Спосіб одержання чистих сильноосновних аніонітів

Винахід відноситься до галузі одержання іонообмінних матеріалів, а саме - чистих аніонітів і може бути використаний при організації виробництва на діючому іонообмінному водопідготовчому обладнанні на промислових підприємствах і ТЕЦ. Відомі способи одержання чистих аніонітів, які вміщують хлор у ви гляді домішок в кількості не більше 0,0015 мг/дм 3 [1]. Процес переведення термостійкого аніоніту проводять при температурі 90°С обробкою водним розчином гідроксиду натрію. Проте таку те хнологію можна пропонувати тільки для структури аніоніту, котра не схильна до розкладу функціональних груп [2] і не може бути використана для стандартних високоосновних аніонітів. Найбільш близька до запропонованого способу - технологія переведення високоосновного стандартного аніоніту із хлорної в гідроксильну форму, що передбачає 2-ступінчасту обробку аніоніту, спочатку водним розчином сульфату натрію (Na2SO4), а потім водним розчином гідроксиду натрію. Кінцевий продукт, крім гідроксильної групи, має незначну кількість хлоридної, карбонатної і сульфатної форм [3]. Крім того, має місце значна кількість солевих, кислих і лужних відпрацьованих розчинів, котрі необхідно утилізувати. В основу винаходу поставлено задачу скоротити стадії обробки аніоніту, витрати реактивів, кількість відпрацьованих розчинів, а також вирішення питання їх утилізації. Поставлена мета - переведення стандартного високоосновного аніоніту в чисту форму - вирішується завдяки проведенню процесу в одну стадію обробкою розчином гідроксиду натрію з масовою концентрацією від 7 до 2%, при температурі 50-60°С. При температурі 60±5°С аніоніт піддається обробці розчином гідроксиду натрію з масовою концентрацією 7%. При цьому майже весь ковалентно-зв'язаний хлор, який залишився не проамінованим (звичайно ступінь амінування хлорметильованого сополімеру стиролу з ДВБ 95-98%) переходить в іонний стан з утворенням метилальних ви хідних за реакцією: -CH-CH 2 -CH-CH2 -CH-CH2 CH 3 Cl CH 2-N-CH 3CH 3 t0 +NaOH CH-CH 2 CH 2Cl p m n-m -CH-CH 2 -CH-CH2 -CH-CH2 CH 3 CH 2-N-CH 3CH 3 Cl або OH n-m +NaCl CH-CH 2 CH 2OH m p Термогідроліз виконується в динамічному режимі протягом 48 годин, при цьому має місце перехід аніоніту із хлоридної форми в гідроксильну. Тому що на початковій стадії аніоніт знаходиться в хлорній формі, висока температура 60-65°С істотно не впливає на хімічну стійкість функціональних груп. Продовжують переведення аніоніту в ОН-форму, обробляючи його в динаміці розчином гідроксиду натрію з масовою часткою 2% і вже при температурі 50-55°С, що забезпечує збереження основності функціональних груп. При запропонованому способі має місце утворення великої кількості відпрацьованих лужних розчинів, тому одержання таких смол повинно здійснюватися на діючому іонообмінному устаткуванні водопідготовки. При цьому і концентровані і 2% відпрацьовані розчини використовуються для генерації аніонітових фільтрів, які застосовують у іонообмінній технології одержання демінералізованої і глибокознесоленої води. Промивні лужні води, які містять менше 0,1% NaOH повертаються на початкову стадію процесу водопідготовки і використовуються як вихідна вода. Приклад 1. В скляну колонку, яка має пористу пластинку, впаяну внизу для утримання аніоніту, і оболонку для подачі теплоносія помістили 100 см 3 аніоніту АВ-17. Вер хня частина колонки закривається пробкою, в яку вставлена скляна трубка для подачі розчинів. Нижня частина колонки споряджена відростком з одягненим на нього шлангом. Швидкість подачі розчинів регулюється гвинтовими затискачами на вході і виході із колонки. В оболонку подається гаряча вода із термостата. При проведенні термогідролізу в колонку подається знизу вверх розчин гідроксиду натрію з масовою часткою 7% до повного витискання повітря і заповнення колонки рідкою фазою. Потім перекриваються затискачі і суміш витримується добу при температурі 65±1°С. Після закінчення доби продовжується термообробка в динамічному режимі. Подачу гідроксиду натрію виконують зверху вниз з питомим навантаженням - об'єм розчину на об'єм смоли на годину протягом доби. Після цього розчин повністю зливається із колонки, проводиться розпушування аніоніту шля хом подачі знизу глибокодемінералізованої води. Потім продовжується переведення аніоніту в гідроксильну форму шляхом подачі зверху розчину гідроксиду натрію з масовою часткою 2% при температурі 50,0°±1°С і питомим навантаженням 2 об./об.год. Розчин пропускається до досягнення вмісту хлоридів у фільтраті не більше 2,5 мг Сl/дм 3. Після переведення аніоніт відмивається від лугу дистильованою водою до нейтральної реакції по фенолфталеїну. Витрати 7% лугу на термогідроліз і частковий перехід (в перерахунку на 100%) складають 37,8 т (378 кг на 1 літр смоли), витрати 2% лугу на переведения - 250 г (2,5 кг на 1 літр смоли в перерахунку на 100% NaOH). Приклад 2. Так само, як в Прикладі 1, тільки переведення аніоніту в гідроксильну форму проводиться при температурі 25°±1°С. Витрати 2 % лугу на переведення складає 295 г (2,95 кг на 1 л смоли в перерахунку на 100% NaOH). Приклад 3. Так само, як у Прикладі 1, тільки переведення аніоніту в гідроксильну форму проводиться при температурі 70°±1°С. Витрати 2 % лугу на переведення складає 2,1 г (2,1 кг на 1 літр смоли в перерахунку на 100% NaOH). Фізико-хімічні показники наведені в таблиці. Наявність в прикладах карбонатної форми пов'язана з тим, що в процесі переведення аніоніту має місце його контакт з атмосферою. Трохи вища осмотична стабільність аніонітів, одержаних за запропонованою технологією. За основними показниками зразки смоли мало чим відрізняються один від одного. Таким чином, аніоніти ядерного класу можна одержати за більш ефективною технологією в одну стадію при використанні відпрацьованих лужних розчинів для регенерації аніонітів І і II ступеню водопідготовчих циклів іонообмінної технології. Таблиця Показник Вимоги ГОСТу 20301-74 1 Питомий об'єм в ОН формі, см 3/г Повна статична обмінна ємність, мг екв/г Рівноважна статична ємність, мг екв/г Динамічна обмінна ємність, мг екв/л Осмотична стабільність, % Масова частка хлор у,мг/см 3 Вміст лугу мг екв/г Масова частка заліза, % Масова частка аніоніту в СО3 формі, % 2 3,0+0,3 не 6,0 Зразок, одержаний за діючою технологією 3 2,9 1,22 1,12 1020 91,5 0,35 0,0004 0,025 5,0 Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 4 3,0 1,25 1,12 1050 94,0 0,30 0,0002 0,020 0,5 5 3,0 1,30 1,15 1050 94,0 0,35 0,0002 0,020 1,0 6 2,9 1,20 1,0 1000 92,0 0,25 0,0002 0,020 0,5