Способ получения полигалоидной анионообменной смолы

 

Изобретение относится к технологии получения полигалоидной анионообменной смолы, предназначенной для обеззараживания конденсатов в системах водообеспечения и питьевой воды. Задача изобретения - разработка способа получения полигалоидной анионнобменной смолы менее протяженного во времени при меньшем расходе иода и KJ при сохранении на уровне известных технических решений ресурсных и обеззараживающих свойств галогенированного анионита. Полигалоидную анионообменную смолу получают из высокоосновного четвертичноаммониевого анионита путем обработки его 2 - 5 моль/л раствором хлорида натрия в 0,1 - 0,3 моль/л растворе соляной кислоты, отмывки и сушки анионита до остаточной влажности 5 - 15% с последующим иодированием его раствором J₂ в KJ при перемешивании. Мольное соотношение анионит : йод : иодистый калий составляет 1,0 : 0,8 - 1,2 : 0,7 - 1,0. После иодирования анионит термостабилизируют в том же растворе при температуре 45 - 55^oC. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к получению полигалоидной анионообменной смолы, предназначенной для обеззараживания конденсатов в системах водообеспечения и питьевой воды.

В настоящее время основной способ обеззараживания регенерированной воды замкнутых систем, предназначенной для питья, заключается в использовании ионного серебра. Однако этот способ не является надежным по отношению к различным формам микроорганизмов.

В последние годы широкое распространение получили для этих целей иониты, содержащие в своем составе различные анионные формы йода. Это обусловило необходимость разработки полигалоидного анионита, применявшегося в отечественном индивидуальном водоочистном устройстве "Родник".

СИА-1 (смола йодированная анионообменная) отличается очень высоким йодовыделением (40 60 мг/л йода) вследствие чего требуется сложная система последующей очистки воды.

Известен способ получения полигалоидной смолы, который заключался в сложной предподготовке исходного анионита, галогенирования его раствором J₂ в KJ при мольном соотношении 1 1 0,8 в аппарате с механической мешалкой в течение 24 ч, отмывке смолы от контактного раствора, дальнейшей обработки смолы в псевдоожиженном слое циркулирующим водным раствором J₂ при температуре 60 80^oC в течение 24 ч.

Предподготовка исходного анионита состояла в кватернизации (увеличении количества четвертично-аммониевых групп в анионите) и отмывке непрореагировавшего диметилсульфата большим количеством этанола и деионизованной воды. В результате процесса галогенирования получали полигалоидный анионит, имевший в своем составе комплексы J^-₃,J^-₅,J^-₇ Этим способом получен полигалоидный анионит, способный в достаточной степени обеззараживать значительные объемы воды. Однако данный способ получения не лишен недостатков. Операция кватернизации сложна и дает большое количество агрессивных сточных вод. Последующая операция йодирования многоступенчатая и длительная, требует специального коррозионностойкого оборудования. Значительная часть гранул из-за внутренних напряжений разрушается при образовании в анионите высших полийодидов J^-₅,J^-₇ Анализ современного уровня техники показывает, что наиболее близким к предлагаемому способу получения полигалоидного анионита является способ (прототип), заключающийся в обработке (иодировании) четвертичноаммониевого высокоосновного анионита при постоянном перемешивании в течение 24 ч раствором J₂ в KJ в минимально возможном количестве воды при соотношении анионит (в расчете на полную статическую обменную емкость (ПСОЕ) J₂ KJ равном 1,0 1,0 1,2 0,7 -1,0 и последующей отмывке полученного полигалоидного анионита от избыточного йода деминерализованной водой в количестве 2 4 объемов на объем анионита.

Получаемый этим способом полигалоидный анионит способен выделять стабильно в деминерализованную воду J₂ и 10^-, который является гораздо более сильным дезинфицирующим агентом, чем J₂. Продукт практически не выделяет J^-₃ являющийся слабым бактерицидом. Уровень выделения этих веществ из 150 см³ анионита при скорости пропускания воды от 200 до 700 см³/мин составляет от 3 до 5 мг/л 10^- и от 4 до 7 мг/л J₂. Как известно, предложенный анионит показал высокие антибактериальные свойства. При пропускании воды со скоростью 75 170 мл/мин обсемененной бактериями E. Coli в количестве от 8,8·10⁴ до 1,1·10⁶ кл/мл. Через колонку с полигалоидным анионитом в количестве 100 см³ в элюате жизнеспособных бактерий обнаружено не было.

Основным недостатком прототипа является непроизводительный расход йода и KJ, а также длительность процесса йодирования.

В связи с этим возникла техническая задача разработка способа получения полигалоидной анионообменной смолы, предназначенной для обеззараживания конденсатов и питьевой воды, менее протяженного во времени при меньшем расходе ценного сырья иода и KJ при сохранении на уровне известного технического решения ресурсных и обеззараживающих свойств галогенированного анионита.

Сущность изобретения состоит в том, что полигалоидную анионообменную смолу получают из высокоосновного четвертичноаммониевого анионита путем обработки анионита 2 5 моль/л раствором хлорида натрия в 0,1 0,3 моль/л растворе соляной кислоты, отмывки и сушки анионита до остаточной влажности 5 - 15% с последующим иодированием его раствором J₂ в KJ при перемешивании. После иодирования анионит термостабилизируют в том же растворе при температуре 45 55^oC. При иодировании мольное соотношение анионит йод иодистый калий составляет 1,0 0,8 1,2 0,7 1,0.

В качестве исходного анионита используют высокоосновный четвертичноаммониевый анионит на основе стирола с дивинилбензолом 1-го типа (АВ-17 ГОСТ 20301-74) или его химические аналоги Amberlite JRA-900, Dowex 1-X8 (прототип) и в отличие от известного технического решения - высокоосновный анионит 2-го типа АВ-29-12П (ГОСТ 20301-74), йод по ГОСТ 4159-79.

Анализ предложенного способа получения полигалоидной анионообменной смолы и известных технических решений показывает, что не имеется совокупности признаков,тождественных по технической сущности предлагаемым. Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что предлагаемое решение отличается от прототипа введением в способ дополнительных стадий: обработки анионита 2 5 моль/л раствором хлорида натрия в 0,1 0,3 моль/л растворе соляной кислоты с последующей отмывкой и сушкой до остаточной влажности 5 15% перед иодированием и термостабилизацией анионита при температуре 45 55^oC после иодирования. При иодировании мольное соотношение анионит йод иодистый калий составляет 1,0 0,8 1,2 0,7 1,0.

Таким образом, предложенный способ соответствует критерию изобретения "Новизна".

В литературе и практике отсутствуют сведения о способе, идентичном предложенному и это не следует явным образом из уровня техники.

Это позволяет сделать вывод о том, что предложенное решение соответствует критерию "изобретательский уровень". Предложенное решение обеспечивает достижение технического результата, может быть реализовано в производстве полигалоидного анионита и обеспечивает возможность его многократного воспроизведения, что позволяет сделать вывод об удовлетворении заявленного изобретения критерию "промышленная применимость".

Пример 1.

Высокоосновный четвертичноаммониевый анионит АВ-17-10П помещают в 2 моль/л раствор NaCl в 0,1 моль/л растворе HCl на 2 ч, отмывают двумя объемами деионизованной воды на объем анионита. Сушат на воздухе до остаточной влажности 5% в течение 1 ч. Помещают 100 г сухого анионита с ПСОЕ равным 3,0 мг-экв/г в предварительно приготовленный раствор J₂ в KJ с содержанием компонентов J₂ 0,3 моль, KJ 0,3 моль.

Раствор J₂ в KJ готовят в 35 см³ деминерализованной воды, что соответствует минимально возможному ее количеству по условию растворимости компонентов.

Иодирование анионита осуществляют в течение 1,5 ч в аппарате с включенным верхним перемешивающим устройством. Полученный полигалоидный анионит термостатируют в той же емкости при температуре 45^oC в течение 2 ч. Полученный образец отмывают четырьмя объемами деминерализованной воды. Общее время процесса составляет 6,5 ч. Показатели параметров процесса представлены в табл. 1. Показатели качества полученного полигалоидного анионита по примеру 1 представлены в табл. 2.

Пример 2 8.

Способ получения аналогичен примеру 1.

Параметры стадий процесса получения представлены в табл. 1, результаты анализов представлены в табл. 2.

Пример 9 (по прототипу) Высокоосновный четвертичноаммониевый анионит Dowex J-X8 (аналог АВ-17-10П) промытый деминерализованной водой набухших, но без воды в межзерновом пространстве поместили в раствор J₂ в KJ при соотношении компонентов ПСОЕ смолы J₂ KJ 1,0 1,2 1,0 на 24 ч при постоянной работающей мешалке. Полученный полигалоидный анионит отмыли 2 объемами дист. воды на объем анионита. Параметры стадий процесса и результаты анализов представлены в табл. 1 и 2.

Термостатировать при температуре выше 55^oC нецелесообразно, в связи с возможным разложением анионита.

Концентрации выделяющихся из полигалоидного анионита йода и иона 10^- определяли на спектрофотометре СФ-46 согласно. Влажность анионитов после сушки определяли по ГОСТ 10898.1-84.

Таким образом, из представленных примеров и таблиц видно, что введение стадии обработки анионита раствором хлорида натрия в соляной кислоте предложенной концентрации исключает необходимость введения избыточного количества йода.

Введение стадии сушки исходного анионита приводит к сокращению времени иодирования в 6 8 раз. Введение стадии термостатирования (термостабилизации) после процесса йодирования снижает количество непрореагировавшего йода (в основном в виде J^-₃ -иона) в контактном растворе с 10 15 г/л до 1 5 г/л по сравнению с прототипом, в котором такая стадия отсутствует, а также стабилизирует выделение J₂ и 10^-.

Формула изобретения

1. Способ получения полигалоидной анионообменной смолы из высокоосновного четвертичноаммониевого анионита путем иодирования его раствором J₂ в KJ при перемешивании и последующей отмывке, отличающийся тем, что перед иодированием проводят обработку анионита 2 5 моль/л раствором хлорида натрия в 0,1 0,3 моль/л растворе соляной кислоты с последующей отмывкой и сушкой анионита до остаточной влажности 5 15% а после иодирования анионит термостатируют в том же растворе при 45 55^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при иодировании молярное соотношение анионит иод иодистый калий составляет 1,0 0,8 1,2 0,7 - 1,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1