Способ получения сульфокатионита

 

Использование: получение сульфированных катионитов на основе сополимера стирола и дивинилбензола. Сущность изобретения: набухание с дивинилбензолом проводят в дихлорэтане в присутствии 83 88%-ной серной кислоты, затем при температуре 60 75°С добавляют олеум в течение 5 30 мин и проводят сульфирование при 90 125°С.

Изобретение относится к области получения сульфированных катионообменных смол на основе сополимеров стирола и дивинилбензола (ДВБ), используемых в водоподготовке и других процессах ионного обмена.

Известны способы получения сульфокатионитов путем сульфинирования сополимера стирола и ДВБ сульфирующим агентом с предварительным набуханием в органических растворителях, главным образом, в ароматических или хлорзамещенных углеводородах, например бензол, толуол, ксилол, этилбензол, хлорбензол и т.д. [1, 2] Недостатком известных способов является четкое разделение стадий предварительного набухания сополимера в растворителе и последующее сульфирование. Разделение этих стадий по времени, а иногда и в аппаратурном оформлении, а также необходимость удаления из реакционной смеси большого объема растворителя приводит к увеличению продолжительности и снижению производительности процесса в целом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ, по которому проводят эмульсионное набухание сополимера в среде сульфирующего агента и дихлорэтана (ДХЭ) с последующим сульфированием набухшего сополимера [3] Для осуществления этого способа сополимер стирола и ДВБ смешивают в реакторе с 91-95% серной кислотой, нагревают до 50-80^оС и до или во время нагрева вводят ДХЭ в количестве от 0,15 до 1,2 мас.ч. на 1 мас.ч. сополимера. После поднятия температуры в реакторе до 85-95^оС в течение 2-2,5 ч начинают добавлять 98-99% серную кислоту, затем повышают температуру до 125^оС и ведут сульфирование в течение 3 ч. Полученный товарный сульфокатионит после гидролиза содержит 3-10% зерен с механическими дефектами.

Однако более жесткий контроль качества сульфокатионита оценивается по процентному содержанию целых гранул после последовательной (100-кратной) обработки растворами кислоты и щелочи, т.е. после рециклации.

Недостатком такого способа является то, что он имеет низкую осмотическую прочность, и при воздействии нагрузок сульфокатионит разрушается, что ведет к потерям катионита и снижению срока его эксплуатации.

Испытания катионита, полученного по технологии прототипа, показали, что процент целых гранул после рециклации снижается до 50% Целью изобретения является повышение качества сульфокатионита, характеризующегося процентом целых гранул после рециклации.

Поставленная цель достигается тем, что набухание сополимера стирола с ДВБ проводят в дихлорэтане в присутствии 83-88% серной кислоты, затем при температуре 60-75^оС добавляют олеум в течение 5-30 мин и проводят сульфирование.

П р и м е р 1. В трехгорлую колбу с мешалкой приливают 583 см³маточной серной кислоты с концентрацией 86% 168 см³ дихлорэтана и проводят перемешивание в течение 20 мин. В приготовленную эмульсию загружают 300 г сополимера стирола с 8% дивинилбензола, размер гранул 0,25-0,8 мм, и проводят эмульсионное набухание при нагреве от 20 до 60^оС со скоростью 30^оС/ч. При достижении 60^оС начинают равномерно в течение 30 мин дозировать 397 см³ олеума (с содержанием свободного SO₃ 24%), поднимают температуру реакционной массы до 120^оС со скоростью 60^оС в час и выдерживают при этой температуре 3 ч. Гидратацию продукта сульфирования проводят серной кислотой непрерывно снижающейся концентрации от 85 до 0% Полученный сульфокатионит содержит не более 5% поврежденных гранул. Процент целых гранул в сульфокатионите после 100 циклов перевода из Н⁺ в Na⁺-форму более 95.

П р и м е р 2. В колбе в течение 20 мин смешивают 200 см³ 88% серной кислоты и 40 см³ дихлорэтана, получая эмульсию, куда загружают 100 г сополимера стирола с 8% дивинилбензола (размер гранул 0,25-0,8 мм), и проводят эмульсионное набухание при нагреве от 20 до 70^оС со скоростью 30^оС в час. При достижении 70^оС начинают равномерно дозировать 110 см³ олеума (содержание свободного SO₃ 18%) в течение 20 мин, после чего поднимают температуру реакционной массы до 120^оС и выдерживают при этой температуре 2 ч.

Гидратацию продукта сульфирования проводят серной кислотой непрерывно снижающейся концентрации от 85 до 0% Полученный катионит содержит не более 5% поврежденных гранул. Количество целых гранул в сульфокатионите после 100 циклов перевода из Н⁺ в Na⁺-форму более 90% П р и м е р 3. В колбе в течение 20 мин смешивают 237 см³ маточной серной кислоты с концентрацией 83% и 16 см³ дихлорэтана. В приготовленную эмульсию загружают 100 г сополимера стирола с 6% дивинилбензола (размер гранул 0,25-0,8 мм) и проводят эмульсионное набухание при нагреве от 20 до 75^оС со скоростью 30^оС в час. При температуре 75^оС начинают равномерно дозировать 201 см³ олеума (18% свободного SO₃) в течение 5 мин, поднимают температуру реакционной массы до 120^оС и выдерживают при этой температуре 3 ч. Гидратацию продукта сульфирования проводят серной кислотой непрерывно снижающейся концентрации от 85 до 0% Полученный катионит содержит не более 5% поврежденных зерен. Количество целых гранул в катионите после 100 циклов перевода из Н⁺ в Na⁺-форму более 90%

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФОКАТИОНИТА путем набухания сополимера стирода с дивинилбензолом в дихлорэтане в присутствии серной кислоты с последующим добавлением сульфирующего агента и сульфированием при 90 125^oС, отличающийся тем, что набухание проводят в присутствии 83 88%-ной серной кислоты, затем при 60 75^oС добавляют сульфирующий агент олеум в течение 5 30 мин.