Способ получения ионообменного материала

 

Ф «, С,C".. о т,к

Π— -И- "- (=- -А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (!i) 6ООИ6

Сава Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.05.76 (21) 2357048/23-05 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.78 (51) М. Кл С 08F 8/36

С 08J 5/20

С 08J 9/22

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и ОткрытиЙ (53) УДК 661.183.123.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Л. Безбородко, Б. И. Ревут и О. Г. Усьяров

Агрофизический научно-исследовательский институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНООБМЕННОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к способу получения полимерных фильтрующих материалов, используемых при очистке воды и при обработке промышленных сточных вод.

Известны способы получения полимерных материалов, используемых в качестве адсорбентов, например, в виде частиц полимера, обработанных поверхностно-активными или ,смачивающими агентами (1).

Использование таких адсорбирующих материалов в качестве фильтрующих при очистке больших объемов воды и промышленных сточных вод неэффективно, так как модификация поверхностно-активными или смачивающими агентами является обратным процессом и требует весьма частого обновления вследствие десорбции молекул с поверхности.

В последние годы широкое применение по.лучил плавающий фильтрующий материал, состоящий из вспененных гранул полистирола (2).

Такие фильтрующие материалы обеспечивают высокую эффективность и рентабельность при очистке больших масс воды и обработке промышленных сточных вод..

Однако эти плавающие фильтрующие загрузки, имея небольшой отрицательный заряд, не обладают высокой избирательной способностью по отношению к отрицательно заряженным частицам, какими являются глины, гуминовые вещества и многие составляющие промышленных сточных вод. Кроме» по отношению к положительно заряженным частицам загрязнений избирательная способность гранул вспененного полистирола не яьляется оптимальной.

Известен способ химической модификации гранул полимеров с целью придания им по Ioобменных свойств, например сульфированпем

1о сшитых сополимеров стирола (3). Сульфирование производят концентрированной сер1 ой кислотой при 60 — 80 С 2 — 10 ч с избытком реагента по отношению к сшитому полпстиролу. Использование полученных ионптов в ка15 честве фильтрующпх материалов является нерентабельным вследствие их низкой грязеемкости и высокой стоимости.

Цель изобретения — синтез плавающего

2п фильтрующего материала с повышенной избирательной способностью по отношению к электрически заряженным частицам (грязесмкости).

Достигается это за счет использования в качестве исходного полимерного полистпрольного материала гранул вспененного полистирола и сульфирование осуществляют 10—

20 мин при объемном cOQTHQIIIi=HIIII серной кислоты и гранул полистирола от 1: 20 до

30 1: 10.

Сульфирование осуществляют концентрированной серной кислотой при 60 — 80"C. в присутствии катализатора. Благодаря поверхностному химическому модифицированию, гранулы вспененного полистирола приобретают высокую избирательную способность по отношению к электрически заряженным частицам загрязнений: фосфатам, глинам, гуминовым веществам и др.

1lлавающий фильтрующий материал, получаемый из вспененных гранул полистирола, обладает правильной геометрической формой и легко образует плотную упаковку. l акая простота и правильность формы делает этот материал очень удобным в эксплуатации.

1(роме того, внешний слой гранул имеет сильно развитую поверхность, благодаря чему возможен хороший контакт с частицами загрязнений. Большая часть химических воздействий нарушает либо правильность геометрической формы, либо поверхностную микроструктуру. i акие изменения существенно влияют на фильтрационные свойства плавающих загрузок, так как ухудшаются адгезионные и гидравлические параметры таких фильтров.

В случае проведения реакции сульфировапия вспененных гранул полистирола в течение менее 0 мин, например в течение 9 мин и менее, не удается получить в достаточной степени сульфированный полистирол, что отражается в незначительных отличиях фильтрационных (адгезионных) характеристик полученных гранул полистирола от исходного необработанногоо полистирола.

11ри длительности процесса более 20 мин (например при 22 мин и более) начинаются явления нарушения поверхностной микроструктуры. 1то явление приводит к резкому ухудшению гидравлических параметров плавающей загрузки (быстрому росту гидравлических сопротивлений — росту потери напора, а такое явление непосредственно отражается на производительности фильтра).

При обьемном соотношении кислоты к полистиролу менее 1; 20 (исследовали соотношение i: 2i и менее) процесс сульфирования идет черезвычайно медленно (после 25 мин

1 сульфированию подвергается примерно часть исходного полистирола).

В случае же объемного соотношения кислоты к полистиролу более 1: 10 (например 1: 9 и более) происходит образование на поверхности гранул гелеобразного слоя. Это делает подобную загрузку непригодной для фильтрования.

Пример 1. Сульфированию подвергают вспененные гранулы полистирола марки

ПСВ-Б (полистирол вспенивающийся — бисер), фракции с размерами частиц 1 — 1,5 мм.

При этом 2 л вспененных гранул полистирола обрабатывают 100 мл серной кислоты 15 мин. . Полученные поверхностно сульфированные гранулы полистирола загружают в фильтрующую колонку высотой 40 см и диаметром

53

35 мм. Через колонку в течение 3 ч пропускают 5 л воды с включениями бентонита, концентрация которых составляет 200 мг/л. При этом извлечение бентонита с помощью поверхностно сульфированных гранул вспененного полистирола составляет 67%, а при контрольной проверке — с использованием немодифицированных вспененных гранул полистирола — только 17% . Следует отметить, что загрузка из вспененных гранул модифицированного полистирола имеет такие же гидравлические характеристики (рост потери напора), как и гранулы необработанного полистирола.

Пример 2. Сульфированию подвергают вспененные гранулы полистирола марки

ПСВ-Б, фракции с размерами частиц

1 — 1,5 мм. При этом 2 л вспененных гранул полистирола обрабатывают 134 мл серной кислоты 10 мин. Полученные поверхностно сульфированные гранулы полистирола загружают в фильтрующую колонку высотой 40 см и диаметром 35 мм. Через колонку в течение

3 ч пропускают 5 л воды с включениями бентонита, концентрация которых составляет

200 мг/л. Извлечение бентонита с помощью поверхностно сульфированных гранул вспененного полистирола составляет 68% и не наблюдается изменение гидр авлических характеристик по сравнению с гранулами необработанногоо полистирола.

Для сравнения фильтрующую колонку загружают гранулами катионита КУ-2-8 (прототип) с диаметром гранул 1 — 1,2 мм и через них пропускают воду, содержащую включения бентонита, концентрация которых составляет

200 мг/л. При этом степень извлечения бентонита 11%. Гидравлические сопротивления этой загрузки в начале опыта больше, чем у загрузок из необработанных гранул вспененного полистирола на 96% и быстро растут, так что на фильтрование 1 л воды потребовалось 2 5 ч.

Формула изобретения

Способ получения ионообменного материала путем сульфирования концентрированной серной кислотой при 60 — 80 С гранул полистирола, отличающийся тем, что, с целью получения плавающего фильтрующего материала с повышенной избирательной способностью к электрически заряженным частицам, в качестве исходных гранул полистирола используют гранулы вспененного полистирола и сульфирование осуществляют в течение 10 — 20 мин при объемном соотношении серной кислоты и гранул полистирола от 1: 20 до 1: 10.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3568846, кл. 210 †5, опублик. 1971.

2. Патент Англии № 1305399 кл, В 01D, опублик. 1973.

3. Салдадзе К. М. и др. Ионообменные высокомолекулярные соединения. М., 1960, с. 64.

1-1ПО

Заказ 365/10 Изд. ¹ 316 Тираж 655 Подписное

Типография, пр.

Сапунова, 2