CZ301474B6

CZ301474B6 - Zpusob izolace kyseliny tereftalové

Info

Publication number: CZ301474B6
Application number: CZ20060313A
Authority: CZ
Inventors: Veselý@Václav
Original assignee: Ústav chemických procesu Akademie ved CR
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2010-03-17
Also published as: CZ2006313A3

Abstract

Zpusob izolace kyseliny tereftalové z roztoku jejích solí s využitím elektrodialýzy podle kterého se do katodového prostoru eletrodialyzacního zarízení privede vodný roztok soli kyseliny tereftalové a do jeho anodového prostoru elektrolyt, nacež se roztok soli a elektrolytu podrobí elektrolýze a tereftalová kyselina vzniklá reakcí anionu kyseliny tereftalové s kationem elektrolytu v anodovém prostoru se z anodového prostoru odvede a oddelí od prítomného elektrolytu filtrací. Výhodnými solemi jsou amonná, sodná nebo draselná sul kyseliny tereftalové.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu izolace kyseliny tereftalové z roztoku jejích solí s využitím procesu elektrodialýzy, jehož produktem je čistá, krystalická kyselina tereftalová.

io Dosavadní stav techniky

Kyselina tereftalová je vodě při normální laboratorní teplotě téměř nerozpustná. Této skutečnosti se využívá při její izolaci, respektive čištění. Tvoří ale tři významně rozpustné soli a to amonnou, sodnou a draselnou. V praxi se pak kyselina tereftalová izoluje z roztoků těchto solí srážením kyselinou a to nejěastěji minerální. Při této reakci vzniká sraženina nerozpustné kyseliny tereftalové a odpovídající sůl minerální kyseliny. Průběh takové reakce lze charakterizovat na následujícím příkladě:

dvojsodná sůl kyseliny tereftalové + H2SO4-> kyselina tereftalová + NajSO^·

Kyselina tereftalová se pak izoluje z reakční směsi srážením a filtrací. Popsaný způsob a podobné způsoby izolace kyseliny tereftalové jsou však provázeny zásadní nevýhodou charakterizovanou velkou spotřebou chemikálií a značnými nároky na zpracování odpadních vod $ velkou koncentrací solí.

V patentech US 4 092 230 a 4 093 528 jsou popsány způsoby a zařízení pro výrobu kyseliny tereftalové založené na elektrolýze jejích solí vybavené membránami propustnými pro kationty, u kterých se roztok solí kyseliny tereftalové vkládá do anodového prostoru. Roztoky solí ovšem obsahují nečistoty nebo příměsi. Účinkem elektrického proudu dochází k transportu kationu soli přes membránu do katodového prostoru a tam vzniká louh. V anodovém prostoru vodíkový ion reaguje s tereftalovým anionem na nerozpustnou kyselinu tereftalovou. Roztok tereftalátu ovšem obsahuje nečistoty nebo příměsi, které na sebe vznikající kyselina tereftalová na povrchu intenzivně váže. Jejich odstranění je pak obtížené a nákladné.

Podstata vynálezu

Podstata vynálezu způsobu izolace kyseliny tereftalové z roztoku jejích solí s využitím procesu elektrodialýzy, který odstraňuje uvedené nevýhody spočívá v tom, že do katodového prostoru eletrodialyzačního zařízeni se přivede vodný roztok soli kyseliny tereftalové a do jeho anodového prostoru elektrolyt, načež se roztok soli a elektrolytu podrobí elektrolýze a tereftalová kyselina vzniklá reakcí anionu kyseliny tereftalové s kationem elektrolytu v anodovém prostoru se z anodového prostoru odvede a oddělí od přítomného elektrolytu filtrací.

Následně jsou uvedena další možná provedení vynálezu, která výhodným způsobem dále rozvíjí nebo konkretizují jeho podstatné znaky.

Sůl kyseliny tereftalové je vybrána ze skupiny amonné, sodné nebo draselné soli.

Elektrolytem je voda, minerální kyselina nebo její sůl.

Vodný roztok soli kyseliny tereftalové má koncentraci 2 až 15 % hmotn.

Elektrolytem je kyselina sírová nebo dusičná o koncentraci 0,01 M až 0,5 M.

Vodný roztok soli kyseliny tereftalové obsahuje navíc sůl minerální kyseliny v koncentraci 0,01 až 0,5 % hmotu.

Kyselina tereftalová se z anodového prostoru odvede při poklesu elektrodialyzačního proudu na

15 až 20 % počáteční hodnoty.

Vynález využívá skutečnosti, že kyselina tereftalová je při normálním teplotě prakticky nerozpustná, takže při elektrolytickém rozkladu její soli dochází velmi snadno již ve vodném, roztoku k rekotnbinaci jejího anionu s vodíkovým kationem a tudíž k jejímu vypadávání z roztoku ve Γογι o mě pevné krystalické fáze. Pouze pro urychlení procesu se místo vody jako elektrolytu použije slabý roztok minerální kyseliny nebo soli. Vynález lze realizovat na jednoduchém zařízení pro elektrodialýzu respektive na zařízení pro elektrolýzu, u kterého jsou katodový a anodový prostor odděleny membránou, která je komerčně pro tyto účely dostupná. Značnou výhodou je, že množství chemikálií potřebných pro uskutečnění je vzhledem k použití zředěných roztoků nepoměrně nižší než u tradičního způsobu vysrážení minerální kyselinou, což má značný pozitivní dopad projevující se celkovými nižšími výrobními náklady a eliminací případných nepříznivých účinků na životní prostředí.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Elektrodialytická cela je vytvořena katodovým a anodovým prostorem, které jsou navzájem odděleny anionpropustnou membránou. Tato anodická membrána byla vyrobena zavazováním anexového měniče iontů do polyethylenového materiálu a pro zlepšení mechanických vlastností byla do membrány zabudována polyesterová nebo polyamidová tkanina. Do katodového prostoru se vloží vodný roztok tereftalanu sodného s koncentrací 7 % hmotn. Do anodového prostoru se předloží 0,1 M roztok kyseliny sírové. Na platinové elektrody se přivede stejnosměrné elektrické napětí 4 V. Na katodě se začne vyvíjet vodík a na anodě se uvolňuje kyslík. Zároveň se v anodovém prostoru sráží kyselina tereftalová. Ta se usazuje na dně cely a po poklesu elektrického proudu na 20 % původní hodnoty se roztok kyseliny sírové vypustí a filtrací se oddělí krystalická kyselina tereftalová.

Příklad 2

Do stejné cely popsané v příkladu 1 se do katodového prostoru vloží vodný roztok tereftalanu sodného a síranu sodného. Koncentrace tereftalanu je 10 % hmotn. a koncentrace síranu je 0,2 % hmotn. Do anodového prostoru se předloží 0,05 M roztok síranu sodného. Na platinové elektrody se přivede stejnosměrné elektrické napětí 4 V. Na katodě se začne vyvíjet vodík a na anodě se uvolňuje kyslík. Zároveň se v anodovém prostoru sráží kyselina tereftalová. Ta se usazuje na dně cely a po poklesu elektrického proudu na 20 % původní hodnoty se suspenze vypustí a filtrací se oddělí krystalická kyselina tereftalová.

Příklad 3

Do stejné cely uvedené v příkladu 1 se do katodového prostoru se vloží vodný roztok tereftalanu amonného. Koncentrace tereftalanu je 5 % hmotu, a koncentrace volného amoniaku je 0,1 % hmotn. Do anodového prostoru se předloží 0,05 M roztok dusičnanu amonného. Na platinové elektrody se přivede stejnosměrné elektrické napětí 4 V. Na katodě dochází k oxidaci amoniaku kyselinou dusičnou a nitridový ion je účinkem el. proudu transportován do anodového prostoru.

V něm se pak sráží kyselina tereftalová. Ta se usazuje na dně cely a po poklesu elektrického

-2CZ 301474 B6 proudu na 15 % původní hodnoty se suspenze vypustí a filtrací se oddělí krystalická kyselina tereftalová.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný při chemické recyklaci výrobků z polyethylentereftalátu (PET) pro izolaci kyseliny tereftalové jako hlavní složky tohoto materiálu. Meziproduktem recyklačního procesuje obvykle sodná, draselná nebo amonná sůl kyseliny tereftalové, kterou lze podle vynálezu převést io na krystalickou kyselinu tereftalovou.

Claims

15 PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob izolace kyseliny tereftalové z roztoku jejích solí s využitím procesu elektrodialýzy, vyznačující se tím, že do katodového prostoru eletrodialyzačního zařízení se přivede

20 vodný roztok soli kyseliny tereftalové a do jeho anodového prostoru elektrolyt, načež se roztok soli a elektrolytu podrobí elektrolýze a tereftalová kyselina vzniklá reakcí anionu kyseliny tereftalové s kationem elektrolytu v anodovém prostoru se z anodového prostoru odvede a oddělí od přítomného elektrolytu filtrací.

25

2. Způsob izolace kyseliny tereftalové z roztoku jejích solí podle nároku 1, vyznačující se tím, že sůl kyseliny tereftalové je vybrána ze skupiny amonné, sodné nebo draselné soli.

3. Způsob izolace kyseliny tereftalové z roztoku jejích solí podle nároků la2, vyznačující se t í m , že elektrolytem je voda, minerální kyselina nebo její sůl.

4. Způsob izolace kyseliny tereftalové z roztoku jejích solí podle nároků 1 až 3, vyznačující se t í m , že vodný roztok soli kyseliny tereftalové má koncentraci 2 až 15 % hmotn.

5. Způsob izolace kyseliny tereftalové z roztoku jejích solí podle nároků laž4, vyznaču35 j í c í s e t í m , že elektrolytem je kyselina sírová nebo dusičná o koncentraci 0,01 M až 0,5 M.

6. Způsob izolace kyseliny tereftalové z roztoku jejích solí podle některého z nároků 1,2, nebo 4, vyznačující se tím, že vodný roztok soli kyseliny tereftalové obsahuje navíc sůl minerální kyseliny v koncentraci 0,01 až 0,5 % hmotn.

7. Způsob izolace kyseliny tereftalové z roztoku jejích solí podle nároků lažó, vyznačující se tím, že kyselina tereftalová se z anodového prostoru odvede při poklesu elektrodialyzačního proudu na 15 až 20 % počáteční hodnoty.

Konec dokumentu