Способ получения волокнистого ионита

Союз СоветскихСоциалистицескихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий) Авторы изобретени Институт общей и неорганической химии АН Белорусс и Институт ядерной энергетики АН Белорусской ССР 71) Заявител особак пионооб териалыи пище ачестве дкостей о высоки, а бменной емятся к измеия и сопроочными прова целевого лу- ен- на- вой ор- ли ющие рядом собой новые числу отноводные целвысокой гидменной емойкостью. яют в хромадля концентия тория, цеих техничесови, железа Извдержа щработкиными ксутствичевины сабы получения фос нистых ионитов пут озных материалов ф или их производными ых добавок, наприм нные свойства этих с стны сп их волоцеллюл слотами и различ Сорбцио форсом об- сфорв прир мо- орбенИзобретение относится к спчения волокнистых материалов сными свойствами. Подобные маходят применение в химическойпромышленности, медицине в кбентов для поглощения из жигазов различных катионов.Волокнистые иониты, обладаценных свойств, представляюти перспективные иониты. К ихсятся и фосфорнокислые произлюлозы. Последние обладаютрофильностью, достаточной обкостью, селективностью, огнестФосфаты целлюлозы приментографии, химическом анализерирования растворов и выделенрия, урана и других элементовких растворов, кальция из криз виноматериалов и т. и. ано 15.02.79, Бюллетеньликования описания 18,02.7 ОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОГО ИЮНИ тов в ряде случаев недостаточнизвестные способы повышения окости фосфата целлюлозы своднению условий фосфорилированвождаются нежелательными яобцессами, ухудшающими свойстпродукта.Наиболее широко используют для фосфорилирования целлюлозы фосфорную кислоту. При фосфорилировании применяют также азотсодержащие соединения - аммиак,10 мочевину и другие, употребляемые для нейтрализации фосфорной кислоты.Процесс состоит в пропитке целлюлозного материала водным раствором фосфорнойкислоты и мочевины следующего состава,весЯоФосфорная кислота 5 - 20Мочевина 10 - 50Вода До 100Пропитанный материал отжимают, высушивают и подвергают термообработке при120 - 200 С, преимущественно при 120 -150 С, в течение 20 мин, но не более 4 ч,а затем промывают и высушивают. В конечном продукте содержание связанного фосфора составляет 5 - 10 вес.о/о,(2)ОВЙ - О - Ра 3Следует отметить, что для достижения такого содержания связанного фосфора требуются очень жесткие условия обработки.Известно, что рост содержания фосфора происходит по мере увеличения температуры и времени термообработки. Однако одновременно наблюдается резкое снижение прочности целлюлозного материала из-за сильной деструкции,Известно также, что при этерификации целлюлозы фосфорной кислотой возможны три ряда производных ОН, 11 ОНО ОВ - О -В, - О- ГОН ОЕ где К - остаток целлюлозы.Соотношение этих структур в продукте определяется условиями реакции, в частности температурой и временем термообработки. При повышении температуры возможно образование структур 2 и 3, обуславливающих сщивку макромолекул целлюлозы. В свою очередь, обменная емкость фосфата целлюлозы определяется соотношением структур в ионите, причем наибольшей емкостью обладает образец со структурой .Следовательно, в жестких условиях обработки получается продукт с относительно высоким содержанием фосфора, но обменная емкость его невысока, а деструкция чрезмерна. С целью получения ионита с повышенной обменной емкостью и увеличения механической прочности ионообменных фильтров, фосфорилированную целлюлозу подвергают радиационно-химическому воздействию в присутствии стирола или винилацетата. Под воздействием радиации в спиртовой среде возможен переход структур 2 и 3 в структуру 1, Если же радиацией воздействовать на образец, помещенный в спиртовой раствор винильного мономера, то на волокне происходит также образование некоторого количества полимера, который при формировании слоев в условиях нагрева плавится, собираясь в узлы в местах пересечения волокон. При этом образуется прочный фильтровый материал с ионообменными свой ствами. В предлагаемом способе исходным целлюлозным материалом служит хлопковое волокно, фосфорилированное ортофосфорной кислотой и мочсвиной известным способом. 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Обменная емкость полученного фосфата целлюлозы, определенная по раствору едкого натра, составляет 2,09 мг экв/г.Из ионообменных волокон формируют холст, который помещают в спиртовой раствор мономера и облучают -лучами. В качестве мономеров используют стирол и винилацетат. После облучения холст высушивают и подвергают тепловой обработке. Полученный материал имеет обменную емкость в случае обработки стиролом 2,5 - 4 мг экв/г, а в случае обработки винилацетатом 2,8 - 3,7 мг.экв/г, Прочность полученного материала размером 200 Х 50 мм составляет 0,6 - 8 кг.Пример 1. Хлопковое волокно подвергают фосфорилированию. Для этого его пропитывают в водном растворе ортофосфорной кислоты и мочевины при концентрации их соответственно 200 и 310 г/л, затем отжимают и высушивают. Сухое волокно подвергают термообработке при 150 С в течение 30 мин и далее промывают водой и высушивают. Обменная емкость фосфата целлюлозы, определенная по раствору едкого натра, составляет 2,09 мг экв/г,Из полученного фосфата целлюлозы формируют холст с весом 400 г/м. Образец холста (размеры 80 Х 40 мм) помещают в кювету, заливают в нее раствор стирола в этаноле и устанавливают кювету в облучательную камеру так, чтобы плоскость холста была перпендикулярна потоку лучей. Доза облучения 0,5 Мрад, мощность дозы 65 р/сек. После облучения холст извлекают из кюветы, отжимают между листами фильтровальной бумаги, высушивают и определяют привес волокна.Часть этого холста подвергают тепловой обработке между двумя нагретыми пластинами при давлении 1,5 кг/см в течение 1 ч при 120 С. Определяют обменную емкость холста до и после термообработки.Результаты приведены в таблице, Из данных таблицы следует, что обменная емкость фосфата целлюлозы после радиационно-химической обработки увеличивается и с ростом содержания полимера также возрастает. Увеличение обменной емкости после тепловой обработки при прессовании связано с изменением структуры материала. До тепловой обработки, как показали микроскопические исследования, полимер покрывает часть волокон почти сплошным слоем, блокируя при этом часть ионогенных групп. При нагревании полимер плавится, собираясь в узлы, расположенные в местах пересечения волокон, и таким образом, освобождает ионогенные группы, благодаря чему возрастает обменная емкость.Для сравнения проводят радиационно- химическую обработку в аналогичных условиях немодифицированной хлопковой целлюлозы, а также целлюлозы, окисленной га508060 90 1,98 2,46 50 2,88 4,05 2,18 2,98 32 3,18 4,08 2,86 30 30 50 170 3,74 Составитель В. Мкртычан Редактор Л. Письман Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко Заказ 39952 Тираж 584 Подписное ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изОбретений и открытий3035, Москва, Ж, Раугнская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4зообразными окислами азота и содержащей карбоксильные группы (СООН). В первом случае образец после радиационно-химической обработки не имеет обменной емкости вообще. Во втором случае величина обменной емкости окисленной целлюлозы 2,2 мг экв/г после радиационно-химической обработки остается без изменений.Таким образом, полученные данные подтверждают тот факт, что сам полимер связующее не участвует в ионообменной сорбции волокном, а повышение обменной емкости фосфата целлюлозы достигается за счет процесса превращения фосфорсодержащих групп при обработке материала в форму, обеспечивающую большую обменную емкость (в частности, переход структур 2 и 3 15 в структуру 1). Зависимость обменной емкостиобработки винильными Формцла изобретенияСпособ получения волокнистого ионита на основе фосфорилированной целлюлозы, отличающийся тем, что, с целью получения ионита с повышенной обменной емкостью и Пример 2. Хлопковое волокно фосфорилируют, как описано в примере 1. Обменная емкость фосфата целлюлозы 2,09 мг экв/г. В качестве винильного мономера используют винилацетат. Радиационно-химическую об работку проводят, как в примере 1. Доза облучения составляет 0,41 Мрад, Полученные результаты приведены в таблице ( 4 и 5),Предлагаемый способ позволяет получать волокнистые фосфорсодержащие иониты с повышенной обменной емкостью в виде формоустойчивых фильтровых слоев заданной структуры. Применение этих сорбентов в химической и пищевой промышленности, в медицине позволяет повысить эффективность процессов сорбции, что приводит к несомненному экономическому эффекту. фосфата целлюлозы от условий мономерами увеличения механической прочности ионообменных фильтров, фосфорилированную целлюлозу подвергают радиационно-химическому воздействию в присутствии стирола или винилацетата.