Способ выделения фенолов из водных растворов

 

опис (ВатЕн

Союз Советских

Социалистических

Республик

04451

ИЗОБРЕ П:

К ПАТЕНТУ (6! ) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 040875 (21) 2162171/ (23) Приоритет — (32) 05.08.7 (3!) 49 4700 (33) США

Опубликовано 15-12-79 Б1оллет

Дата опубликования описания

7 С 37/22

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий

К 547.562. (088.8) (72) Автор изобретения

Иностранец

Элн Перри (США) Иностранная Фирма Монсанто Компани (США) (71) Заявитель (5 4) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛОВ ИЗ ВОДНЫХ

РАСТВОРОВ

Изобретение относится к усовершенствованному способу выделения фе нолов иэ водных растворов. Известен способ выделения фенолов из водных растворов путем кон.тактирования с целлюлозноацетатной мембраной под давлением до 100 атм (1) ° Но целлюлозноацетатные мембраны не пригодны для долговременного использования в водных растворах фенола, потому что такие растворы вредно действуют на них и вызывают сильное набухание и очень скорый распад. Таким образом, целлюлозноацетатные мембраны полностью распадаются при экспонировании в

ЗЪ - и 50-ных растворах фенола в воде за 24-48 ч и значительно набухают в 1Ъ-ном растворе фенола в воде в течение 1-2 ч . Кроме того, целлюлозноацетатная мембрана пропускает в значительных количествах воду.

Целью изобретения является повышение степени извлечения фенолов иэ водных растворов .

Поставленная цель достигается тем, что в качестве селективно проницаемых для фенолов мембран предлагается использовать гидрофобные полимеры или сополимеры, выбранные из группы: полиэтилен, сульфид. полиэтилена, полипропилен, полибутадиен, полиизопрен, сополимер этилена и акриловой кислоты, сополимер этилена и триметилвиниламонийхлорида, со полимер этилена и.винилацетата, полиметил- и полиметилфенилсилоксаны, карбоксиполисилоксаны, поливи1О нилфторид, сополимер этилена и тетрафторэтилена или хлортрифторэтилена, сополимер фторвинилидена и тетрафторэтилена, полиуретаны, полиамиды, поликапролактам.

При осуществлении способа зону. эа мембраной поддерживают при более низком химическом потенциале (2). Для этого на первой или подающей стороне мембраны поддерживают положительное давление, а на второй стороне отрицательное относительно атмосферного . Во втором варианте осуществ- . ления способа в зону эа мембраной подают растворитель фенола или комплексообразующее вещество.

Исходный водный раствор фенола можно подавать в виде жидкости или пара.

Растворы, применяемые на второй стороне мембраны, включают раство70445« рители фенолов или растворы фенольных «комплексообраэующих веществ или смесь иэ них. Подходящими растворителями фенолов служат pclcTBopH тели, пр«« использовании которых общая концентрация фенольных веществ на второй стороне мембраны выше, чем на первой (питающей) còîðîíå . В таблице 1 и 2 приведен перечень подхадящих растворителей.

Концентрация фенола в растворителе 0

Концентрация фенола в воде

% Извлечение

РК

100%

1 + PK

Объегл растворителя где Р

Объем воды

0,25 во всех опытах..

В качестве комплексообразующих реагентов можно использовать гидроакиси щелочноземельнь«х и щелочных металлов.

Подачу исходного водного раствора и отбор прошедших через мембрану фенолов можно осуществлять нЕпрерывно или периодически. АбсОлютное давление в входной (первой) зОне и выходной (второй) зоне может меняться от нескольких миллиметров ртутного Столба до 35-70 кг/см в зависимости от прочности мембраны и условий выделения. Процесс осуществляют при Π— 150 С в зависймости от концентрации растворов, 35 метода прохождения через мембрану. Обычно применяют мембраны толщиной 2, 54 10 - О, 0381 см.

Высокую скорость проникновения получают с тонкими мембранами, которые могут поддерживаться, например, тонкой проволочной сеткой, решеткой, пористыми металлами, пористыми полимерами и керамическими материалами. Мембрана макет пред- 45 ставлять собой простой диск или лист из меглбранного.вещества, установленный на трубопроводе или трубе„ или в рамном или плиточном фильтрггрессе. Можно применять и другие ,фОрмы мембран, например полые тру- „ бы.

Пример. Поток промышленных сточных вод, имеющии следующий состав, вес .%

NaC,I 9,3 55

Вода" 85 5

Простые эфиры 2,5

Феналы 2,7 обрабатывают концентрированной, 374-ной НС1 до получения рН раствора 4,2 . При понижении рН фекальные производные выделяются и остается прозрачная жидкость. Эту прозрачную жидкость применяют в. качестве питающего потока воды.

Питающий поток содержит следующее соотношение фенолов, ч/млн.:

N-Метилпирролидэн 420

Фенол 15,бОО

Кумилфенол 180

Нонилфенол 20

Контрольныи поимер.

Используют и целлюлоэноацетатную мембрану, ширина которой составляет около 0,0754 мм (степень заме«цения 2,5) и полиэтилен с низкой концентрацией (плотность 0,92) .

После закрепления меглбран в опытных элементах их экспонируют в 1Ъ-ном с растворе фенола в воде при 70 С, причем проницаемую сторону мембраны выдерживаю" при пониженном давлении (1 мм рт, ст.) . После кандиционирования в течение около 4 ч закрепляют сухую ледяную ацетоновую ловушку, чтобы получить образец и определить количество и идентичность собранного проникающего вещества, В случае применения целлюлозноацетатной мембраны опыты осуществляют в течение 1 ч,, в то эре«ля как в слу ;:å приме не: — .::;=".. бра;=.:.э полиэтилена опыты для."ся допални(тельнь«е 8,7 ч после кондиционирования. Полученные результаты показаны в табл. 3.

В табл. 4 приведены результаты прохождения 1Ъ-ного водного раствора фенола через различные пленки при 70 С (фенол собирают при < О, 1 мм рт. ст.). Прохождение водного раствора 3Ъ-ного фенол<« через различные пленки при 70 C и условии, что проходивший фенол собирают при < (0Ä1 мм рт. ст- приведено в табл. 5.

Прохождение водных растворов, содержащих 50 вес.Ъ фенола, приведено в табл. б. Влияние концентрации фенола на прохождение через мембраны приведено в табл. 7 (опытные условия <1 мм рт. ст) ° В табл. 8 приведены результаты прохождения 1Ъ-ного водного :раствора фенола с трибутилфосфатом (ТБФ) в качестве растворителя на второй старане, в табл,9 физические свойства раствора, в табл °

«О результаты прохождения потока сточных вад из жидкости в жидкость для удаления фенола, 704451

Иэ влечение, %

55,5

50 0

21,6

75,0

90,5

93,8

56

93,3

92,4

91,7

86,7

276

98,6

160

97,6

120

96,8

77,8

91,5

Т а б л и ц а 2 ная ь

Ра

1,60 .

0,411

0,335

0,66 низкий

1-Метилнафталин

Простой дифениловый эфир

0,74

2,20 низкий

Триизопропилбензол

2,50

4,70

О, 305

О, 188

0,06

0,04

0,03

0,01

0,77

0,88

1,01

1,03

1,04

1,06 низкий слега

Н,(-Диэтиланилин

М -Хлоранилин

Изодеканол

Бензиловый спирт

Монодециламин

106/40 С о-Хлорнитробенэол (81%-ный) 100

1,07

Иэодеканол (19%-ный) Бенэол

Толуол

Хлорбенэол

Нитробенэол

Ъ -Бутилацетат

Изо-бутилацетат

Втор-бутилацетат

Диметилфталат

Дибутилмалеат

Дибутилфумарат

Три бутилфосфат

Дибутилфенилфосфат

Метилдифенилфосфат

2-Этилгексанол

Трет-бутилацетат

Т а б л и ц а 1

0,92 (70)

<0,01 (25)

"4 (25) <0,01 (25) 704451.

Т а б л и ц а 3

KP=

=Н,O

Мембрана

Скорость, г/ч - 11 с фенол

Ацетат целлюлозы (степень замещения 2,5) 1,84

Полиэтилен с низкой концентрацией

0,005

0,034

Т,аблица4

Пленка

Скорость

r/÷ — 11 см

Метиловая кремннйорганическая смола 0,0305

О, 072

1,2 0,041

Метилфенилсиликоновая смола 0,0381

0,20

О, 072

0,017

0,34

Полисилоксанкарбонат

Поливинилфторид

Найлон-6

2,4 ОК71

0,047

10-15 0,43

0134

Найлон-66 (отлитый из раствора) 0 15

0,52

Найпон 66-прессованный (0,00508 см) 10

0,13

П р и м е ч а н и е:толщина пленки примерно О, 00254 см,если нет других указаний

-а — а

/г фенола/г воды/

К (яоэеэндиент раэдеиения)

НрО

P фенол е еи

/С к / С / до прохождения через мембрану., где С, и С р - конЦентрация предпочтительно проходящего компонента и любого другого компонента смеси или сумма других компонентов.

Найлон-6, 9

Найлон-6, 10

Найлон-11

Найлон-12 (0,01143 см)

Полиуретан (0,00762 см) 0,065

0,019

О, 045

О, 018

Он0053

0,14

0,74

0,26

0,) 9

Он094

0,069

Ос071

0,065

704451

Таблица 5

Полипропилен (0,01524 см) 0,0015

0,26

Сополимер этилена и триметилвиниламмоний хлорида 0,090

О, 077 (25 С) 15

Сополимер этилена и акриловой кислоты (О, 02413 см) О, 0023

О, 038

0,00098

0,075

О, 0088

0,033

0,046

0,0113

Смесь полиэтилена (плотность 0,92, 80/20 вес/вес/) и молекулярного сита О, 006

0,05

О, 017

О, 072

0,043

0,414

22

Поливинилфторид

Найлон-66

25

0,ЗЗ

Т а б л и ц а 6

Пример, Р

Полиэтилен (плотность

0,92) 27

0,41

О, 027

Сополимер этилена и акриловой кислоты (примерно 97/3 моль, 0,02413 cM) 0,48

0,0095

Полиэтилен (плотность

0,95, 0,0127) см) Полиэтилен (плотность

0,92), извлеченный гексаном

Полиэтилен (плотность

0,92) Полибутадиен (0,02540,0381 см) Полисилоксанкарбонат

Метилкремнийорганическая смола (0,0254 см) Найлон-12

Полиуретан 0,00762

О, 122

0,112

0,422

0iО42

0,036

0,35

0,081

0,024

0,090

704451 а блица 7

Пленка

Полиакрилонитрил (кислотные концевые группы) 268 0,08

О, 8 20-25

0,03

Сополимер акрилонитрила и винилацетата(весовое соотношение 93/7) 198 О;08 889 1,0 5-6

0,02

Полиэтилен (плотность

0,92) 0 04 0,03 0,4

0,03 0,01

0,005

Сополимер этилена и акриловой кислоты (97/3 моль, 0,02413 см) 0,002

0,08 0,01 0 5

0,26 0,002 3

0,069 0,003

0,35 0,001

Ос007

Полипропилен

1-2 0,005 51

0,35 . 1р5 1,0

0,004

0,11

0i004

0805

0,7

Поливинилфторид

Т а, б л и ц а 8 ие при

29 Полиэтилен низкой плот" ности 0() 508

70 11,7 О, 23

8х 1 О удо вл етв ори тель нсе

3, 4x 1 0 удовлетво-.

30 Найлон-12 0127

70 22 0 80 113 7,01 0,13 рительное

31 Сульфид полиэтилена 04318 70 6

1,0 520 7,0 0,1

32 Полибутадиен 0762 24 37 0,65 66

33 Метилсилоксанполимер 04064 24 7 8 0,73 4,10 =ь

4 10 . Удовлетворикельное

Сополимер фторированного этилена и пропилена

-ь

5,3х10 Разбухшее с возможHEIM H T pe шинами

-ь

1,2х10 Незначительно разбухшее

704451

Таблица 9

С вЂ” С. — алкилИ фталат 1,00

0,088 11

7,8

8,1

Бутилбензилфталат 1,03 0,63 16

8,3

7,9

Диоктилфталат

С-220

8,3

8 2

NCP

Трибутилфосфат

1,09 0,00247 440

П р и м е ч а н и е: NCP-нонилфенилкумилфенилдифенилфосфат, С-220 состоит из

703 ИСР и ЗОВ трифенилфосфата

Таблица 10

Прохождение потока сточных вод из жидкости в жидкость для .удаления фенолов

Полиэтилен низкой

36 плотности (0,00508) 8 i 5x10 в /с!

/7,ах10 /

3,6х10 ./3 4 10

4-8. 10 NCP

7-10х10 НСР

37 Найлон-12 70 (0,01524) 45

38 Уретановая смола (0 00508) 70

2,2х10

-8

4-8х10 NCP

3-7х10 1)OÐ

39 (О, 03302)

Метилсиликоновая 23 смола

2,1х10

/4х10 /

40 Поливинилфторид (0i0038) 70

0,8-1,2õ10 9x10 NCP

140

41 Натуральный каучук (0,05588) 23

2-бх10

2х10

140

-т

2-х10 ХСР 140

2-5х10

П р и м е ч а н и е: NCP-нонилфенилкумилфенилдифенилфосфат; ДОР диоктилфталат /с/ — раньше измерено при той же температуре для 1% раствора фенола

1,01 0,085 12

1,07 0,027 39

1 05 0 040 26

42 Натуральный каучук (0,05588) и сажа, содержащая полиизопрен (0,04318) 0,76 10 30

0,47 17 27

0,67 12 42

0,24 35 70

0,32 2,6 200

16

70445>

Формула изобретения

Составитель, Н. Антипова

Ре акто JI. Новожилова Техред 3.Фанта Коа екто M- Пожо

Подписное

Заказ 7836/49 Тираж 513

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. д. 4 5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ выделения фенолов из водных растворов контактированием их с селективно проницаемой для фенолов мембраной на основе полимеров, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения фенолов, в качестве полимеров применяют гидрофоб" ные полимеры или сополимеры, выбранные из группы полиэтилен сульфид полиэтилена, полипропилен, полибу1адиен, полиизопрен, сополимер этилена и акриловой.кислоты, сополимер этилена и триметилвиниламонийхлорида, сополимер этилена и винилацетата, полиметил- и полиметилфенилсилоксаны, карбоксиполисилоксаны, поливинилфторид, сополимер этилена и тетрафторэтилена или хлортрифторэтилена, сополимер фторвинилидена и тетрафторэтилена, полиуретаны, полиамиды, поликапролактам.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Т.hhatsuena and ot9ers "3.АррС.ро 1<пег ЬСжисе, 1972,16, )0,25 М-2554 (прототип).i

2.ofay А.Hougeu R м.авиа son "Cbern caC Process Prlnc ptes,Ðart 10, Tohn wjEen, New Уо М,1947