Способ получения углеродного ионообменника

 

Союз Советскмк

Социалистическкк республик

OnИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 869804 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 03.01. 77 (21) 2437476/23-26 с присоединением заявки ¹â€” (23) П риоритет— (5 l ) M. Кл.

В 01 J 20/20

9кудврстеениый квинтет

CCCP

Опубликовано 07.10.81. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 09.10.81 вю делен изобретений н вткрытнй

I, 53) УДК 661 183 .12(088.8) А. Н. Завьялов, Л. М. Ефимов, А. Г..Бурмиетров Д.Н.Стражеско, 1

И. А. Тарковская, 3. Д. Дуля и Т. Х.j Орлова !

1

Центральный научно-исследовательский и 4роект щй институт лесохимической яром.|шленности и Институт физической химии им. Л. В. Писаржевско (72) Авторы изобретения (71) Зая.вители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ИОНООБМЕННИКА

Изобретение относится к способам получения углеродных сорбентов, в частности углеродных сорбентов с ионообменными свойствами, и может быть использовано в процессах очистки реактивов и рассолов хлорного производства и ядов электролиза, а также при получении веществ особой степе" ни чистоты, Известен способ получения ио,.ообмеиных материалов, включающий синтез ионоабменников с помощью реакций полимериэации и поликонденсации органических мономеров, в результата которых получают селективные ионообменные смолы(1). г

Однако полученные ионообменные смолы не обладают достаточными термостойкостью (не вьппе 13(f Ñ), химичес" кой и радиационной устойчивостью, отличаются низкой скоростью обмена, низкой прочностью связывания ионов тяжелых металлов, дороги.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения ионообменных материалов, включающий окисление активированного древесного угля влажным воздухом, подаваемым со скоростью 5 л/ч на 1 r угля, в течение 25-30 ч,при 410-430 С 1 2).

Этот способ характеризуется низким выходом целевого .продукта (менее

507) и низкой избирательностью поглощения катионов переходных метаплов иэ растворов.

Целью изобретения является получение углеродного ионообменника на основе древесного угля, избирательного по отношению к катионам переходных металлов, например железа и меди.

Цель достигается.тем, что при получении углеродного ионообменника путем окисления древесного угля при повышенной температуре продукт после окисления-подвергают термообработке и повторному окислению.

Полученный ионообменник помещают .в кварцевый реактор внутренним диаметром 60 мм и высотой 450 мм и проводят термсобработку в тигельной печи в течение 60 мин при 600 С. Затем продукт охлаждают и снова окисляют при условиях, описанных вышее, но при 310 С и в течение 120 мин. Полуо чают 215 r ионообменника (выход 86%t

10 со статической ионообменной емкостью

2,2, мг экв/г и избирательностью

85,5%.

Пример 2. Древесный уголь приготавливают, окисляют и провод т термообработку, как в примере 1, с той лишь разницей, что термообработку ведут при 450 С, а повторное окис-, о ление — при 290 С. Получают 224,7 г продукта (выход 89,9% ) со статической ионообменной емкостью 2,0 мг экв/г и избирательностью 44,0%.

9804

Отличительными признаками способа являются термообработка окисленного древесного угля и его повторное окисление.

Предпочтительным является осуществление термообработки при 450-700 С, а повторного окисления при 290-30СРС.

Технология способа состоит в следующем.

Уголь из березовой древесины измельчают, окисляют воздухом,при 280300 С до статической ионообменной о емкости 0,5-0,8 мг экв/г. Полученный ионообменник подвергают термообработке в тигельной печи при 450700 С. Затем продукт охлаждают и снова подвергают окисле:йю при усло виях, описанных выше, или при 310 С.

Наилучший эффект достигают при тем пературе термообработки ионообменника

600 С (пример 1).

Для получения избирательного ионообменника с максимальным выходом,температура термообработки должна быть

450-700 С.

Повторное окисление при температуре на 10-30 С вьппе первоначальной о температуры окисления способствует интенсификации этого процесса и увеличению статической ионообменной емкости ионообменника. Если температуру при повторном окислении оставить такой же, что и при первоначальном окислении, то процесс протекает очень медленно, Повышение температуры при повторном окислении более чем на

30 С приводит к возгоранию ионообменника, что резко .снижает выход целевого продукта и повышает его золь- i ность °

Пример 1, Древесный уголь, полученный из березовой древесины при конечной температуре пиролиза

450 С, измельчают до гранул размером

2-3 мм. 250 г измельченного угля насыпают 1.явным слоем высотой 5 мм на противень из плотной сетки размером

420х380 мм, который помещают в термостат, где поддерживают температуру

280 С. В термостат непрерывно подают о воздух со скоростью 8 л/ч íà 1 г угля. По истечении 5 мин противень вынимают. Получают 250 r продукта со статической ионообменной емкостью (по 0,1 н. раствору едкого натра

0,8 мг экв/г и избирательностью к катионам переходных металлов (к ионам меди) 21,0%.

ЭО

35 40

Пример 3. Древесный уголь подготавливают, окисляют и проводят термообработку, как в примере 1, с той лишь разницей, что продукт окисляют до статической ионообменной емкости

0,5 мг экв/г термообработку ведут при

700 С, а повторное окисление — при

310оС. Получают 205,5 r продукта (выход 82,2%) со статической ионообменной емкоствю 1,0 мг экв/г и избирательностью 84,9%.

Предложенный способ позволяет повысить избирательность углеродных ионообменников в 2-4 раза по сравнению с известными ионообменниками.

Углеродные ионообменники, получаемые по предложенному способу, в десятки раз дешевле селективных синтетических ионообменных смол и значительно превосходят их по таким свойствам, как термостойкость (300 С), химическая стойкостф (стоек в кислых и щелочных средах и во всех известных растворителях), радиационная устойчивость (при дозе облучения 3,5 +.

10 рад статическая ионообменная емкость не изменяется), пористость (80%).

Технология получения избирательных углеродных ионообменников на основе древесного угля исключает образование сточных вод

Ликвидация ионообменника после истечения срока эксплуатации не вызы. вает трудностей, так как сгорает он до двуокиси углерода и воды беэ образования вредных ядовитых веществ .

Формула изобретения

869804 6 ведут при 450-700еС, а повторное окисление — при 290-330 С.

Составитель 5. Виноградова

Редактор 3. Бородкина Техред Х.Маточка Корректор Г. Огар

Заказ 8701/10 Тирах 570 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ получения углеродного ионаобменника путем окисления древесного угля йри повыиенной температуре, отличающийся тем, что, с.целью повышения избирательности ионообменника к катионам переходных металлов, преимущественно меди, продукт после окисления подвергают термооб- 1б работке и повторному окислению.

2. Способ по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что термообработку

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Херинг P. Хелатообразующие ионообманники. М., "Мир", 197 1, с. 279.

2. Тарковская И. А., Горбенко Ф.П., Шевченко С. И. Очистка реактивов высокоизбирательным катионообменником— окисленным углем. — "Методы анализа

1химических реактивов и препаратов", 1967, М 14, с. 28-33 (прототип).