение 1:3,7), нагретой до 60 С, перемешивают 2,5 мин, полученный продукт помещают в печь с температурой 200 С и подвергают термообработке в течение 40 мин. Дальнейшая обработка — по примеру 1.

Характеристики приведены в таблице.

Пример 5 (контрольный). Способ получения катионита осуществляют следующим образом, 50 г лигнина по примеру 2 смешивают с 250 г 95 / -ной серной кислоты (соотношение 1:5), нагретой до 75 С, перемешивают 1,5 мин, полученный продукт помещают в печь с температурой 180 С и подвергают термообработке в течение 12 мин. Дальнейшая обработка — по примеру 1, Характеристики приведены в таблице.

Пример 6 (по прототипу), Способ получения сульфокатионита осуществляют следующим образом: 20 г высушенного технического гидролизного лигнина (фракция размером 0,5 — 1,0 мм) помещают на стеклянный фильтр и через него при перемешивании лигнина пропускают в течение 30 минут газообразный ангидрид (расход ангидрида

45 / к весу лигнина, т.е, соотношение лигнина; сернистый ангидрид составляет 1:0,45).

Полученный промежуточный продукт подвергают термообработке в течение 60 мин при 180 С, промывают водой и высушивают.

1789528

Продолжение таблицы

*Способ осуществлен по примеру 1, но сульфирование вели неподогретой кислотой.

Характеристики сорбента приведены в таблице.

Как видно из анализа данных, приведенных в таблице, поставленная цель достигается при указанных параметрах

Формула изобретения

Способ получения катионита путем сульфирования гидролизного лигнина с последующей термообработкой полученного продукта при 160 — 180 С, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения ионообменпроцесса. Катионит, полученный по предлагаемому способу, обладает также адсорбционными свойствами, что подтверждается приведенными в таблице значениями ад5 сорбционной активности по йоду, ной емкости катионита, сульфирование осуществляют 87 — 95 -ной серной кислотой, нагретой до 75 — 100 С, при массовом соотношении гидролизного лигнина и серной кислоты соответственно 1:4 — 5, термообработку проводят 15-30 мин,