Спосіб здобування катіоніту

Изобретение относится к способам получения катионита на стирольной основе, который может быть использован в гидрометаллургии, водоподготовке при обезвреживании сточных вод, при производстве биопрепаратов, в качестве катализатора в органическом синтезе и др. Известен способ получения катионита, заключающийся в обработке воздушно-сухо го стирольного сополимера серной кислотой при температуре 60-150°С [1]. Недостатком этого способа получения катионита является: - необходимость сушки полученного стирольного сополимера в специальных агрегатах; - обезвреживание воздушного оттока (теплоносителя) от ароматических ве ществ (бензол, толуол и др.); необходимость использования в качестве агента набухания стирольного сополимера галогенуглеводородов, которые являются промышленными ядами (дихлорэтан - СДЯВ); - необходимость отгонки и регенерации агента набухания, что усложняет и удорожает технологию синтеза катионита. Наиболее близким предлагаемому способу по технологическому решению является способ получения сульфокатионита путем введения в состав стирольного каркаса третьего компонента - алифатического мономера, например акрилонитрила, и использование в качестве кросс-агента технической и "легкой" фракции дивинилбензола, что позволяет исключить стадию предварительного набухания сополимера [2]. К недостаткам этого способа по-прежнему следует отнести: - необходимость сушки полученного влажного сополимера в специальных агрегатах; - обезвреживание воздушного потока от ароматических веществ; - кроме того, в процессе термического обезвреживания сополимера гранулы, содержащие в себе фракцию предельных ароматических веществ (бензол, толуол, этилбензол и др.) их частично теряют с потоком теплоносителя, что отражается на сетчатости, равномерности структуры полимерною каркаса и доступности проникновения сульфирующего а гента к его активным центрам. В основу изобретения поставлена задача создания способа получения катионита в котором в результате осуществления обезвоживания влажного сополимера маточным раствором сульфирояания 50-85 % концентрацией по серной кислоте обеспечивается повышение качества катионита, сокращение производственных операций, и за счет этого происходит повышение емкостных и прочностных характеристик катионита, экономии пара и электроэнергии. Поставленная задача решается тем, что в способе получения катионита, путем гранульной сополимеризациистирола, акрилонитрила и низкоконценрированной фракции дивинилбензола, отмывку полученного сополимера, обезвоживание, сульфирование серной кислотой и отделение маточного раствора сульфирования согласно изобретению обезвоживание сополимера осуществляют обработкой аго маточным раствором сульфирования 50-85 % концентрацией по серной кислоте при нормальной температуре в течение 1060 минут. По предлагаемому способу сокращение производственных операций происходит за счет исключения процесса сушки влажного сополимера в сушильных агрегатах. Процесс сушки сополимеров (полимерных материалов) всегда сопряжен с изменением структуры сополимера. Предлагаемый способ обезвоживания влажного сополимера позволяет сохранить эластичность гранул до реакции сульфирования, чем и объясняется повышение емкости и прочности отионита по сравнению с прототипом. Обезвоживание влажного сополимера проводят маточным раствором сульфирования 50-85 % по серной кислоте в течение 10-60 минут. Верхний предел концентрации маточного раствора (85 %) обусловлен условиями сульфирования сополимера технической серной кислотой. Нижний предел концентрации маточного раствора сульфирования (50 %) обусловлен качеством обезвоживания сополимера. Уменьшение времени менее 10 мин. даже при высокой концентрации маточного раствора, увеличивает вероятность проскока влаги и снижает обменную емкость катионита. Увеличение времени контакта влажного сополимерам маточного раствора более 60 мин не способствует улучшению его качества. Изобретение осуществляется следующим образом: гранульную сополимеризацию винильных мономеров проводят при 70-90°С в водной среде с использованием перекисных инициаторов (перекись бензоила и др.) и стабилизаторов эмульсии (крахмал, полиакриламид и др.). Гранулы влажного сополимера (5-17 % H2O) выгружают в колонку с дренажем, промывают водой и обрабатывают маточным раствором сульфирования (5085 % по H2SO4). При этом влажность сополимера снижается до 0,3-0,9 %, а концентрация маточного раствора падает на 5-10 %. Затем оводненный маточный раствор сливают, агранулы переносят в реактор, куда добавляют 5-6-кратное (вес) количество технической 93-% серной кислоты. Реакцию сульфирования проводят при 90-115°С в течение 6-8 часов. По истечении времени агитации реакционную массу охлаждают, часть маточника (примерно 50%) отделяют, а оставшуюся массу подвергают плавному оводнению. Отобранный маточник используют для обезвоживания последующих партий сополимера. Изобретение иллюстрируется следующими примерами: Пример 1. К 320 мл воды, содержащей 3,2 г картофельного крахмала, прибавляют полимеризационную смесь, состоящую из 1,37 г перекиси бензоила, 95 г стирола, 12 г технического дивинилбензола (52,1 %, ДВБ, 32,82% непредельных), 6,53 г акрилонитрила и 23,6 г "легкой" фракции ДВБ (7,8 % ДВБ, 32,1 % непредельных ароматических углеводородов, 60,1 % предельных ароматических угле водородов). Смесь загружают при 50°С диспергировали до получения капель определенных размеров (0,2-1,6 мм), нагревают постепенно поднимая температуру до 90°С в течение 4 часов и выдерживают при 90°С 2 часа. Реакционную массу охлаждают, гранулы отделяют от маточного раствора и промывают водой. Влажные гранулы (10,2% H 2O) обрабатывают маточным раствором сульфирования, содержащим 74 % H 2SO4 в течение 35 минут. Оводненный (63 % Н2SO4) маточник отжимают, а гранулы сополимера с остаточной влажностью 0,4 % переносят в колбу-реактор, куда добавляют 500 мл технической серной кислоты (93 % H 2SO4). Смесь агитируют при 110°С в течение 7 часов. По окончании процесса сульфирования реакционную смесь охлаждают, 250 мл маточного раствора отделяют, а оставшуюся массу при энергетичном охлаждении и перемешивании медленно разбавляют водой до 10 % концентрации раствора по серной кислоте. Затем гранулы отделяют от раствора и промывают водой до рН 3-4. Полученный сульфокатионит имеет следующие характеристики: Пример 2. К 320 мл воды, содержащей 3,2 г картофельного крахмала, прибавляют полимеризационную смесь, состоящую из 0,8 г перекиси бензоила, 48,9 г стирола, 8,3 г технического дивинилбензола (68,13 % ДВЕ, 24,0 % непредельных) и 51,5 г алкилбензина. Смесь загружают при 50°С, диспергируют по получения капель определенного размера (0,2-,6 мм), нагревают, постепенно поднимая температуру до 80°С в течение 3 часов и выдерживают при этой температуре 2 часа. Реакционную массу охлаждают, гранулы отделяют от маточного раствора и промывают водой. Влажные гранулы (17,1 % Н2О) обрабатывают маточным раствором сульфирования. содержащим 68 % H2SO4 в течение 60 минут. Оводненный маточник (59 % Н2O) отжимают, а гранулы сополимера с остаточной влажностью 0,9 % переносят в колбу-реактор, куда добавляют 500 мл технической серной кислоты (93 % H 2SO4 Смесь агитируют при 105°С в течение 8 часов. По окончании процесса сульфирования реакционную смесь охлаждают, 250 мл маточного раствора сульфирования отделяют, а оставшуюся разбавляют водой до концентрации 15% по серной кислоте. Затем Гранулы отделяют от раствора и промывают водой до рН 3-4. Полученный сульфокатионит имеет следующие характеристики: Примеры осуществления способа получения катионита и способа получения по прототипу сведены в таблицу. Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить технологию получения сульфокатионита за счет сокращения производственных операций - сушки сополимера горячим воздухом и регенерации воздуха о т вредных химических веществ. Обезвоживание влажного сополимера осуществляется маточными растворами процесса сульфирования.