Способ получения ионообменного материала заданной конфигурации

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< и763383

/ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 280177 (21) 2455866/23-05 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150980.Бюллетень №34

Дата опубликования описания 180980 (51)М. Кл.

С 08 J 5/20

Госуларствеиный комитет

СССР ио лелам изобретений и открытий (Ç) À 661. 183. . 123. 2 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н.Я. Любман, Г.К. Имангазиева и О.Н. Чистякова

Государственный научно-исследовательский и проектный институт по обогащению руд цветных металлов"Казмеханобр" (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНООБМЕННОГО МАТЕРИАЛА

ЗАДАННОЙ КОНФИГУРАЦИИ

Изобретение относится к технологйи получения формованных ионообменных материалов.

Оно может найти применение в про5 изводстве цветных металлов, кондиционировании технологических растворов, очистке сточных вод и аналитической химии.

К настоящему времени наибольшее распространение получили зерненные гранульные иониты, эффективность применения которых возрастает с уменьшением размера частиц. Поэтому.для интенсификации ионообменных процессов стремятся применять мелкодисперсные иониты. Однако при использовании мелкодисперсных ионитов возникают трудности, связанные с отсутствием эффективных дренажных устройств для их удерживания в колонне и высоким гидравлическим сопротивлением слоя мелкодисперсного ионита.

Указанные трудности можно устранить с помощью формованных ионообмен-25 ных материалов, представляющих готовые фильтрующие элементы.

Известен способ получения формованного ионообменного материала путем сополимеризации винилароматичес- Зр кого с дивинильным реагентом в среде слаболетучего растворителя в присутствии полиолефина и отлива полученной полимерной смеси в форму. Отлитая полимерная смесь приобретает сформованный характер после удаления слаболетучего растворителя. Для активирования изделия в форме проводят химическую обработку с введением в него фиксированных ионогенных групп t1).

Недостатком известного способа является низкая проницаемость сформованного ионообменного материала. Ниэкая проницаемость обусловливается тем, что в основе способа. лежит процесс формирования фасонного материала при удалении растворителя. В этом случае полимерное составляющее при формовании изделия плотно упаковывается в конформационно малопроницаемом состоянии. В итоге сформованный материал проявляет низкую проницаемость, находя1цуюся в сооответствии с набухаемостью достигнутой в ходе актива- ции и введения ионогенных групп.

Другим недостатком известного способа является низкая механическая прочность сформованного ионообменного материала. Низкая механическая

763383 прочность обусловливается тем, что при получении изделия.оно дважды подвергается воздействию сильных напряжений: в ходе термообработки, когда полностью удаляется слаболетучий растворитель, в ходе химической актинации, когда для введения ионогенных групп осуществляются реакции сульфирования, хлорметилирования, аминирования, обычно при повышенной температуре.

Следующим недостатком способа является низкая активность сформованного ионообменного материала. Низкая активность обусловливается тем, что в готовое малопроницаемое изделие гидрофобного характера вводятся гидрофильные группы с использованием реагентов, с большим трудом диффундирующих вглубь изделия.

Целью изобретения является получение механически прочных материалов, обладающих повышенной проницаемостью по отношению к жидкостям и высокой задерживающей способностью по отношению к содержащимся в обрабатываемых жидкостях взвешенным частицам, а также проявляющих повышенную активность и сродство по отнои:ению к металлам

Н и Vl групп периодической системы.

Поставленная цель достигается путем проведения трехмерной поликонденсации полифенольных соединений (например, пирокатехина) с формальдегидом в присутствии воды при. соотношении ее к полифенолу (вес. ч) 4:1-6:1 в температурном интервале 36-54 С в герметичном реакционном сосуде, который затем используется в качестве ионообменного фильтра с фиксированным и нем слоем пористого высокопроницаемого селективного ионита.

Установлено, что трехмерная поликонденсация полифенольных соединений с формальдегидом в присутствии воды при ее весовом соотношении к полифенолу 4:1-6:1 н температурном интервале 36-54 С протекает через образование полимерных продуктов, для которых термодинамически стабильной формой является глобулярное состояние. Дальнейшее структурирование приводит к возникновению контактных сцеплений между глобулами, в результате чего формируется иэделие в форме используемого для трехмерной поликонденсации реакционного сосуда. Сформованный материал сочетает большую удельную поверхность, благодаря которой (наряду с наличием полифенольных комплексообразующих группиронок) он проявляет повышенную активность и сродство к металлам V u Vl групп периодической системы, с высокой проницаемостью, благодаря которой он проявляет высокую фильтрующую способность по отношению к жидкостям. Большая удельная поверхность обусловли60 После загрузки реакционной смеси герметизируют верхний торец сосуда и помещают его в термостат при 38 С. По истечении 48 ч в сосуде фиксируется слой селективного полифенольного ионита высотой 45 мм, плотно прилегаю5

55 вается глобулярной структурой, а высокая проницаемость для жидкостей наличием открытых пор, размер которых достигает 0,3 мкм.

В технологических растворах при производстве цветных металлов обычно содержатся шламы с размером частиц порядка 1 мкм и выше; очистка таких растворов от указанных шламов представляет черезвычайно сложную задачу.

Сформонанный по разработанному способу материал эффективно задерживает эти шламы.

Отклонение от оптимального режима приводит к нарушению процесса формования с получением фасонного материала, слабо сочетающего механическую прочность, фильтрующую способность и активность по отношению к металлам

V Vl групп периодической системы.

Например, в случае трехмерной поликонденсации при соотношении вода:полифенол (нес.ч) выше 6:1 формируется материал с дифференцированным и рассеянным расположением глобул. Этот материал, проявляя высокую фильтрующую способность, механически непрочен. Кроме того, он имеет слишком малую удельную понерхность и поэтому недостаточно активно взаимодействует (н связи с наличием фенольных радикалов) с металлами V u Vl групп. Если же трехмерную поликонденсацию осуществлять при соотношении вода:полифенол ниже 4:1, то проявляется низкая стабильность образующихся в этих условиях глобул. Вследствие этого глобулы сливаются в недискретную массу раньше, чем происходит структурирование материала. В результате образуется материал, не имеющий открытых пор и обладающий слишком низкой проницаемостью, чтобы выполнять роль фильтрующего элемента.

Такое же решающее значение имеет температурный режим, который следует коррелировать с используемым количеством воды.

При повьпаении температуры нинелируется глобулярная структура, а с уменьшением температуры возрастает роль коацервативных процессов, приводящих в конечном итоге к расслоению формуемой смеси.

Пример 1. Синтез проводят н цилиндрическом сосуде с внутренним диаметром 96 мм и высотой 70 мм, снабженном разъемными крышками. При герметизированном нижнем торце в со суд загружают гомогенизиронанную смесь, полученную смешением, r: пирокатехина 60; формалина (35,6%) 69 ; воды 223 и соЛяной кислоты (35,2%) 4.

763383

Формула изобретения

Составитель Г. Русских

Техред A. Ач Корректор О. Билак

Редактор Т. Девятко

Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Заказ 6227/23

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ций к стенкам. Затем сосуд выдерживают в термостате при 70 С в течение

24 ч, заменяют герметизирующие крышки на фланцы со штуцерами. Модифицированный таким образом сосуд используют в качестве ионообменного фильтра.

Сформированный слой пирокатехинформальдегидного полимера обеспеччвает высокую скорость протекания жидкости при относительно низком напоре.

Так, при давлении водяного столба

1000 мм обеспечивается скорость фильтрования воды через слой ионита

32,8 л/ч, или 100 уд.об/ч.

Активность и сродство синтезированного ионообменного фильтра оценивают путем пропускания через него электролита от электролитического рафинирования меди состава, г/л: сурьма 0,7; 32,0; серная кислота 136, Скорость пропускания 4,5 л/ч 20 (14 уд. об/ч) .

При этом из первых 17,1 л электролита сурьма полностью извлекается (содержание ниже 0,02 мг/л), Элюирование сорбированной сурьмы проводят путем обработки ионообменного фильтра соляной кислотой концентрации 20% при скорости пропускания 1 л/ч. Получают

1 л элюата, содержащего 10 г/л сурьмы. Переработка элюата осуществляет- 30 ся с помощью вакуум-дистилляции, позволяющей рекуперировать элюент и получить товарную окись сурьмы.

Пример 2, Синтез проводят в цилиндрическом сосуде с внутренним диаметром 96 мм и высотой 80 мм, снабженном разъемными крышками. При герметизированном нижнем торце в сосуд загружают гомогенизированный раствор, полученный смешением, г: пирокатехина 60; формалина (35,6%) 69; воды 40

294,4 и соляной кислоты (35,2%) 4,9.

После загрузки реакционной смеси герметизируют верхний торец сосуда и помещают его в термостате при 51 С, по истечении 48 ч в сосуде фиксируют 45 слой селективного полифенольного ионита высотой 56 мм, плотно прилегающий. к стенкам. Затем сосуд выдерживают в термостате при 70 С в течение

24 ч, заменяют герметизирующие крышки на фланцы со штуцерами. Модифицированный таким образом сосуд используют в качестве ионообменного фильтра.

Сформированный слой пирокатехинформальдегидного полимера обеспечивает весьма высокую скорость протекания жидкости при относительно низком напоре. Так, при давлении водяного столба 1000 мм обеспечивается ско-. рость фильтрования воды 56,3 л/ч, или

140 уд.об/ч.

AKTHQHocTb и сродство синтезированного ионообменного фильтра оценивают путем пропускания через него электролита от электролитического рафинирования меди состава, г/л: сурьма 0,7; медь 32,0; серная кислота

136. Скорость пропускания 2,0 л/ч.

При этом из первых 17,1 л электролита сурьма полностью извлекается (содержание ниже 0,02 г/л). Элюирование сорбированной сурьмы проводят путем обработки ионообменного фильтра 20% НСЕ при скорости пропускания 1 л/ч. Получают 1,л элюата, содержащего 10 г/л сурьмы.

Таким образом, синтезированный элюат обладает повышенной активностью и сродством по отношению к металлам и Vl групп периодической системы.

Способ получения ионообменного материала заданной конфигурации, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью получения механически прочного материала, обладающего повышенной проницаемостью по отношению к жидкостям и высокой задерживающей способностью по отношению к содержащимся в обрабатываемых жидкостях взвешенным частицам, а также проявлякицего повышенную активность и сродство по отношению к металлам V ..и V1 групп периодической системы, проводят трехмерную поликонденсацию полифенольных соединений с формальдегидом в .присутствии воды при ее весовом соотношении к полифенолу 4:1-6:1 при температуре 36-54 С в герметичном реакционном сосуде.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции 9 2190857, кл. С 08 f 27/00, опублик. 1974.