Синтетические ионообменные материалы - Зубаков Л.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Введение сульфогрупп в сополимер стирола с ди-винилбензолом осуществляется и его сульфохлориро-ванием с последующим омылением сульфохлоридных групп:
Перед сульфохлорированием сополимер набухает в дихлорэтане, который одновременно растворяет хлорсульфоновую кислоту и тем самым значительно облегчает проведение реакции сульфохлорирования. Технологический процесс получения такого катионита состоит из следующих стадий: набухания сополимера стирола с дивинилбензолом в дихлорэтане, сульфохлорирования сополимера, омыления сополимера, отжима, отмывки катионита от кислот, транспортирования и расфасовки готового продукта.
Набухание сополимера стирола с дивинилбензолом проводят в сульфураторе; продолжительность набухания сополимера при комнатной температуре составляет около 1 ч.
Затем сополимер подвергают сульфированию хлор-сульфоновой кислотой; продолжительность сульфирования 2 ч, температура 40 °С. После омыления и отгонки дихлорэтана катионит отжимают и отмывают от кислоты.
По внешнему виду катионит представляет собой светло-желтые или коричневые гранулы правильной сферической формы. Он отличается достаточными механической прочностью и химической стойкостью по отношению к щелочам, кислотам, органическим растворителям и некоторым окислителям.
Катионит применим для работы при температуре 140—150 °С.
Сульфокатиониты аналогичной структуры выпускаются за рубежом под марками: амберлит IR-120, дауэкс-50, леватит S-100 и др.
Катионит КУ-2 особой чистоты с содержанием 8% дивинилбензола выпускается в Советском Союзе под маркой КУ-2-8чС.
Выпускается также макропористый катионит КУ-23, являющийся химическим аналогом катионита КУ-2. Его получают сульфированием макропористого сополимера стирола с дивинилбензолом, синтезированного суспензионным способом.
Катионит КУ-23 имеет те же свойства, что и КУ-2, но более низкую обменную емкость. Он обладает улучшенными кинетическими характеристиками и повы’ шенной осмотической стабильностью.
2 Зак.. 1062
33
Макропористый полимер КУ-23 имеет пористость 30—60%, суммарный объем пор 0,12—1,40 см3/г, эффективный радиус пор 80—1000 А [34].
Близки по свойствам к катиониту КУ-23 зарубежные иониты амберлит 200, леватит SP-120, варион KSM и др.
На основе сополимера стирола с дивинилбензолом, полученного в присутствии телогена — четыреххлористого углерода, осуществлен синтез сульфокатионита СДВ-ЗТ с улучшенными обменными свойствами [77]. Опытно-промышленное производство такого катионита разработано в Советском Союзе. Технологический процесс получения катионита СДВ-ЗТ (рис. 1.3) состоит из следующих стадий: сополимеризации стирола с дивинилбензолом в присутствии четыреххлористого углерода, сульфирования гранул сополимера, промывки и сушки катионита.
Гранульную сополимеризацию стирола с дивинилбензолом в массовом соотношении 95:5 проводят в водном растворе поливинилового спирта, применяемого в качестве стабилизатора суспензии. Инициатором сополимеризации является перекись бензоила. Четыреххлористый углерод вводят в количестве 10% от массы мономеров. Продолжительность процесса сополимеризации при 75—80 °С составляет 5,0—5,5 ч.
Полученные гранулы сополимера размером 0,25— 0,5 мм фильтруют, промывают водой и сушат при 60 °С в течение 5 ч. Сульфирование проводят олеумом с 5%-ной концентрацией S03 в присутствии хлористого алюминия. Реакционную смесь нагревают при перемешивании до 75—85°С и выдерживают при этой температуре в течение 3 ч. По окончании процесса сульфирования катионит охлаждают до 40 °С, фильтруют и промывают водой до содержания свободной кислоты в промывных водах не более 0,1%, а затем высушивают при 40—50 °С в течение 3 ч.
По внешнему виду катионит представляет собой зерна светло-коричневого цвета с блестящим изломом. Он обладает удовлетворительными механической прочностью и химической стойкостью.
Сильнокислотные сульфокатиониты в опытно-промышленном масштабе получают также сульфированием бутадиен-стирольного и бутадиен-метилстироль-
34
SI
0)
о
E
О
о
О
а
Ь °?
CQ «
О сз К
а о & f-03 !* о *6-
о о а
е- к о о
к*
§2
ё |
05 <N О
5 *
S| с& к о « ч
41 Н* ’-ч
СО
г: о. 5 Р
Q.
О
S ?
о 'О
а ч
Е-н s
о sc к
о со S3 Е ^ е(
о
а к
?)
5 я о §
s §«“
Оя
ой^
Е-н "ч л»
2 л *
5 ^10
о. и
§ ^ 2-~
е н
я я
I а
I >ч
'Л-О-... J3 S ч ts: >>
к « a I л 1 ч©>
5 .
* :
ч Е о t
* з >.
сз
со
н
о
о
со
со
&
о
CU
а
оз
о
о
<v
?Г
о
а.
е
X
U
г— * *"
Я О.УО
е о X
*S ?_, Q,
Й f
S * &>: 2 « s«
У^оэ
‘¦а
4 К
й> и,
5 >•
о-в* О) Я s & о ь
2*
ного каучуков [77] концентрированной серной кислотой (марка СБС).
Технологический процесс получения катионита СБС состоит из следующих стадий: вальцевания листов каучука в тонкие пленки, измельчения листов в крошку, дозировки каучука и серной кислоты, смешения и сульфирования, промывки катионита, сушки, просеивания и упаковки.
Листы каучука вальцуют при 30±5°С; зазор между валками в начале вальцевания составляет 0,5—1,0 мм, в конце —от 0,25 до 0,05 мм. Для предотвращения слипания пленки ее сразу подвергают дальнейшей обработке: измельчают гильотинными ножами в крошку размером 20—30 мм2.
