Способ получения полимерных фильтрующих изделий

Государственный научно-исследователинститут по обогащению руд цветных(7) Заявит Й) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ФИЛЬТРУОЦ ИЗДЕЛИЙляционного формования изделий из растворов ацетилцеллюлозысинтезируют мембраны для обратноосмотического Фильтрования 1.Однако по этому способ но получитьобъемные прон изделия, а синтезируемыедают низкой Фильтрующей стью, которая реализуется при высоком давлении (свыше 50 ат).Известен способ получения пористыхполимерных материалов, заключающийся в спекании предварительно набухших в растворителе ионообменных, материалов с термопластическими полимерами 2.Однако этот способ технологически сложен и не позволяет получить объемные изделия заданной геометрической формы.Известен также более совершенныйспособ изготовления формованных полимерных изделий, который предусматривает сополимеризацию стирола с диу невозможицаемыепленки облапособносИзобретение относится к технологии изготовления пористых изделий,предназначенных для Фильтрации жидкостей и газов, и может найти применение в цветной металлургии, вхимической, медицинской и пищевойпромышленности, в приборостроениидля очистки сточных вод и в другихобластях промышленности.Осуществление многих высоко 1 Опроизводительных процессов связанос использованием специальных фйльтРующих изделий,Существующий ассортимент фильтрующих изделий не позволяет осуществ 1лять их надежный выбор с учетомтехнических требований и в соответствии с практическими задачами. Этообусловливает важность и актуальность разработок новых способов получения фильтрующих изделий. При этомширокие возможности открываются в ходе направленной функциональной переработки полимеров. Так, путем коагуский и пщ)вкткый еталЛЬв-АКд "ВМоф "30 3 929 б 4винилбензолом в среде тетралиновогораствора полиолефина, Получающаясясмесь полиолефина с мелкодисперсными стиролдивинилбензольными частицами подвергается формованию при 5180 С с удалением высококипящегоорастворителя 3.Поскольку в основе формования лежит процесс удаления растворителя,известный способ не обеспечивает 10пОлучения объемных изделий, этотспособ наиболее пригоден для прядения волокон диаметром О, 1 ммЦель изобретения - получениефильтрувщих изделий заданной геометрической формы с регулируемыми параметрами селективной проницаемостии упрощение технологии процесса формования.Цель достигается тем, что согласно щспособу получения полимерных фильтрующих изделий, путем трехмерной полимеризации виниловых мономеровв растворителе в присутствии инициатора радикального типа сополимеризацию проводят в герметичных формах .в статических условиях при массивном соотношении растворителя и суммымономеров, равном 0,8-1,8:1 соответственно,при 20-90 С,В готовое фильтрующее полимерноеизделие могут быть введены ионообменные группы известными химическими приемами сульфированием, фосфорилированием, хлорметилированиемс последующим аминированием и др) .Сущность предлагаемого способасводится к проведению трехмерно-полимерообразующих процессов в герметичных формах в статических условиях при фазовом выделении структурируемых компонентов в аиде сферических частиц с последующей агломерацией выделенных сферических частицв непрерывный пространственный каркас. Фазовое выделение структурируемых компонентов в виде сферических частиц осуществляется в определенном температурном режиме, в присутствии соответствующего типа и50количества растворителя, когда трехмерно-полимерообразующая система, переходя в студнеобразное состояние, полностью и однородно, равномерно заполняет исходную герметичную фор 55му в которой осуществляется процесс,Тип растворителя подбирается та-ким образом, чтобы он после проведе 8 фния полимерообразующих реакций полностью включался в структуру за счет собственного объемного пространства при одновременном развитии максимально возможной поверхности контакта с синтезируемым трехмерным полимером.При оптимальном типе растворителя переход из жидкого состояния в твердое в связи с проведением реакции пространственного сшивания происхо" дит без изменения макроскопической формы, объема, геометрических размеров, заданных для исходной реакционной смеси. Последнее обусловливается тем, что образующийся трехмерный полимер выделяется в виде глобул, контактно сцепленных между собой. Контактно сцепленные глобулы организуют пространственный каркас, обладающий свойствами прочного твердого тела и имеющий внутренний объем, равный объему используемого количества растворителя. Ясно, что должна иметь место тенденция к увеличению проницаемости полимерных фильтрующих изделий, их среднего размера пор с возрастанием используемого количества растворителя.Другим регулятором селективной проницаемости служит химическая природа полимеров, в зависимости от которой фильтрующее изделие проницаемо либо к гидрофобным жидкостям - в том случае, когда в качестве мономеров используют углеводороды (стирол, дивинилбензол), либо к воде и водным растворам - в том случае, если полимер содержит гидрофильные группы,Кроме того, присутствие в полимерном материале фильтрующего иэделия ионообменных или комплексообразующих групп позволяет использовать фильтры в качестве ионообменных мембранПрименение предложенных фильтрующих иэделий в водоподготовке, гйдрометаллургии и других областях открывает новые возможности создания высокоэффективных технологических схем. Использование ионообменных фильт. рующих элементов позволяет в десятки раз интенсифицировать сорбционные процессы, так как при их осуществлении практически снимаются кинетические ограничения скорости процесса.П р и м е р 1. 8 312 мл изооктана растворяют 8,8 г перекиси бензоила, 182 г свежеперегнанного стирола, 36 г очищенного от ингибитора и вы9 9сушенного над хлористым кальциемдивинилбензола. Полученный растворзаливают в межтрубное пространствогерметично закрывающейся фторопластовой формы. Форма представляет собойстакан с внутренней шлифованной поверхностью, высотой 120 мм и внутреннимдиаметром 112 мм, в который коаксиально вставляется другой стакан с внешней шлифованной по оверхностью и внешним диаметром 74,5 ммЗаливаемую реакционную смесь нагревают до 85 ОС и выдерживают при этойтемпературе в течение 6 ч в Форме вусловиях ее герметизации. После ох- илаждения из формы извлекают изделиев виде трубы высотой 101 мм, толщиной фильтрующих стенок 18,7 мм и коэффициентом проницаемости 1,6 10 4 см.Это иэделие использовали в качестве щнасадки в Фильтровальном элементе,обеспечивающем прохождение очищаемого раствора в направлении от наружной поверхности трубы в ее внутреннююполость, а регенерирующего раствора рюиз внутренней полости к наружнойповерхности.Фильтрацией через полученное изделие очищали керосин и масла отвзвешенных твердых частиц, при этом звна фильтрующей поверхности эффективно задерживаются частицы размером.5 мкм и выше. При напоре2 и вод,ст. обеспечивается прохождение через фильтр 55 л/ч очищаемого раствора. Регенерация фильтраосуществляетсяпромывкой фильтрапутем изменения направления потокараствора, при этом отфильтрованныйтвердый осадок отслаивается с Фильтрующей поверхности,Полученное изделие, будучи высокопроницаемым полимерным материалом полистирольного типа, легко подвергается химической активации с введением различных ионогенных и селективных группировок. Например, при обработке изделия 1,0 л О, 8 Ф-ного раствора сернокислого серебра в концентрированной (д =1,835) серной кислооте при 80 С в течение 10 ч в немфиксируются сульфокислотные группировки в количестве 2, 1 г-экв/л.фильтрованием через такое изделиераствора содержащего 80 мг/л55.медирН 4, 5), полностью очищалосьот меди до 0,05 мг/л) 300 л раствора при удельной скорости пропускания 250 уд,об/ч, С помощью стандарт 2 648 6ного гранульного ионита КУ"8 соот"ветствующие показатели очистки достигались лишь при скорости пропус"кания очищаемого раствора через колонку 10 уд, об/ч.Для подтверждения возможности регулирования параметров Фильтрующихизделий путем изменения типа растворителя приводится пример осуществления сополимеризации стирола с дивинилбензолом с использованием амиловогоспирта, обеспечивающего более эффективные контактные сцепления междуглобулами, что позволяет получать прочные изделия.П р и м е р 2, В 206 мл амилового спирта растворяют 1,1 г перекисибензоила, 70 г свежеперегнанного стирола 42 г дивинилбензола, очищенного от ингибитора и высушенногонад хлористым кальцием, Полученныйраствор заливают в межтрубное пространство каждой из десяти герметично закрывающихся форм, изготовленныхиз полиэтилена высокого давЛения.Форма представляет собой пробиркувысотой 1 ФО мм и внутренним диаметром 19,2 мм, в которую коаксиально1 вставляется трубка с внешним диаметром. 7,0 мм. Заполненные герметизированные формы прогреваются до 80 С ивыдерживаются при. этой температурев течение 12 ч, после чего из формизвлекаются 10 изделий со следующими параметрами: высота 130 мм, внешний диаметр 19,1 мм, внутренний диаметр 7,1 мм, коэффициент проницаемости 9,5 10 см с .П р и м е р 3 В 339 мл смеси амилового спирта, толуола и воды приих весовом соотношении 12:6:1 растворяют 103 г 2-метил-винилпиридина, перегнанного в токе азота над гранулированным КОН при 70 С/12 мм рт.ст.ои 134 г хлорметилированной толуолформальдегидной смолы элементногосостава, : С 707; Н 6 5, С У 21,8,О 1,О, со средним молекулярным весом 298.Раствор перемешивают при 50 Сов течение 2 ч, охлаждАют до 28 Си выливают в межтрубное пространство герметично закрывающейся фторопластовой формы. Форма представляет собой стакан с внутренней шлифованной поверхностью, высотой 120 мми внутренним диаметром 112 мм, в который коаксиально вставляется другойстакан с внешней шлифованной поверх929648 Формула изобретения Составитель В.МкрычанТехред М, Тепер Корректор С,Шекмар Редактор О.Половка Заказ 3409/32 Тираж 512ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ностью и внешним диаметром 74,5 мм.Реакционную смесь выдерживают при28 С в форме в течение 75 ч и прио80 С в течение 6 ч в условиях гермеотизации формы, После охлаждения 5до комнатной температуры из формыизвлекают изделие высотой 103 мм,толщиной фильтрующих стенок 18,7 мми коэффициентом проницаемости7,1 1 О см с.оЧерез изделие пропускали цианистый раствор, полученный при выщелачивании руды Куранахского месторождения и содержащий мг/л: золото 2,7,серебро 0,55, медь 3,5; цинк 4,0; 15цианиды свободные 73, 0; рН 10,5 соскоростью 300 уд.об/ч. Получено175 л фильтрата составамг/л: золото О, 18, серебро 0,01; медь 2,6,цинк 3,6 ф цианиды свободные 71,9; рН 2010,5. Регенерацию фильтра осуществляли путем обработки его 0,7 н раствором тиомочевины в 83-ной сернойкислоте при удельной нагрузке5 уд. об,/ч с получением 1 л раствора, содержащего 0,44 г/л золота.Для сравнения синтезировали иднитаналогичного типа в виде частиц размером 0,6-1,5 мм. В данном случае,проводя сорбцию золота при различ" звных удельных нагрузках, устайЬвили,что получение 175 л фильтрата состава, достигаемого с помощью соответствующего предлагаемому спосоЬу изде"лия, обеспечивается лишь при скорости пропускания 5 уд.об./ч. При удельЭ 5 ной нагрузке 300 уд.об/ч отмечался немедленный 723-ный проскок золота.Вместе с этим регенерация зерненного слоя ионита сопровождается разбавлетнием элюата по золоту: максимальнодостигаемая концентрация золота в элюате составляла 0,23 г/л. 1. Способ получения полимерныхфильтрующих изделий путем трехмерной полимеризации виниловых мойомеров в растворителе в присутствии инициатора радикального типа, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюполучения фильтрующих изделий, заданной геометрической формы с регулируемыми параметрами селективной проницаемости, упрощения технологии процесса Формования, сополимеризациюпроводят в герметичных формах в статических условиях при массовом соотношении растворителя и суммы мономеров, равном 0,8-1,8:1 соответственно,при 20-90 С.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с.я тем, что в фильтрующее полимерное изделие вводят ионообменные группы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент.США У 3133132, кл.264-49опублик. 12,05.64.2. Авторское свидетельство СССРУ 615101, кл. С 08 Ю 5/20,С 08 Ю 9/24, 11,08.76,3. Патент ФРГ У 2237953кл. С 08 Е 25/04, опублик, 28.04.77