Синтетические ионообменные материалы - Зубаков Л.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Гексафторпропи- Тетрафторэтилен лен с винилиден- с винилнден-
фторидом фторидом
Количество привитого полистирола, %................. 38 55
Обменная емкость, мг-экв/г . 2,3 2,8
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом • м 0,36 0,25
В НИИПМ разработан промышленный способ получения гомогенной катионитовой мембраны марки
мк-юо.
Процесс получения такой мембраны (рис. II. 1) состоит из следующих стадий: получения привитого сополимера, получения матрицы и сульфирования матрицы.
Характеристика мембраны МК-ЮО приведена ниже:
Статическая обменная емкость по ОД н раствору NaOH,
мг-экв/г................ ....................... 2,2±0,2
Содержание влаги, %............................. 45±3
Удельное объемное электрическое сопротивление,
Ом • м, не более................................ 1,5
Селективность, %, не менее....................... 98
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа, не
менее.......................................... 10
Относительное удлинение при разрыве, %> не менее . 30
При получении мембран, содержащих фосфорнокислые группы, фосфорилирование привитых сополимеров проводят треххлористым фосфором в присутствии катализатора А1С1з при 50—70 °С. Такой метод применяется также для фосфорилирования сополимера стирола с дивинилбензолом [345] и для получения ионитовых мембран на основе привитых сополимеров этилена со стиролом [346]. Полученные мембраны
5*
131
имеют степень фосфорилирования 70%, обменную емкость 2,6 мг-экв/г, удельное объемное электрическое сопротивление 68 Ом-м.
Рис. II. 1. Схема процесса производства гомогенных нонитовых
мембран:
/—мерник стирола; 2—мерник дивинилбензола; 3 — реактор; 4 —аппарат для приготовления крахмала высокой вязкости; 5—аппарат для разбавления крахмала*, 6— реактор; Г—сборник иепрорсагироаавших мономеров; 8—-сборник промывных вод; 9—колонка для промывки привитого сополимера; 10—теплообменник; И — сушилка; 12—червячный пресс; 13—трехвалковый каландр; 14—рольганг; 15 — тяиущее устройство; /5—намоточное устройство; 17—ванна для набухания сополимера; 13 — ванна для хлорметилнро-ванил; 19 — аппарат для амшшровання; 20 — ванна для промызки; 21, 22 — намоточные устройства; 23 — станок для резки мембран.
Фосфорнокислые катионитовые мембраны, обладающие высокой термостойкостью и химической стойкостью, получают фосфорилированнем фторсодержа-
132
щих привитых сополимеров. Ниже приведены электрохимические показатели гомогенных катионитових
мембран на основе привитого стирола (35%) к сополимеру гексафторпропилена с вннилидеифторидом и привитого стирола (40%) к сополимеру тетрафгор-этилена с вннилиденфторндом:
Гексафторпронн- Тетраф горг г 12а
лен с вииилндеи- с рнпилнтеес-
фторидом фторито:.’
Селективность, %........... 98 98
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом • м . 80 65
Фосфорнокислые группы можно вводить также пу-
тем прививки к фторсодержащим полимерам виниль-ных мономеров, уже имеющих в своем составе ионо-генпые группы, например а-фенилвинилфосфиновой
/ОН
/г/ / кислоты '/ у—С—Р=0 [347]. Такие мембраны
4 ОН
сн2
имеют обменную емкость 2,5—3,0 мг-экв/г, низкое удельное объемное электрическое сопротивление 4 0м-м и высокую селективность 98—100%.
Одной из важнейших задач в области получения нонитовых мембран является создание мембран с избирательными свойствами.
Избирательность мембран обусловлена, как правило, наличием в их составе ионогенных групп, способных к реакциям комплексообразования, например карбоксильных или фосфорнокислых групп с ионами многих металлов [348].
Для получения мембран с избирательными свойствами широко используют мономеры, содержащие в молекуле две карбоксильные группы — ненасыщенные дикарбоновые кислоты и их производные [349, 350]. Были получены мембраны на основе сополимеров малеинового ангидрида со стиролом [351], гексацнкдо-этиленом [352], а также на основе сополимеров мл* леиновой кислоты [353]. Однако такие мембраны обладают высоким электрическим сопротивлением [353].
Мембраны, обладающие избирательностью к катионам II группы, получены прививкой к сополимеру
133
гексафторпропилена с винилиденфторидом ненасыщенных дикарбоновых кислот — малеиновой, итаконо-вой, а также их смеси со стиролом. Применение этих мембран в процессе электродиализа позволило разделять катионы I и II группы с высокой эффективностью— до 99% [354, 355].
ГОМОГЕННЫЕ АНИОНИТОВЫЕ МЕМБРАНЫ
Гомогенные анионитовые мембраны получают двумя методами:
введением ионогенных групп в полимеры; прививкой виниловых мономеров, содержащих ионогенные группы, к полиолефинам.
Наибольшее распространение получил первый метод— введение сильноосновных групп путем хлорме-тилирования привитых сополимеров и последующего аминирования третичными основаниями аналогично тому, как это делается при получении гранульных анионитов. Сильноосновные гомогенные мембраны гидрофильны, их ионогенные группы ионизированы в широком интервале pH, что определяет высокие электрохимические характеристики мембран.
В НИИПМ разработан промышленный способ получения гомогенных анионитовых мембран марки МА-100 хлорметилированием и последующим амини-рованием триметиламином привитого сополимера. Принципиальная технологическая схема получения этих мембран представлена на рис. II. 1.
