Способ получения катионита

Всосова ватт я таус, . ";ахчоотти " :191 с;: с, ,стсГ с ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11 566763 Стоют СЮВетсттитт СОцйьпмстммеските Республик(51) М. Кл. С 01 В 31/16С 081 5/20 Госуирстееииый комитетСовета Мииистров СССРео делам изобретеиийи открытий(72) Авторы изобретения В. А, Проскуряков, В. И. Яковлев, И. Д. Чешко, Р, Х, Кутуев и Н. Д. Смирнова Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им, Ленсовета(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОНИТА 1Изобретение относится к области химии и технологии ионообменных материалов - катионитов, применяемых для выделения и разделения химических элементов, для очистки сточных вод, в качестве катализаторов в ряде органических синтезов и т, д. Известны способы получения катионитов на основе каменных и бурых углей сульфированием их концентрированной сернои кислотой или олеумом при температуре 100 С и выше 1Однако такие катиониты имеют низкую обменную емкость (2 - 3,6 мг экв/г) и малую химическую стойкость в щелочных растворах,Известны способы получения сульфокатионитов на основе синтетических полимерных материалов,Наиболее распространенным методом полу. чения катионитов конденсационного типа яв. ляется конденсация парафенолсульфокислоты с формальдегидом, Так получают отечественные полифункциональные катиониты марок КУи МСФ-З, Для синтеза промышленных катионитов полимерного типа наиболее широко применяют сополимеры стирола и диви. нилбензола. Исходные мономеры, взятые в заданных. соотношениях, полимеризуют и за. тем сульфируют серной кислотой или олеумом 2Синтезированные катиониты на основе синтетических смол обладают высокими ионообменными характеристиками, но многократно превосходят сульфоугли по стоимости.5 Из известных способов получения катионитов наиболее близок к предлагаемому способу по исходному сырью способ получения катионитов путем сульфирования олеумом или хлорсульфоновой кислотой горючих слан цев, суспензированных в инертной жидкостипри 20 - 40 С и длительном времени контакта (16 час) 12.Получающийся катион ит имеет низкуюионообменную емкость, которая не превышает 15 1,683 мг экв/г.Целью изобретения является повышение обменной емкости и химической стойкости кати.онита.Это достигается тем, что исходное сырье, - 20 горючий сланец или его малозольный кон.центрат обрабатывают сульфирующим реаген том при температуре 100 в 1"С.Горючий сланец может содержать от 20%и выше органической массы, а его малозоль 26 ный концентрат может быть получен методомфлота ции.В качестве сульфирующего реагента используют серную кислоту плотностью 1,83 и выше. Повышение температуры способствует 30 увеличению обменной емкости целевого про.Основное сырье Катиоиит СОЕ по 0,1 н. ИаС 1Т, С 1,8 - 2,2 4,5 - 5,1 л-Фенолсульфокислота формальдегидп-Хлорбеизолсульфокислота,формальдегидКаменный и бурый уголь Прибалтийский горючиЙсланецКероген То же КУ1,8 4,3 МСФ0,8 - 1,01,44 2,5 - 3,03,88 Сульфоу голь Сульфированный кероген 130 100 130 160 180 130130 160 1,0 1,1 1,2 1,4 1,8 1,1 3,2 4,0 5,9 4,85 4,81 5,35 То же Кероген То же дукта, Однако применение температуры выше 180 С нежелательно, так как при этом снижается выход целевого продукта и происходит в значительных размерах смолообразование.По предлагаемой технологии измельченный горючий сланец или его концентрат суспензируют в сульфирующем реагенте при указанной температуре в течение 1 - 3 час. Подготовка полученного катионита заключается в отмывке его от серной кислоты водой с последуюцей сушкой при температуре до 105 С.Ионообменные характеристики синтезированных, а также некоторых промышленных катионитов приведены в таблице.Пример 1, 5 г измельченного прибалтийского горючего сланца (содержание органической части 30%, золы - 52,7 о , СОя карбонатов - 17,3(суспендируют в 80 мл серной кислоты (с 1=1,84) при температуре 130"С в течение 1 час.По окончании опыта катионит отфильтровывают, промывают дисталлированной водой до нейтральной реакции по метиловому оранжевому и высушивают при 105 С. Получают 4,82 г катионита (76,5% от загрузки). Его полная обменная емкость (ПОЕ) (по 0,1 н, ХаОН) составляет 3,88 мг экв/г, а СОЕ (по 0,1 и. МаС 1) - 1,44 мг экв/г. Катионит практически нерастворим в щелочных растворах.П р и м е р 2, 20 г малозольного концентрата прибалтийского горючего сланца, содержащего органической массы 70 , золы 22,7/, и Характеристики синтезированных по предлагаемому составу активных групп) катиСинтезйровайный по предлагаемому спосо бу полифункциональный катионит значительно превосходит сульфоугли как по обменной емкости, так и по химической стойкости в ще. лочных растворах, По величине обменной ем. кости катион ит равен обменной емкости 4СО 2 карбонатов - 7,3%, суспензируют в 80 мл серной кислоты (д=1,84) при температуре 100 С в течение 1 час. По окончании опыта катионит отфильтровывают, промывают би дистиллированной водой до нейтральной реакции по метиловому оранжевому и высушивают при 105 С, Получают 21,2 г катионита (106,2/, от загрузки). ПОЕ (по 0,1 н. КаОН) составляет 3,2 мг экв/г, а СОЕ (по 0,1 н.10 1 чаС 1) - 1,0 мг экв/г. Катионит практическинерастворим в щелочных растворах.При увеличении продолжительности обработки Н 2504 до 3 час ПОЕ катионита возрастает до 4,1 мг экв/г, а СОЕ по сильнокис лотным группам - до 1,2 мг экв/г.Пример 3. По примеру 2 при температуре 180 С и загрузке 12,0 г получают 10,3 г катионита (85,8% от загрузки). ПОЕ (по 0,1 н.1 ЧаОН) равна 5,9 мг экв/г, СОЕ (по 0,1 н, 20 1 чаС 1) - 1,0 мг экв/г.П р и м е р 4. 5,0 г керогена, содержащего органической массы 89,27%, золы - 9,15%, СО, карбонатов - 1,58%, суспендируют в концентрированной серной кислоте в течение 25 1 час при температуре 130 С. Получают катионит с выходом 5,4 г (108,0% от загрузки), Г 1 ОЕ (по 0,1 н. ХаОН) равна 4,81 мг экв/г, а СОЕ (по 0,1 н. ИаС 1) - 1,8 мг экв/г.Г 1 ри мер 5. Г 1 о примеру 3 при температу ре 160"С получают катионит с выходом 4,6 г(92,0% от загрузки). ПОЕ (по 0,1 н. ИаОН) составляет 5,35 мг экв/г, а СОЕ (по 0,1 н.1 ЧаС 1) - 1,1 мг экв/г.способу и некоторых промышленных (аналогичных по онитов представлены в таблице. 6 О сульфоКатйонйтой йа осноЬб си 1 нтетиМсКйх смол (см, таблицу), но значительно дешевле их, Кроме того, упрощается технология и снижаются затраты на производство катио. нита.655 В 6763 Составитель Г, Русских Техред М. Семенов Редактор Т. Никольская Корректор Л. Брахнина Заказ 1882/7 Изд. Мо 644 Тираж 671 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4,5Типография, пр. Сапунова, 2 Существенное значение имеет возможность расширения сырьевой базы производства катионитов,Формула изобретения1. Способ получения катионита путем обработки горючего сланца сульфирующим агентом, отличающийся тем, что, с целью повышения обменной емкости и химической стойкости катионита, обработку проводят при 100 в 1 С. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что в качестве горючего сланца используютего мал озол ьный кон центр ат. 5 Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе1. Салдадзе К. М., Пашков А. Б., Титов В, С. Ионообменные высокомолекулярныесоединения. М., 1960.10 2. Патент США2858333, кл. 260 в 5,опублик, 1958,