Способ получения катионитов

О П И С А Н И Е (11568263ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 18,12.74 (21) 2085045/05 С 08 Г 212/ С 08 Г 8/3 С 085 5/2 и с присоединением Государственныи комитет СССР) СПОСОБ П 1Изобретение касается получения фосфорсодержащих катионитов, предназначенных для сороции, разделения и выделения катионов металлов первой группы, а также некоторых тяжелых металлов.Известен способ получения катионита сфосфоновыми и нитрогруппами нитрованием фосфоновокислотного стиролдивинилбензольного катионита смесью концентри,рованных серной и азотной кислот. Введение нитрогруп 1 п в структуру фосфоновокислотного катионита увеличивает степень ионизации фосфоновокислотных групп по сравнению с этим показателем исходного катионита и тем самым способствует повышению обменной емкости в нейтральных и кислых средах, Нитрованный фосфоновокислотный катионит может использоваться для селективного извлечения ионов калия из кислых и нейтральных растворов, поскольку наличие нитрогрупп в катионите повышает сродство к ионам калия по сравнению со сродством к ионам натрия,Однако известный способ имеет сущестственные недостатки. Так, синтезированные по этому способу катиониты содержат в своей структуре 0,5 - 1,0 мг экв/г фенольных груманн, образующихся в результатевоздействия на катионит нитрующей смеси. Кроме того, происходит значительное развинил бензольных сшивающих Так, катиониты с низкой стеки ( 2% дивинилбензола)растворимость в щелочных ование по известному способу фосфонистыми группами прикислению до фосфоновых, что снижает обменну ю емкость, ю процессом дефосфорилирорушение дифрагментов.пенью сшивприобретают5 средах. Нитркатионита сводит к их означительнообусловленну10 ванияЦель изобсов окислитеповышения ищения технол ключение процесукции катионитов, й стойкости, упроре ения - и л ной дест х химическ огии. Это достигается путем исключения окисляющего воздействия азотной кислоты в процессе нитрования. По предлагаемому способу нитрование проводят смесью концентрированных кислот или ангидридов кислот (например концентрированной серной кислоты) и нитратов щелочных металлов, например калия. Замена концентрированной азотной кислоты нитратом калия позволяет контролировать количество нит,рующего реагента и тем самым степень нитрования. Замена концентрированной азотной кислоты нитратом калия дает возможность упростить технологический про цесс, устранить коррозию аппаратуры, сни568263 Формула изобретения Составитель Г. РусскихТехред А, Камышникова Корректор Е. Хмелева Редактор Л, Письман Заказ 2630/б Изд.130 Тираж 590 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Типография, пр, Сапунова, 2 зить взрыво- и пожароопасность производства.По предлагаемому способу нитрованиепроводят смесью концентрированной серной кислоты и нитрата калия при температуре 0 - 20 С, расход нитрата калия на 1 гфосфоновокислотного катионита 2 - 8 г взависимости от содержания дивинилбензола и строения матрицы исходного катионита, расход серной кислоты около 10 - 15 г 10на 1 г исходного катионита,Показателем, свидетельствующим о снижении деструктивных и окислительныхпроцессов при получении катионитов с фосфоновыми и нитрогруппами, служит коэффициент набухания (Кнао), значение кото,рого при нитровании смесью серной кислоты и нитрита калия снижается в 2 раза посравнению с этим показателем нитрованияпо известному способу (для сшивки 5/одивинилбензола).По предлагаемому способу можно проводить нитрования катионитов с фосфонистокислотными группами без их окисленияв фосфоновые группы, причемпомимо кон,центрированной серной кислоты, можноприменять ортофосфорную, ледяную уксусную и др, кислоты и их ангидриды. В качестве нитрующего агента, кроме нитратакалия, можно использовать нитраты литияи натрия.П р и м е р 1. 10 г фосфоновокислотногокатионита (содержание дивинилбензола5 ц/о, обменная емкость по 0,1 н, растворуИаОН 8,5 мг экв/т) загружают в колбу,снабженную мешалкой и термометром, заливают 40 мл концентрированной сернойкислоты, а затем при перемешивании добавляют смесь 50 г нитрата калия и 70 млконцентрированной серной кислоты, следяза тем, чтобы температура реакционнойсмеси не превышала 20 С. Реакционнуюсмесь выдерживают при перемешивании 4 ч,выгружают в 80 о/о-ную серную кислоту иотмывают катионит водой, постепенно понижая концентрацию серной кислоты. Полученный катионит стандартизуют в циклеХа+ - Н+, отмывают до отсутствия С 1 -иона в фильтрате, высушивают и анализируют. Содержание К в полученном катионите 6,1%, обменная емкость яо 0,1 н. раствору ИаОН 7,0 мг экв/г, Кнао 3,5 мл/мл,П р и м ер 2, 10 г катионита по примеру 1обрабатывают по примеру 1 с той разницей, что снижают расход нитрата калия до2 г/г исходного катионита. Содержание Ив полученном катионите 5,3%, обменнаяемкость по 0,1 н. раствору ИаОН 7,2 мгэкв/г Кнао 3,0 мл/мл.Пример 3. 5 г фосфонистокислотногокатионита, полученного фосфорилированием треххлористым фосфором в присутствиибезводного хлористого алюминия макропористого сополимера стирола с 20/, дивинилбензола (80% октана в качестве порообразователя) и последующим гидролизом(содержание Р 12,8 о/ обменная емкостьпоМаОН 4,2 мг экв/г), обрабатывают нитрующей смесью, состоящей из 10 г нитратакалия и 50 мл 96%-ной серной кислоты,при 0 С в течение 24 ч. Полученный продукт отфильтровывают, обрабатывают последовательно водой, 5%-ным растворомИаОН, водой, 5%-ным,раствором НС 1 и водой, высушивают и анализируют. Обменнаяемкость по МаОН 5,5 мг экв/г, содержаниеР 9,9/о, И 7,0/о. Содержание фосфонистокислотных групп 52% от общего количества фосфорсодержащих групп,П р и м е р 4, 1 г катионита с фосфонистокислотными группами обрабатывают нитрующей смесью, состоящей из 1,4 г нитратанатрия и 30 мл полифосфорной кислоты,при 75 чС в течение 10 ч. Далее продуктобрабатывают по примеру 3. Обменная емкость по КаОН 6,5 мг экв/г, содержащаяР 10,8/о К 3,9% 1. Способ получения катионитов путем нитрования стиролдивинилбензольното фосфорсодержащего катионита, о т л и ч а ющ и й ся тем, что, с целью исключения процессов окислительной деструкции катионитов, повышения их химической стойкости, а также для упрощения технологии, нитрование проводят смесью концентрированных кислот или ангидридов кислот и,нитратов щелочных металлов.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащего катионита используют катионит с фосфонистокислотными группами,