DE968543C - Cation exchanger - Google Patents

Cation exchanger

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DE968543C
DE968543C DEF3032D DEF0003032D DE968543C DE 968543 C DE968543 C DE 968543C DE F3032 D DEF3032 D DE F3032D DE F0003032 D DEF0003032 D DE F0003032D DE 968543 C DE968543 C DE 968543C
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DE
Germany
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resin
formalin
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DEF3032D
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German (de)
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Dr Hans Wassenegger
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Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G8/00Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08G8/28Chemically modified polycondensates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J39/00Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
    • B01J39/08Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
    • B01J39/16Organic material
    • B01J39/18Macromolecular compounds
    • B01J39/19Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds

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Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 6. MÄRZ 1958ISSUED MARCH 6, 1958

F 3032 IVcji2 dF 3032 IVcji2 d

Kationenaustaus eherCation exchanges rather

Es ist bekannt, daß künstliche Harze, insbesondere aus mehrwertigen Phenolen bzw. phenolartigen Naturstoffen und Aldehyden, sich mit Vorteil als Basenaustauscher verwenden lassen. Harze aus einwertigen Phenolen sind für den genannten Zweck wegen ihrer zu geringen Kapazität praktisch ungeeignet. It is known that artificial resins, in particular from polyhydric phenols or phenol-like Natural substances and aldehydes can be used with advantage as base exchangers. Resins from monovalent Phenols are practically unsuitable for the stated purpose because of their insufficient capacity.

Es wurde nun gefunden, daß solche wasserunlöslichen Kunstharze, die aus Phenolen und Formaldehyd in an sich bekannter Weise in Gegenwart von Sulfiten hergestellt werden, den entsprechenden bekannten Kationenaustauschern z. B. hinsichtlich ihrer Kapazität erheblich überlegen sind. Die bei der Reaktion in das Harzmolekül eintretenden ω-Sulfonsäuregruppen machen selbst Harze aus einwertigen Phenolen für den Kationenaustausch hervorragend geeignet.It has now been found that such water-insoluble synthetic resins, which are composed of phenols and formaldehyde be prepared in a manner known per se in the presence of sulfites, the corresponding known Cation exchangers z. B. are significantly superior in terms of their capacity. The at the Reaction in the resin molecule entering ω-sulfonic acid groups make even resins from monohydric phenols excellent for cation exchange suitable.

Die Herstellung der Harze kann auf verschiedenem Wege erfolgen. So kann man beispielsweise die drei Komponenten nach einer alkalischen Vorkondensation mit einer der Sulfitmenge etwa äquivalenten Menge Formaldehyd nach Zusatz weiterer Mengen eines Aldehyds und gegebenenfalls von Phenol in saurem Medium zu Ende kondensieren. Dieses nachgegebene Phenol kann ein anderes als das in der ersten Arbeitsstufe zur ω-Sulfonsäure umgesetzte sein. Man kann aber auch von reiner r-oxy-4-methylbenzol-a>-Sulfonsäure ausgehen, dieThe resins can be produced in various ways. For example, you can use the three components after an alkaline precondensation with an amount approximately equivalent to the amount of sulfite Amount of formaldehyde after adding further amounts of an aldehyde and optionally of Completely condense phenol in an acidic medium. This yielded phenol can be something other than that in the first work step to ω-sulfonic acid be implemented. But you can also start from pure r-oxy-4-methylbenzene-a> -sulfonic acid, which

709 895/34709 895/34

man durch Umsetzung äquimolekularer Mengen von Phenol, Sulfit und Formaldehyd und nachträgliche; Ansäuern erhalten hat, und diese Lösung mit einem beliebigen, zur Harzbildung geeigneten Phenol und weiteren Aldehydmengen versetzen, wobei unter Erwärmen Kondensation zum Harz eintritt. Im allgemeinen lassen sich Phenole mit Aldehyden in saurem wässerigem Medium nicht zu Harzgallerten . kondensieren. Hier ermöglicht die Anwesenheit derone by reacting equimolecular amounts of phenol, sulfite and formaldehyde and subsequent; Acidification has received, and this solution with any phenol suitable for resin formation and add further amounts of aldehyde, with condensation to the resin taking place under heating. In general phenols cannot be mixed with aldehydes in an acidic aqueous medium to form resin jelly . condense. Here the presence of the

ίο ω-Sulfonsäure neben den Phenolen die saure Kondensation. ίο ω-sulfonic acid in addition to the phenols the acidic condensation.

Wenn die Erzeugung weitporiger Gele beabsichtigt ist, läßt sich das zweistufige Verfahren vereinfachen, indem man die drei Komponenten in dem für das Endprodukt richtigen Mischungsverhältnis vereinigt und die Reaktion im alkalischen Medium zu Ende gehen läßt, wie es sich im Verlaufe der Umsetzung von selbst einstellt. In diesem Falle wird also in einfacher Weise die Kondensation des Phenols mit Formaldehyd und Sulfit zu Methylensulfon-" säure zusammen mit der Kondensation zum Harz vorgenommen. Die erhaltene Gallerte kann gewünschtenfalls noch nachträglich zu einer engporigen umgestellt werden, indem man sie vor der Härtung gegebenenfalls von überschüssiger Salzmenge erst durch Wässern befreit und dann der Einwirkung von Säuren, z. B. Salzsäure oder Essigsäure, aussetzt.If the creation of wide-pore gels is intended, the two-step process can be simplified, by mixing the three components in the correct mixing ratio for the end product combined and the reaction in the alkaline medium can go to the end, as it is in the course of the reaction adjusts by itself. In this case, the condensation of the phenol takes place in a simple manner with formaldehyde and sulphite to methylene sulphonic "acid together with the condensation to the resin performed. The jelly obtained can, if desired, subsequently become a narrow-pored one can be changed by removing an excess amount of salt before hardening only freed by soaking and then the action of acids, z. B. hydrochloric acid or acetic acid, suspends.

Es ist bereits bekannt, Harze aus Phenolen und Formaldehyd in Gegenwart von Natriumsulfit als Katalysator herzustellen. Die Produkte dienten jedoch bisher lediglich zur Herstellung von Preß-. massen.It is already known to use phenols and formaldehyde in the presence of sodium sulfite as resins Manufacture catalyst. However, the products have so far only been used for the production of pressing. masses.

Beispiel 1example 1

Als Kationenaustauscher mit hoher Kapazität wird z. B. für die Wasserentsalzung ein Harz verwendet, welches folgendermaßen hergestellt wurde:As a cation exchanger with high capacity, for. B. a resin is used for water desalination, which was manufactured as follows:

275 Teile Resorcin werden in 500 Teilen Wasser gelöst, nacheinander mit 125 Teilen Natriumsulfit und 100 Volumteilen Formalin (30'°/oig) versetzt und 12 Stunden auf dem Dampfbad erhitzt. Nach Abkühlung wird das Reaktionsprodukt mit 114 Volumteilen konz. Salzsäure versetzt und mit 375 Teilen Formalin intensiv verrührt. Dabei erstarrt die Lösung unter Erwärmung auf 85 ° nach einigen Minuten zu einer durchsichtigen homogenen Gallerte. Die Gallerte wird zerstückelt und bei 75 bis 85 ° getrocknet und gehärtet.275 parts of resorcinol are dissolved in 500 parts of water, successively with 125 parts of sodium sulfite and 100 parts by volume of formalin (30%) are added and the mixture is heated on the steam bath for 12 hours. To Cooling, the reaction product is concentrated with 114 parts by volume. Hydrochloric acid is added and 375 parts Formalin stirred intensively. The solution solidifies after a few times when heated to 85 ° Minutes to a transparent, homogeneous jelly. The jelly is chopped up and at 75 to 85 ° dried and hardened.

Beispiel 2Example 2

Als Na-Austauscher zur Wasserenthärtung u. dgl. eignet sich ein Produkt mit einer Kapazität von etwa 6% (berechnet auf CaO), welches wie folgt hergestellt wurde:A product with a capacity of is suitable as an Na exchanger for water softening and the like about 6% (calculated on CaO), which was produced as follows:

Eine Lösung von 22 Teilen Resorcin in 20 Teilen W'asser wird mit einer Lösung von 20 Teilen Natriumsulfit in 60 Teilen Wasser gemischt und langsam mit 16 Volumteilen Formalin (30°/oig) unter Rühren versetzt. Dann wird die Lösung 10 Stunden auf dem Dampfbad erhitzt. In diesem Gemisch werden nach Beendigung der Erhitzung weitere 22 Teile Resorcin gelöst. Nach Abkühlung auf etwa 10° werden 60 Volumteile Formalin (30 %ig) innerhalb 10 Minuten unter Außenkühlung mit Wasser eingetragen. Die Masse erwärmt sich dabei stark unter Bildung einer Gallerte, die getrocknet und zerkleinert wird.A solution of 22 parts of resorcinol in 20 parts of water is mixed with a solution of 20 parts of sodium sulfite mixed in 60 parts of water and slowly mixed with 16 parts by volume of formalin (30%) Stirring added. Then the solution is heated on the steam bath for 10 hours. Be in this mixture after the end of the heating, a further 22 parts of resorcinol were dissolved. After cooling to about 10 ° 60 parts by volume of formalin (30%) are introduced within 10 minutes with external cooling with water. The mass heats up strongly, forming a jelly that is dried and crushed will.

Beispiel 3Example 3

Als H-Austauscher, z. B. zur Wasserentsalzung, eignet sich ein Harzgel, das folgendermaßen hergestellt wurde:As an H exchanger, e.g. B. for water desalination, a resin gel prepared as follows is suitable became:

Eine Lösung von 110 Teilen Resorcin in 140 Teilen Wasser wird mit einer Lösung von 63 Teilen Natriumsulfit in 160 Teilen Wasser versetzt und dann innig bei etwa 50 mit 170 Volumteilen Formalin (3o°/oig) unter Kühlung von außen versetzt. Das Produkt erwärmt sich und erstarrt zu einer Gallerte, die getrocknet und zerkleinert wird.A solution of 110 parts of resorcinol in 140 parts of water is treated with a solution of 63 parts of sodium sulfite in 160 parts of water and then intimately mixed at approximately 5 0 with 170 parts by volume of formalin (3o ° / oig) with external cooling. The product heats up and solidifies into a jelly that is dried and crushed.

Beispiel 4Example 4

Als Kationenaitstauscher eignet sich ein wie folgt hergestelltes Harz :A resin prepared as follows is suitable as a cation exchanger:

50 Teile einer Lösung, die durch I5stündiges Erhitzen von 410 Teilen Resorcin, 250 Teilen Wasser, 187 Teilen Natriumsulfit und 170 Teilen Formalin (30°/oig) erhalten wurde, werden mit einer Lösung von 20 Teilen Phlorohlucin in 70 Teilen Spiritus vermischt und dann bei 10 bis 15° schnell mit 29 Teilen Formalin (400Mg) verrührt. Die Lösung erwärmt sich und erstarrt bei 42 °. Nach Trocknung bei 75 bis 8o° wird zerkleinert.50 parts of a solution obtained by heating 410 parts of resorcinol, 250 parts of water, 187 parts of sodium sulfite and 170 parts of formalin (30%) for 15 hours are mixed with a solution of 20 parts of phlorohlucin in 70 parts of alcohol and then added to 10 to 15 ° quickly stirred with 29 parts of formalin (40 0 mg). The solution heats up and solidifies at 42 °. After drying at 75 to 80 °, it is crushed.

Beispiel 5 gg Example 5 vs.

Verwendet man z. B. zur Enthärtung von Brunnenwasser von 22° d. H. ein wie folgt hergestelltes Harz, so belädt sich dasselbe mit 2,7% seines Gewichtes an CaO.If you use z. B. to soften well water from 22 ° d. H. a manufactured as follows Resin, it is loaded with 2.7% of its weight in CaO.

376 Teile Phenol werden in eine Lösung von 504 Teilen Natriumsulfit in 1000 Teilen Wasser und 400 Volumteilen Formalin (30°/oig) eingetragen und dann am Rückfluß 12 Stunden gekocht. In der so erhaltenen Lösung werden bei 90 bis ioo° weitere 1128 Teile Phenol, 540 Teile Wasser und 120 Teile Ätznatron..gelöst und dann-2000 Volumteile Formalin (3o°/oig) bei Siedetemperatur unter Rühren in einer Stunde eingetragen. Nach anschließendem etwa 3stündigem Kochen erstarrt die Lösung zu einer Gallerte, die nach iSstündigem Stehen bei ioo° zerkleinert und bei 75 bis 8o° getrocknet wird.376 parts of phenol are in a solution of 504 parts of sodium sulfite in 1000 parts of water and 400 parts by volume of formalin (30%) entered and then refluxed for 12 hours. In the so obtained solution are at 90 to 100 ° a further 1128 parts of phenol, 540 parts of water and 120 parts Caustic soda ... dissolved and then-2000 parts by volume of formalin (3o%) at the boiling point with stirring in one hour. After boiling for about 3 hours, the solution solidifies a jelly which, after standing for 15 hours at 100 °, is crushed and dried at 75 to 80 ° will.

Ein Harz, welches in sonst gleicher Weise ohne Zugabe von Natriumsulfit aus Phenol und Formaldehyd hergestellt worden ist, besitzt keine Austauschereigenschaften. A resin that is produced in the same way without the addition of sodium sulfite from phenol and formaldehyde has been produced, has no exchange properties.

Beispiel 6Example 6

Kationen können ausgetauscht werden mit einem Harz, welches wie folgt hergestellt wurde:Cations can be exchanged with a resin made as follows:

376 Teile Phenol werden in eine Lösung von Teilen Natriumsulfit in 1000 Teilen Wasser und Teilen Formalin (30°/oig) eingetragen und dann am Rückfluß 8 Stunden gekocht. Diese Lösung wird mit einer Lösung von 1100 Teilen Resorcin in Teilen Wasser vermischt. Dann werden bei io°376 parts of phenol are dissolved in a solution of parts of sodium sulfite in 1000 parts of water and Parts of formalin (30%) entered and then refluxed for 8 hours. This solution is mixed with a solution of 1100 parts of resorcinol in parts of water. Then at io °

2000 Volumteile Formalin (3ofl/oig) eingetragen, worauf nach einigen Minuten das Gemisch zu einem festen Harz unter Erwärmung erstarrt. Nach anschließendem lostündigem Stehen bei dieser Temperatur wird das Harz bei 75 bis 8o° getrocknet und zerkleinert.2000 parts by volume of formalin (3o fl / oig) entered, whereupon after a few minutes the mixture solidifies to a solid resin under heating. After standing for about half an hour at this temperature, the resin is dried at 75 to 80 ° and comminuted.

Beispiel 7Example 7

Verwendet man zur Wasserenthärtung ein wie folgt hergestelltes Harz, so belädt sich dasselbe mit etwa 3 Gewichtsprozent (berechnet auf CaO) der Härtebildner.If a resin prepared as follows is used for water softening, it is loaded with it about 3 percent by weight (calculated on CaO) of the hardness components.

940· Teile Phenol und 340 Teile Natriumsulüt werden in 1400 Teilen Wasser und 1700 Teilen Formalin (40'°/oig) gelöst. Diese Lösung wird 40 Stunden auf 90 bis ioo° erhitzt. Im Verlaufe dieser Zeit erstarrt die Lösung; die entstandene Gallerte erhärtet und wird bei 75 bis 8o° getrocknet und zerkleinert.940 parts of phenol and 340 parts of sodium sulphate are dissolved in 1400 parts of water and 1700 parts of formalin (40%) solved. This solution is heated to 90 to 100 ° for 40 hours. In the course of this Time freezes the solution; the resulting jelly hardens and is dried at 75 to 80 ° and crushed.

Es ist auch bereits bekannt, sulfitierte Quebrachoextrakte mit Formaldehyd zu Harzen zu kondensieren, die kationenaustauschende Eigenschaften haben. Die Behandlung des Ausgangsmaterials mit geringen Mengen von Natriumsulfat bzw. Natriumbisulfit erfolgt, um die Extrakte vollkommen wasserlöslich zu machen. Mit der vorliegenden Erfindung ergeben sich daher keine Berührungspunkte.It is also already known to use sulfited quebracho extracts to condense with formaldehyde to form resins, which have cation-exchanging properties to have. Treatment of the starting material with small amounts of sodium sulfate or sodium bisulfite takes place in order to make the extracts completely water-soluble. With the present invention therefore there are no points of contact.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH:PATENT CLAIM: Verwendung von aus Phenolen und Aldehyden in Gegenwart von Sulfiten kondensierten wasserunlöslichen Kunstharzen in Form von Gelen als Kationenaustauscher.Use of water-insoluble substances condensed from phenols and aldehydes in the presence of sulphites Synthetic resins in the form of gels as cation exchangers. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 368521, 392461;
britische Patentschriften Nr. 450308, 154Ϊ53, 154162.
Considered publications:
German Patent Nos. 368521, 392461;
British Patent Nos. 450308, 154Ϊ53, 154162.
© 709 895/34 2.© 709 895/34 2.
DEF3032D 1936-07-14 1936-12-06 Cation exchanger Expired DE968543C (en)

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DE203688X 1936-07-14
DE51236X 1936-12-05
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