Способ получения ионообменного материала

п 1 6 ООИ 6 Сава Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 05.05.76 (21) 2357048/23-0 присоединением заявкисударственный комите 3) Приоритет3) Опубликовано 30,03.78. Бюллетень125) Дата опубликования описания 30.03.78 Совета Министров СССРпо делам изобретений. Л, Безбородко, Б. И. Ревут и О, Г, Усьяров офизический научно-исследовательский инстит 71) Заявитель ТЕРИА 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНООБМЕННО плавающего вышенной пзотношению к цам (грязесманпя в тироль- олистиот 10 - серной : 20 до пользо о поли нного ествля шенин яа от Изобретение относится к способу получения полимерных фильтрующих материалов, используемых при очистке воды и при обработке промышленных сточных вод.Известны способы получения полимерных материалов, используемых в качестве адсорбентов, например, в виде частиц полимера, обработанных поверхностно-активными или ,смачивающими агентами 1.Использование таких адсорбирующих материалов в качестве фильтрующих при очистке больших объемов воды и промышленных сточных вод неэффективно, так как модификация поверхностно-активными или смачивающими агентами является обратным процессом и тре. бует весьма частого обновления вследствие десорбции молекул с поверхности.В последние годы широкое применение по,лучил плавающий фильтрующий материал, состоящий из вспененных гранул полистирола 2.Такие фильтрующие материалы обеспечивают высокую эффективность и рентабельность при очистке больших масс воды и обра 5 отке промышленных сточных вод.Однако эти плавающие фильтрующие загрузки, имея небольшой отрицательный заряд, не обладают высокой избирательной способностью по отношению к отрицательно заряженным частицам, какими являются глины,гуминовые вещества и многие составляющие промышленных сточных вод. Кроме того, п по отношению к положительно заряженным частицам загрязнений избирательная способ ность гранул вспененного полистирола не яьляется оптимальной.Известен способ химической модификациигранул полимеров с целью придания им понообменных свойств, например сульфированпем 10 сшитых сополимеров стирола 3. Сульфнрование производят концентрированной серной кислотой при 60 - 80 С 2 - 10 ч с избытком реагента по отношению к сшитому полпстпролу. Использование полученных ионптов в ка честве фильтрующпх материалов является нерента 5 ельным вследствие их низкой грязеемкости и высокой стоимости. Цель изобретения - синтез 20 фильтрующего материала с по бирательной способностью по электрически заряженным част кости). Достигается это за счет ис качестве исходного полимерног ного материала гранул вспене рола и сульфирование осущ 20 мин при объемном соотно кислоты и гранул полистиро 30 1: 10.Заказ 365/10 Изд, М 316 Тираж 655 Подписное 1-1 ПО Сапунова, 2 Типография пр. 3Сульфирование осуществляют концентрированной серной кислотой при 60 - 80"С в присутствии катализатора. Благодаря поверхностному химическому модифицированию, гранулы вспененного полистирола приобретают высокую избирательную способность по отношению к электрически заряженным частицам загрязнений: фосфатам, глинам, гуминовым веществам и др,11 лавающий фильтрующий материал, получаемый из вспененных гранул полистирола, обладает правильной геометрической формой и легко образует плотную упаковку. Такая простота и правильность формы делает этот материал очень удобным в эксплуатации, Кроме того, внешний слой гранул имеет сильно развитую поверхность, благодаря чему возможен хороший контакт с частицами загрязнений. Большая часть химических воздействий нарушает либо правильность геометрической формы, либо поверхностную микроструктуру, 1 акие изменения существенно влияют на фильтрационные свойства плавающих загрузок, так как ухудшаются адгезионные и гидравлические параметры таких фильтров.В случае проведения реакции сульфировапия вспененных гранул полистирола в течение менее 10 мин, например В течение 9 мин и менее, не удается получить в достаточной степени сульфированный полистирол, что отражается в незначительных отличиях фильтрационных (адгезионных) характеристик полученных гранул полистирола от исходного необработанногоо полистирола.11 ри длительности процесса более 20 мин (например при 22 мин и более) начинаются явления нарушения поверхностной микроструктуры, гто явление приводит к резкому ухудшению гидравлических параметров плавающей загрузки (быстрому росту гидравлических сопротивлений - росту потери напора, а такое явление непосредственно отражается на производительности фильтра).При обьемном соотношении кислоты к полистиролу менее 1; 20 (исследовали соотношение 1: 21 и менее) процесс сульфирования идет чрезвычайно медленно (после 25 мип1 сульфированию подвергается примерно часть исходного полистирола).В случае же объемного соотношения кислоты к полистиролу более 1: 10 (например 1: 9 и более) происходит образование на поверхности гранул гелеобразного слоя. Это делает подобную загрузку непригодной для фильтрования.П р и м е р 1, Сульфированию подвергают вспененные гранулы полистирола марки ПСВ-Б (полистирол вспенивающийся - бисер), фракции с размерами частиц 1 - 1,5 мм. При этом 2 л вспененных гранул полистирола обрабатыва 1 от 100 мл серной кислоты 15 мин, Полученные поверхностно сульфированные гранулы полистирола загружают в фильтрующую колонку высотой 40 см и диаметром 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 00 65 35 мм. Через колонку в течение 3 ч пропускают 5 л воды с включениями бентонита, концентрация которых составляет 200 мг/л. При этом извлечение бентонита с помощью поверхностно сульфированных гранул вспененного полистирола составляет 67%, а при контрольной проверке - с использованием немодифицированных вспененных гранул полистирола - только 17%. Следует отметить, что загрузка из вспененных гранул модифицированного полистирола имеет такие же гидравлические характеристики (рост потери напора), как и гранулы необработанного полистирола.П р и м е р 2. Сульфированию подвергают вспененные гранулы полистирола марки ПСВ-Б, фракции с размерми частиц 1 - 1,5 мм. При этом 2 л вспененных гранул полистирола обрабатывают 134 мл серной кислоты 10 мин. Полученные поверхностно сульфированные гранулы полистирола загружают в фильтрующую колонку высотой 40 см и диаметром 35 мм. Через колонку в течение 3 ч пропускают 5 л воды с включениями бентонита, концентрация которых составляет 200 мг/л, Извлечение бентонита с помощью поверхностно сульфированных гранул вспененного полистирола составляет 68% и не наблюдается изменение гидравлических характеристик по сравнению с гранулами необработанногоо полистирола.Для сравнения фильтрующую колонку загругкают гранулами катионита КУ-8 (прототип) с диаметром гранул 1 - 1,2 мм и через них пропускают воду, содержащую включения бентонита, концентрация которых составляет 200 мг/л. При этом степень извлечения бентонита 11%. Гидравлические сопротивления этой загрузки в начале опыта больше, чем у загрузок из необработанных гранул вспененного полистирола на 96% и быстро растут, так что на фильтрование 1 л воды потребовалось 25 ч.Формула изобретения Способ получения ионообменного материала путем сульфирования концентрированной серной кислотой при 60 - 80 С гранул полистирола, отличающийся тем, что, с целью получения плавающего фильтрующего материала с повышенной избирательной способностью к электрически заряженным частицам, в качестве исходных гранул полистирола используют гранулы вспененного полистирола и сульфирование осуществляют в течение 10 - 20 мин при объемном соотношении серной кислоты и гранул полистирола от 1: 20 до 1: 10.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Г 1 атент США3568846, кл. 210 в 5, опублик, 1971.2, Патент Англии1305399 кл, В 01 Р, опублик. 1973.3. Салдадзе К, М. и др. Ионообменные высокомолекулярные соединения. М 1960, с. 64.