Способ получения гомогенных сильноосновных анионитовых мембран

 

Й Йт э и т ..:. -, Ъ

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

275395

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 39с, 25/01

Заявлено 22.Х1.1968 (№ 1284575!23-5) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано ОЗХ!1.1970. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 6.XI.1970

МПК С 08f 19/00

УДК 661.183.123.3 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Заявитель

А. С. Тевлина, С. Е. Васюков и Г. С. Колесников

Московский химико-технологический институт имени Д. И. Менделеева

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГОМО ГEHHblX СИЛЬНООСНОВНЫХ

АНИОНИТОВЫХ МЕМБРАН

Известен способ получения гомогенных сильноосновных мембран путем привитой сополимеризации винилпиридинов с дивинилбензолом K полиолефиновым пленкам и IIOследующим переводом синтезированных слабоосновных мембран путем алкилирования в сильноосновные мембраны. Полученные мембраны имеют хорошие электрохимические и физико-механические характеристики. Однако указанный способ имеет и некоторые недо- 10 статки. Одним из существенных недостатков способа является наличие в структуре мембраны, наряду с сильHooсновными четвертичными пиридиниевыми группами, способными к ионному оомену в средах с различным зна- 15 чением рН, также определенного количества слабоосновных третичных аминогрупп, обусловленное неполным алкилированием (степень алкилирования не превышает 85%). Присутствие в мембране слабоосновных амино- 20 групп, не способных к ионному обмену в широком диапазоне рН и ухудшающих набухание мембран, увеличивает удельное объемное электрическое сопротивление (о,) готовых мембран. Понижение удельного электрическо- 25 го сопротивления мембран путем увеличения содержания сильноосновных групп в мембране возможно лишь с увеличением общего количества прививаемого полиэлектролита. Однако этот путь понижения удельного электро- 30 сопротивления имеет определенные границы, поскольку с увеличением количества привитого полиэлектролита в мембране ухудшаются физико-механические характеристики готовых мембран.

Другим недостатком известного способа получения сильноосновных мембран является осаждение в процессе привитой сополнмеризации вннилпирндинов к полполефпновой пленке гидрофобного структурированного сополимера, «пригорающего» к поверхности мемораны. Очистка мембраны от этого сополимера требует примене|шя растворителей, вызывающих наоуханне сополимера.

К недостаткам процесса следует также отнести использование при привитой сополпмеризации и алкилировании весьма токси lkll>Ix соединений (винилпиридины, днметилсульфат, хлористый бензнл и др.); двухстадийность процесса.

Предлагается способ получения гомогенных сильноосновных анионитовых мембран путем привитой сополимерпзацпн к полнолефиновым пленкам четвертичных винил пиридинисвых солей и сши агента. В качестве сшивающего агента применяют дивинилбензол, 2,5-днвинилпиридин и другие днвинильные соединения.

В сильноосновных меморанах, сннтсзирусIIblv по предлагаемому способу, ионогенными

275395

Предмет изобретения

Составитель Г. Русских

Корректор Л. Б. Бадылама

Редактор Л. К. Ушакова

Заказ 3020,,!5 Тира>к 480 Г1однисное

ЦГ1ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская иаб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2 группами являются исключительно группы четвертичных пиридиниевых основании, что служит существенным преимуществом предлагаемого способа. В отличие от известного способа мембраны с лучшими электрохпмическими и физико-механическими характеристиками могут быть получены при меньшем содержании прнвито10 полиэлектролита В мемор а не. i ак, например, мембраны, сиптезир ованные по известному способу, содержащие

"О "/о полиэлектролита, имеют р 30 — 80 ол. слг. и гтр 110 кгс/сл - ; мембраны, полученные по предлагаемому спосооу, имеют р, 15—

3U о,11. c,ll. и о 130 кгс/сма.

Второе преимущество предлагаемого спосооа заключается в отсутствии «пригорания» привитого сополимера к поверхности мембраны, поскольку этот сополимер гидрофилен и легко смывается водой. 1ретье преимущество способа состоит в использовании при привитой сополимеризации

»етоксичных винилпиридиниевых солей, что позволяет значительно упростить технологию процесса. четвертым преимуществом способа является одностадийность процесса. Синтезируемая привитая пленка представляет собой сильноосновную мебрану и не требует каких-либо дополнительных обработок.

Синтезированные мембраны, имеющие высские электрохимические и физико-механичесгсие показатели, могут быть применены во всех известных оола Iiix применения анионитовых мембран.

11р и мер i. ilленку из сополимера гексафторпропилена с фтористым винилиденом весом и,ozI0 г "îëùèíîé i60 мк погружают в реакционный сосуд, содержащий раствор

d,94 г етвертичнои соли 2,о-метилвинилпиридина и метилового эфира гг-толуолсульфокислоты 12,о-М11В и Мэ1 К), 0,1 г дивинилбензола (дйгэ) ЬОво-ной концентРации (7,5 мол. /о к соли), 0,0005 г инициатора — динитрила азоизомасляной кислоты (ДАК) (0,03 мол. "/о к соли) в 7,5 л г изопропилового спирта. 11ри температуре 75" С в течение 1 час проводят ггроцeсc привитой сополимеризации соли к пленке.

По окончании реакции готовую мембрану извлекают из реакционного сосуда, очищают поверхность мембраны от структурированного сополимера, промывают дистиллированной водой и высушивают до постоянного веса. Вес сухой мемораны 1,29 г. Содержание привитого полиэлектролита 35,8о/о. Статическая обменная емкость (СОЕ) по 0,1 н. НС1

1,2 ггг экв/г, удельное объемное электросо5

4 противление ро 24 олг. с,и, прочность о

1-12 кгв/с,и-, селективность И„0,99.

Мембрана стойка к концентрированным соляной и серной кислотам, к смеси 30,/о-ной

Н Оа и 56 /о-ной НХОа.

1l ð и м е р 2. Пленку из сополимера гексафторпропилена с фтористым винилиденом весом 0,8190 г толщиной 160 1гк погружают в реакционный сосуд, содержащий раствор 3,1 г четвертичной соли 2,5-метилвинилпиридина и диметилсульфата (2,5-МВП и ДМС), 0,085 г

ДВБ 50 /о-ной концентрации (7 мол. ",, к соли), 0,0005г ДАК (0,03 мол. /о к соли) в 9 игл изопропилового спирта. При температуре

75 С проводят в течение 50 лан процесс привитой сополимеризации соли к пленке.

По окончании реакции готовую мембрану извлекают из реакционного сосуда, очищают поверхность мембраны от структурированного сополимера, промывают дистиллированной водой и высушивают до постоянного веса.

Вес сухой мембраны 1,36 г. Содержание полиэлектролита 39,9 /о COF. по О, l н. НС1

1,3,иг.экв/г, р 18 ол с.гг, о 110 кгс/спг-, n, 0,98.

Пример 3. Поливинилхлоридную пленку весом 0,814 г толщиной 180 Ilfi погружа1от в реакционный сосуд, содержащий раствор

3,2 г четвертичной соли 2,5-метилвиннлпиридина и хлористого бензила (2,5-МВП и ХБ), 0,084 г ДВБ 50 /о-ной концентрации (7 мол. /о к соли), 0,0005 г ДАК (0,03 мол. /о к соли) в 7 лл изопропилового спирта. При тсмпераратуре 75 С B течение 80 агин проводят процесс привитой сополимеризации соли к пленке.

1io окончании реакции готовую мембрану извлекают, очищают поверхность мембраны от структурированного сополимера, промывают дистиллированной водой и высушивают до постоянного веса. Вес сухой мембраны 1,31 г.

Содержание полиэлектролита 37,8 /о. COE no

0,i и. НС! 1,25 тгг экв. г, III,, 90 ол. си, ор

115 кгс/спг-, n„0,98.

Способ получения гомогенных сильнооснов ° ных анионитовых мембран путем привитой сополимеризации винилгетероциклического мономера и сшивающего агента к полиолефиновой пленке, отличающийся тем, что, с целью улучшения технологии, повышения электрохимических и механических характеристик мембран, в качестве винилгетероциклического могюмера применяют четвертичную винилпиридиниевую соль.