Синтетические ионообменные материалы - Зубаков Л.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Перспективным является метод синтеза слабоосновных анионитов путем сополимеризации винилпи-ридинов и винилхинолинов с диенами — дивинилбензолом, дивинилпиридином, диметилакриловыми эфирами гликолей и др. Аниониты этого типа могут быть получены в одну стадию. Так, сополимеризацией 2-метил-5-винилпиридина с дивинилбензолом получают слабоосновный анионит АН-25 [103] следующего строения:
--- —сн—сн2—сн—сн2---------
_ СНз
ЧХгН_(
сн—сн2-
Технологический процесс производства анионита АН-25 (рис. 1.7), разработанный в НИИПМ, состоит из стадии приготовления водного раствора крахмала, приготовления насыщенного раствора хлористого натрия, получения смеси исходных мономеров с инициатором, сополимеризации 2-метил-5-винилпиридина с дивинилбензолом, фильтрования, промывки и упаковки анионита.
Сополимеризацию 2-метил-5-винилпиридина с дивинилбензолом проводят в течение 7 ч при постепенном повышении температуры от 60 до 100°С. После
61
I
завершения процесса реакционную смесь охлаждают до 20°С.
В настоящее время промышленность выпускает макропористый анионит АН-251, отличающийся от
Рис. 1.7. Схема производства слабоосновного анионита АН-25 полимеризационного типа:
1 — аппарат для приготовления насыщенного раствора хлористого натрия;
2 — аппарат для приготовления раствора крахмала; 3—аппарат для приготовления смеси мономеров; 4—реактор для сополимеризации ; 5—друк-фильтр;
6 — сборник маточника; 7—холодильник.
анионита АН-25 тем, что суспензионная сополимери-зация 2-метил-5-винилпиридина с дивинилбензолом проводится в присутствии инертного растворителя [34].
В НИИПМ разработана [103] также технология получения слабоосновных анионитов сополимеризацией с дивинилбензолом 2-винилпиридина (АН-23) и 4-винилпиридина (АН-40). Широкого промышленного применения' эти аниониты не получили из-за дефицитности исходных винилпиридинов.
62
Пашковым с сотр. синтезирован ряд слабоосновных анионитов на основе винил- и алкилвинилпири-динов: АН-23, АН-25, АН-27, АН-40, АН-41, АН-42.
Даванковым и Зубаковой разработана технология получения слабоосновного анионита МВП-3 сополи-меризацией 2-метил-5-винилпиридина и триэтилен-гликольдиметакрплата [9, 10). Макросетчатая структура этого анионита и способность атома азота пиридинового цикла к комплексообразованию обусловливает селективность анионита МВП-3 к ряду органических соединений и солей металлов.
Суспензионной сополимеризацией 2-метил-5-винил-пиридина с дивинилбензолом и с диметакрнловым эфиром триэтиленгликоля Ласкориным с сотр. [58] получены аниониты ВП-1 и ВП-2.
ИОНООБМЕННЫЕ ПОРОШКИ
Для использования ионообменных материалов в намывных фильтрах необходимо, чтобы они были получены в мелкодисперсном состоянии [104]. Промышленность выпускает технический сульфокатиони-товый ионообменный порошок КУ-2П, получаемый измельчением катионита КУ-2 в Н-форме. Порошок КУ-2П применяется для изготовления катализатора КУ-2ФПП, используемого в органическом синтезе. В ближайшее время в промышленности будут выпускаться ионообменные порошки ПКУ-2-8-чЫа, ПКФ-1, ПАН-31 и др., получаемые измельчением ионитов в чистой форме. Порошки получают и поставляют потребителю во влажном состоянии; анионито-вый и катионитовый порошки предварительно смешивают в емкости с высокоскоростной мешалкой.
Срок работы фильтрующих элементов различен в зависимости от характера процесса и может изменяться от 30 сут (для получения воды высокого качества) до 3—4 лет. Ионообменные порошки рассчитаны на одноразовое использование и регенерации не подлежат.
ИОНООБМЕННЫЕ ГРАНУЛЯТЫ
Все большее практическое применение в пульпо-вых процессах гидрометаллургии и в качестве катализаторов органического синтеза находят ионообмен-
63
ные грануляты [104], которые получают экструзией и последующим гранулированием смесей порошков термопластов и ионита. В качестве связующего в гра-нулятах используются полиэтилен низкого давления, полипропилен, поливиниловый спирт. Частицы грану-лятов имеют цилиндрическую форму с минимальным диаметром 1 ±0,2 мм и длиной 1—3 мм.
В Советском Союзе в опытно-промышленном масштабе выпускаются грануляты СГ-1 и СГ-1ГМ (в Н-формах) и в опытном масштабе грануляты КУ-2-8Г, КУ-2-4Г; АНГ-31; АВ-17Г; АН-2ФГ;
ЭДЭ-ЮПГ и др. (в солевых формах).
Грануляты обладают, естественно, меньшей обменной емкостью, но большими механической прочностью и химической стойкостью по сравнению с соответствующими ионитами. Так, механическая прочность гранулятов при испытании в шаровой мельнице в течение 100 ч составляет 99—100%. Химическая стойкость ряда гранулятов в 2—3 раза выше химической стойкости соответствующих ионитов.
ИОНООБМЕННЫЕ ВОЛОКНА И ТКАНИ
Практическая ценность ионообменных волокон и тканей определяется тем, что они могут работать одновременно и как механические, и как ионообменные материалы. Ионообменные волокнистые материалы имеют большую удельную поверхность по сравнению с гранульными ионитами. Так, удельная поверхность гранульных ионитов составляет примерно 0,1 м2/г, в то время как удельная поверхность волокон равна 10—25 м2/г.
