AT230817B - Synthetische Harze für Adsorptionszwecke - Google Patents

Description

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  Synthetische Harze für Adsorptionszwecke 
Die Erfindung betrifft die Verwendung von synthetischen Harzen für die Entfernung von Verunreini- gungen aus wässerigen Lösungen, insbesondere für die Reinigung,   z. B. Entfärbung,   von zuckerhaltige
Lösungen. 



   Austauschadsorbentien auf der Basis von Kunstharzen sind an sich bereits bekannt. Bei diesen Harzen handelt es sich hauptsächlich um zwei Gruppen von Stoffen, nämlich einerseits um Kondensationsproduk- te saurer aromatischer Verbindungen, wie Phenole, insbesondere mehrwertiger Phenole oder natürlicher Gerbstoffe, mit Formaldehyd   u. dgl., und anderseits um Kondensationsprodukte von aromatischen Ami-   nen, z. B. mit Aldehyden. Die Kunstharze der ersten Gruppe sind als   Kationen-bzw. Wasserstoffaustau-   scher, die der zweiten Gruppe als Anionen- bzw. Hydroxylionenaustauscher verwendbar.

   Die meisten dieser bekannten Harzaustauscher weisen in gekörntem lufttrockenem Zustand ein Schüttgewicht von oberhalb etwa 500 g pro Liter auf und haben praktisch kein ausreichendes Bindungsvermögen   für Farb-   stoffe, organische Säuren, Kieselsäure usw., so dass sie sich vor allem für die Reinigung von zuckerhaltigen Lösungen wenig bzw. überhaupt nicht eignen. Aus diesem Grunde sind Harzaustauscher für diesen Zweck bisher praktisch nicht verwendet worden. Es konnte nun überraschenderweise festgestellt werden, dass Kunstharze ein ausgezeichnetes Adsorptionsvermögen für Farbstoffe, Kolloide und andere Stoffe hochmolekularer bzw. hochkomplexer Natur dann besitzen, wenn sie eine sehr grosse Porosität und infolgedessen ein geringes Trockenstoffgewicht pro Liter aufweisen.

   Unter der   Bezeichnung"Trockenstoffge-   wicht pro Liter", die hier und auch im folgenden verwendet wird, ist dabei das Trockenstoffgewicht von 11 Harz, also das Gewicht des Harzes ohne Wasser, in Gramm zu verstehen. Demgemäss bildet den Gegenstand der Erfindung die Verwendung von synthetischen Harzen, die in gekörntem gebrauchsfertigem Zustand ein Trockenstoffgewicht von unter 350 g pro Liter aufweisen, zur Entfernung von nichtionisierbaren Stoffen aus wässerigen Lösungen durch Allgemeinadsorption, insbesondere für die Reinigung von zuckerhaltigen Lösungen. Das heisst also, dass dann, wenn man 11 des Harzes völlig trocknet, das Trokkengewicht niedriger ist als 350 g. Als synthetische Harze können dabei Harze mit polaren Gruppen oder Harze der beiden oben erwähnten Gruppen verwendet werden, wobei diese Harze z.

   B. auch   Sulfo- oder   Alkylgruppen aufweisen können. Günstige Ergebnisse werden erfindungsgemäss ganz allgemein bei Verwendung von Aldehydharzen mit dem angegebenen Trockenstoffgewicht, also z. B. Harzen, die durch Einwirkung von Aldehyden und dergleichen aktiven Verbindungen auf Stoffe mit   Amino-und/oder Imino-   gruppen erhalten werden, erzielt. 



   Für die Herstellung der Harze mit einem Trockenstoffgewicht von unter 350 g pro Liter sollen die für die Kondensation bestimmten Komponenten in einem derart verdünnten Zustand angewendet werden, dass das Volumen der kondensierten Masse grösser ist als das Volumen des Endproduktes an sich. Die kondensierte Masse wird dann einer Nachbehandlung unterworfen, die in der Entfernung von Wasser durch eine Behandlung mit Chemikalienlösungen oder durch Erhitzen besteht. 



   Durch Vorversuche kann man feststellen, welches Trockenstoffgewicht pro Liter das zur Verwendung gelangende Harz jeweils für die Entfernung bestimmter Verunreinigungen aufweisen soll. Es ist in diesem Zusammenhang zu bemerken, dass die Entfernung von Stoffen vom Durchmesser der Kapillaren des Harzes 

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 abhängig ist. Wenn das erforderliche Trockenstoffgewicht des Harzes durch Vorversuche festgestellt worden ist, kann man das Harzkondensat   z. B.   mit Hilfe eines Luftstromes, durch Behandlung mit einer Chemikalienlösung oder durch eine thermische Behandlung auf eine Konzentration bringen, dass dieses Trokkenstoffgewicht erreicht ist. Hiebei tritt Einschrumpfung der Masse ein und es ist notwendig, dass dieses Einschrumpfen über einen bestimmten Grad hinausgeht, da sonst das Endprodukt nicht genügend beständig ist. 



   Unter genügender Beständigkeit ist nicht nur'eine genügende Beständigkeit gegen mechanische Einflüsse, sondern auch eine   äusserst'geringe   Löslichkeit des Stoffes unter den Gebrauchsumständen,   d. i.   beim-Reinigen einer Flüssigkeit und beim Behandeln des Harzes mit den Regenerierungsflüssigkeiten, zu verstehen. In der Regel entspricht die frische, kondensierte Masse diesen Anforderungen nicht. 



   Wenn man die Masse durch eine Behandlung mit bestimmten Lösungen von Chemikalien härtet, am zweckmässigsten sind starke. Säuren und/oder Laugen, tritt meistens auch ein Einschrumpfen der Masse ein, wobei diese ebenfalls beständiger wird. Bei Kunstharzen auf Amino- und Iminobasis führt vor allem Lauge zu einem sehr guten Resultat. 



   Das gleiche Ergebnis wird auch in einigen Fällen durch Dämpfen oder Kochen des Harzes in Wasser erreicht. Es ist zweckmässig, der kondensierten Masse vor dieser Nachbehandlung die richtige Korngrösse zu erteilen, so dass sämtliche Teilchen in gleichmässiger Weise dem Verfahren unterworfen werden. 



   Durch Versuche kann festgestellt werden, welche Nachbehandlung zum besten Resultat führt. Die Wahl hängt nicht nur von der Art des Kunstharzes ab, sondern vor allem vom Gebrauchszweck. Mitunter ist eine kombinierte Nachbehandlung am meisten erwünscht, z. B. bei einem Harz   aufAmino-und/oder   Aminobasis, nämlich zuerst eine Behandlung der gekörnten Masse in kochendem Wasser und danach eine Behandlung mit einer Laugenlösung. Das Entfärbungsvermögen des Harzes für z. B. grossmolekulare Farbstoffe wird dadurch sehr gross. 



   Oft ist es erwünscht, ein Endprodukt aus einem möglichst voluminösen Ausgangsstoff zu erhalten. Bei gleichem Volumengewicht des Endproduktes ist dasjenige am aktivsten, welches aus dem voluminösesten Ausgangsstoff   herstammt,   mit andern Worten also dasjenige, welches am meisten eingeschrumpft ist. Um 
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 zu wählen und die Einwirkungstemperatur zu erhöhen. Das Endprodukt erhält in dieser Weise nicht nur eine für die Anwendung geeignetere Struktur, sondern ist auch beständiger. 



   Die Herstellung eines Harzes aus m-Phenylendiamin und Formaldehyd kann z. B. in der Weise erfolgen, dass man 120 kg   m-Phenylendiamin, 901   einer etwa   30%gen   Salzsäurelösung und   450 I   Wasser zu einer Lösung vermischt, hierauf, gegebenenfalls unter Kühlung, 200 l Formalin   (40'% zig)   zufügt und schnell vermischt, bevor Gerinnung auftritt. Die geronnene Masse wird nach einiger Zeit auf Teilchen von 0,2 bis 0,5 mm Korngrösse zerrieben. Je nach dem Verwendungszweck des Harzes kann der Formaldehyd durch äquivalente Mengen Furfurol ersetzt werden oder es können statt   450 1   Wasser auch   250 l, 900 1   oder   1100 1   Wasser verwendet'werden. 



   Für die Herstellung eines Anilinharzes kann man z. B. 28   l   Anilinöl mit 40,60 oder   801   Wasser und 25   luger   Salzsäure vermischen und hierauf unter Kühlung 20   l 40% igues   Formalin zusetzen. 



   Ein Harz auf der Grundlage von Resorcin lässt sich z. B. durch Kondensation von 20 kg Resorcin mit 20   140'%. gem   Formalin unter Zusatz von   40 I   Wasser und 5   l   Salzsäure, gegebenenfalls in Gegenwart von 5 kg Natriumsulfit, erhalten. 



   In ähnlicher Weise kann durch Umsetzung von 40 kg Phenol, 10 kg Natriumsulfit, 60 1 Wasser und 50   l 40'%. gem   Formalin ein Phenol-Formaldehydharz gewonnen werden. 



   Die Harze müssen einer Trocknung bzw. Nachbehandlung,   z. B.   durch Dämpfen, Erhitzen oder mit Hilfe von   Laugen- oder Säurelösungen   unterworfen werden. So werden Harze von sehr gutem Adsorptionsvermögen erhalten, wenn man das auf die oben beschriebene Weise unter Zusatz von   900 1   Wasser erhaltene m-Phenylendiamin-Harz während 48 h in einer   zuigen   Natronlaugelösung belässt oder zuerst in Wasser und danach einige Stunden in einer   loggen   Laugelösung kocht. Bei dem in Gegenwart von 1100   l   Wasser gewonnenen m-Phenylendiamin-Harz ist lediglich ein vorsichtiges Eindicken bis auf ein Drittel seines Volumens erforderlich, bei den andern angeführten Phenylendiamin-Harzen genügt Dämpfen über einige Stunden. Die erwähnten Harze auf Resorcin- bzw.

   Phenol-Basis können zur Nachbehandlung mit Schwefelsäure von 600 Be einige Stunden gekocht werden. 



   Die Verwendung der erfindungsgemässen Harze mit einem Trockenstoffgewicht, das unter 350 g und zweckmässig bedeutend unter 350 g pro Liter liegt, bringt gegenüber der Verwendung von den bisher für diesen Zweck üblichen Stoffen, wie z. B. Knochenkohle, den Vorteil mit sich, dass die Harze durch Be- 

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