Способ получения высокопроницаемые к хлорид-иону анионообменных мембран

 

Использование: получение анионообменных мембран для электродиализа. Сущность изобретения: формование мембраны из раствора полимера общей формулы: где = 40 - 70 мол.%; R1 = - CH3 или - C2H5, . 1 табл.

Изобретение относится к способу получения высокоселективных анионообменных мембран (АМ) и может быть использовано в химической промышленности.

Мембраны такого типа являются основным компонентом электродиализных устройств, позволяющих под действием тока производить обессоливание солоноватых вод и морской воды, очистку сточных вод, концентрирование, выделение солей и другие процессы.

Предложено большое число способов получения АМ. К их числу следует отнести методы, включающие использование полиэтилена (ПЗ) и анионообменных смол на основе полистирола, содержащих триметиламмонийную группу, их смешение в порошкообразном состоянии и вытяжку пленки при температуре плавления ПЭ [1] Известен способ получения АМ, селективных к одновалентным анионам, заключающийся в формовании из полимера, содержащего галогенметильные группы (ГМГ), обработкой полученной мембраны катализатором Фриделя Крафтса для защиты части ГМГ от кватернизации аминами с последующей обработкой мембраны третичным амином с целью кватернизации остальной части ГМГ. Исходную мембрану получают сополимеризацией мономера, содержащего ГМГ, с дивинилом, диеном или диакрилатом. Мономерной смесью пропитывают ткань, которую наматывают с разделяющей пленкой в рулон и полимеризуют смесь при нагревании [2] Способ получения сложен и многостадиен.

Высокая избирательность АМ в ряду анионов Cl- и SO24-, т.е. высокая проницаемость их для Cl- в сравнении с SO24- (т.е. ) особенно важна при электролизе морской воды, в которой присутствуют как ионы (Cl- и SO24-), так и катионы (Ca2+, Mg2+). В случае использования АМ с высокой проницаемостью по Cl- уменьшается вероятность отложения CaSO4 на мембране, что увеличивает срок их службы и снижает энергозатраты при электродиализе.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому способу получения высокопроницаемых к хлорид-иону в сравнении с сульфат-ионом АМ является способ, включающий изготовление АМ из пленкообразующего полимера с катионными группами (каландрирование сополимера бутадиен-2-метил-5-винилпиридина с сажей, тепловая обработка для сшивания и алкилирование) с последующим нанесением путем погружения пленки последовательно в растворы м-фенилендиамина и формальдегида и затем высушивание [3] Таким способом удается изготовить АМ с 0,09 0,14.

Однако этот способ характеризуется следующими недостатками: для увеличения срока службы АМ в электродиализаторе и снижения энергозатрат необходима более высокая проницаемость по Cl-, чем по SO24-;; многостадийность процесса модификации усложняет технологию их изготовления и приводит к получению АМ с сильно различающимся параметром.

В данном изобретении предлагается способ получения АМ, позволяющий увеличить их проницаемость к хлорид-иону по сравнению с сульфат-ионом.

Сущность изобретения состоит в том, что получение высокопроницаемых к хлорид-иону по сравнению с сульфат-ионом анионообменных мембран осуществляют из пленкообразующего полимера с катионными группами полиарилен-изо-фталамида, содержащего 40 70 мол. изофталамидного фрагмента из 5(6)-амино-2(4'-аминофенил)-N[(-триалкиламмоний)этил]бензимидазола.

Процесс получения высокоселективных АМ осуществляют следующим образом.

Готовят 10 18 мас. раствор полиамида в ДМФА (ДМАА, N-метилпирролидоне), фильтруют и отливают на зеркальной поверхности стеклянной пластинки. Пленку высушивают при комнатной температуре, а затем под вакуумом при 70 90oC.

В качестве пленкообразующего полимерного материала с катионными группами используют ароматический полиамид, получаемый реакцией поликонденсации 5(6)-амино-2(4'-аминофенил)-N[(b-триалкиламмоний)этил] бензимидазола (АФБ) с хлорангидридом изофталевой кислоты в присутствии других известных диаминов: м-фенилендиамина (ФД), 4,4'-диаминодифенилового эфира (ДФЭ) или 4,4'-диаминодифенилметана (ДФМ). Сополимеры имеют следующее строение:
где R1-CH3 (АФБ-метил)
-C2H5 (AФБ-этил)

Следующие примеры иллюстрируют предложенный способ.

Пример 1. 5 г сополимера с 40 мол. (при R1-метил ) растворяют в 35 мл ДМФА, фильтруют и отливают на стеклянную пластинку. После сушки на воздухе (трое суток) и под вакуумом (70o)C в течение 12 ч получают пленку толщиной 32 мкм. Число переноса в растворе NaCl (0,1 N NaCl с одной стороны и 2,0 N NaCl с другой стороны мембраны) определяют методом ЭДС.

Поверхностное удельное сопротивление АМ определяют в 0,1 N NaCl, 0,1 N NaBr, 0,1 N NaI, 0,1 N Na2SO4.

Параметр приведен в таблице.

Пример 2. Мембрану получают так же, как описано в примере 1, за исключением того, что используют сополимер при 70 мол. R1 Этил и . Данные приведены в таблице.

Пример 3. Мембрану получают так же, как описано в примере 1, за исключением того, что используют сополимер при 50 мол. R1 Метил и . Данные приведены в таблице.

Пример 4. Мембрану получают так же, как описано в примере 1, за исключением того, что используют сополимер при 60 мол. R1 Метил, . Данные приведены в таблице.

Пример 5. Мембрану получают так же, как описано в примере 1, за исключением того, что используют сополимер при 30 мол.

R1 Метил, . Данные приведены в таблице.

Пример 6. Мембрану получают так же, как описано в примере 1, за исключением того, что используют сополимер при 80 мол. R1 Метил, .

Из данных таблицы следует, что параметр для новых АМ существенно ниже известных значений (0,09 0,14). Кроме того, эти данные свидетельствуют об обнаружении неизвестного факта избирательности в ряду галогенов Cl-, Br- и I-.


Формула изобретения

Способ получения высокопроницаемых к хлорид-иону анионообменных мембран путем формования пленки из пленкообразующего полимера с катионными группами, отличающийся тем, что в качестве пленкообразующего полимера используют ароматический полиамид с аммонийными группами следующей общей формулы:

где b 40 70 мол.

R1 CH3- или C2H5-;

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области мембранной технологии
Изобретение относится к технологии получения химических волокон с ионообменными свойствами, в частности полиакрилонитрильных, которые могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства для сорбции паров кислот и щелочей из газовоздушных сред, извлечения ионов металлов из водных растворов

Изобретение относится к области получения слабоосновных анионообменных мембран, которые могут найти применение в установках для диффузионного диализа при наличии агрессивных сред, например для извлечения минеральных кислот из кислотно-солевых растворов, регенерации травильных растворов, рафинирования минеральных кислот промышленного назначения в широком диапазоне концентраций
Изобретение относится к получению пакетовых мембран

Изобретение относится к технологии получения ионообменных мембран, а именно полимерных мембран, проницаемых для катионов, и может быть использовано в химической промышленности
Наверх