PL43848B1 - - Google Patents

Description

Proponowano juz stosowanie do usuwania chlorków potasowców z lugów alkalicznych wymieniaczy jonowych otrzymanych przez kon¬ densacje w postaci membran. Okazalo sie przy tym, ze najlepsze wyniki przy usuwaniu chlor¬ ków potasowcowych z lugów alkalicznych osiaga¬ no za pomoca zywic, które otrzymuje sie przez kondensacje kwasu fenolosulfonowego z for¬ maldehydem, przy czym kwas fenolosulfonowy mozna zastapic fenolem w ilosci do 30%, albo przez kondensacje m-fenylenodwuaminy polie- tylenodwuaminy albo dwucyjanodwuamidu z formaldehydem. Nie udalo sie jednak przy stosowaniu membran z tego rodzaju wymie¬ niaczy jonowych usunac calkowicie chlorku so¬ dowego z wodorotlenku sodowego. Otrzymany *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa dr Friedrich Wolf, Wilhelm Wehlend i Hans Niehuus, roztwór wodorotlenku sodowego zawiera jeszcze 100 — 200 mg NaCl na 1 litr.Wynalezienie membran, które umozliwialyby otrzymywanie lugu calkowicie pozbawionego NaCl stanowi istotny postep techniczny. Cel ten osiaga sie, w mysl wynalazku stosujac mem¬ brany peczniejace w srodowisku wodnym ewen¬ tualnie alkalicznym, ale nie rozpuszczajace sie w tych srodowiskach, skladajace sie ze spoli- meryzowanej zywicy syntetycznej zawierajacej grupy polarne. Zwlaszcza nadaje sie do tego celu kopolimery styrenu, kwasu styrenosulfo- nowego albo kwasu styrenosulfonowego z kwa¬ sem akrylowym z dodatkiem dwuwinylobenze- nu jako srodka zwilzajacego. Membrany takie otrzymuje sie znanymi ogólnie metodami w technice polimeryzacji, sposobami polega¬ jacymi np. na mieszaniu ze soba wymienionych skladników wyjsciowych z dodatkiem zapoczat¬ kowujacego powstawanie rodnika i umieszcze- ilNiUil iniu -cieklej mieszaniny miedzy dwoma plytami szklanymi, uszczelnionymi guma i poddaniu polimeryzacji w suszarce. W razie potrzeby mozna membrany wzmocnic znanym sposobem za pomoca obojetnych tkanin z tworzyw sztucz¬ nych, nici metalowych albo szklanych lub tym podobnych.Do wymienionego, celu nie mozna stosowac dowolnego stosunku skladników wyjsciowych, zdolnych do polimeryzacji. Przy stosowaniu zywic otrzymanych ze styrenu, kwasu styreno¬ sulfonowego i dwuwinylobenzenu najkorzyst¬ niejsze wyniki pod wzgledem wytrzymalosci mechanicznej i przepuszczalnosci membrany uzyskuje sie przy stosowaniu 50°/o molowych styrenu, 50% molowych kwasu styrenosulfo- nowego, 3°/o molowych dwuwinylobenzenu. Pod okresleniem przepuszczalnosc membrany nalezy rozumiec ilosc w gramach NaOH przechodzaca w jednostce czasu przez okreslona powierz¬ chnie membrany albo ilosc w g NaOH/m2/go- dzine. Jesli membrana sklada sie z zywicy zawierajacej 25% molowych styrenu i 75°/o molowych kwasu styrenosulfonowego i 3% mo¬ lowych dwuwinylobenzenu, wówczas przepusz¬ czalnosc jej jest jednakowa, ale wytrzymalosc mechaniczna membrany w lugach alkalicznych o duzym stezeniu jest mniejsza, tak ze koniecz¬ na jest siatka wzmacniajaca. Z drugiej strony posiadaja membrany o skladzie 75% molowych styrenu, 25% molowych kwasu styrenosulfono¬ wego i 3% molowych dwuwinylobenzenu duza wytrzymalosc mechaniczna w stezonych lugach alkalicznych, przy obnizeniu przepuszczalnosci w g iVaOH/m2/godzine, aczkolwiek zdolnosc usuwania chlorku potasowca np. NaCl pozo¬ staje bez zmian.Przy stosowaniu zywicy, w której 1 czesc kwasu styrenosulfonowego jest zastapiona kwa¬ sem akrylowym, otrzymuje sie najkorzystniej¬ sze wyniki przy stosunku zdolnych do* polime¬ ryzacji skladników, wynoszacym 50°/o molo¬ wych styrenu, 15% molowych kwasu akrylo¬ wego, 35% molowych kwasu styrenosulfonowego i 3% molowych dwuwinylobenzenu. Korzystne wlasciwosci membrany polegaja zarówno na dobrej mechanicznej wytrzymalosci w stezo¬ nych lugach alkalicznych, jak równiez na do¬ brej przepuszczalnosci. Korzystne wlasciwo¬ sci w odniesieniu do przepuszczalnosci za¬ chowuja sie az do skladu, w którym wyste¬ puje 25% molowych styrenu, 25% molowych kwasu akrylowego, 50% molowych kwasu sty¬ renosulfonowego i 3% molowych dwuwinylo¬ benzenu. Przy takim skladzie ilosciowym po¬ lepsza sie nawet przecietna przepuszczalnosc, jednak wytrzymalosc mechaniczna obniza sie przy wystepujacych róznicach osmotycznych.Odwrotnie, mozna zwiekszyc wytrzymalosc membrany przez zmiane skladnika wyjsciowe¬ go, podczas gdy jednoczesnie wystepuje spadek przepuszczalnosci. Wystepuje to przy membra¬ nach z zywicy sztucznej o skladzie 75% mo¬ lowych styrenu, 5% molowych kwasu akrylo¬ wego, 20% molowych kwasu styrenosulfono¬ wego i 3°/o molowych dwuwinylobenzenu.Za pomoca membran wedlug wynalazku udaje sie calkowicie usunac chlorki potasowców z bardzo stezonych roztworów wodorotlenku sodowego. Przecietna przepuszczalnosc takich membran wyrazona w g NaOH/m2/godzine w temperaturze roboczej 20°C jest okolo 5-cio krotnie wieksza, a w temperaturze 50°C okolo 1-krotnie wieksza niz dotychczasowych mem¬ bran otrzymywanych przez kondensacje fenolu i kwasu fenolosulfonowego z formaldehydem.Membrany wedlug wynalazku nadaja sie dzieki swej trwalosci do stosowania w procesach pro¬ wadzonych w sposób ciagly. Pracuja one rów¬ niez w temperaturze okolo 60 — 70° bez za¬ rzutu. Wodorotlenek sodowy oczyszczony w tych temperaturach wykazuje tylko minimalne slady albo w ogóle nie wykazuje obecnosci chlorku sodowego. Równiez obecna w zanieczyszczonym wodorotlenku sodowym hemiceluloza zostaje przy stosowaniu membran wedlug wynalazku calkowicie, albo w znacznym stopniu, usunieta.To samo odnosi sie do jonów SO4 (np. iVa2S04), które moga sie znajdowac jako zanieczyszczenie w lugu alkalicznym (np. wodorotlenku sodo¬ wego).Przyklad I. a) Wytwarzanie membrany: 50°/o molowych estru propylowego kwasu 4-winylofenylosulfonowego miesza sie z 50% molowymi styrenu i 3% molowymi dwuwiny¬ lobenzenu i dodaje sie 0,1% molowy nadtlenku benzoilu jako aktywatora. Ciekla mieszanine wlewa sie miedzy dwie plyty szklane uszczel¬ nione guma i polimeryzuje w suszarni w tem¬ peraturze 110°C w ciagu 60 — 120 minut.Nastepnie obrabia sie otrzymana membrane w ciagu 72 godzin 5%-owym wodnym roztwo¬ rem weglanu sodowego w temperaturze wrze¬ nia w celu zmydlenia estru. Dalsza obróbke membrany przeprowadza sie znanym sposobem. b) Oczyszczanie wodorotlenku sodowego: Od¬ salanie wodorotlenku sodowego przeprowadza sie znanymi sposobami, najkorzystniej w prze* ciwpradzie. — 2 —W tym przypadku stosowano membrane o grubosci 0,41 mm. Stezenie lugu wyjsciowego wynosilo 757 g NaOH w 1 litrze i 15,8 g/litr NaCl ewentualnie 2,1 g NaCl na 100 g NaOH.Aparatura: pracowala 24 godziny w temperatu¬ rze 20°C przy stalym mieszaniu, przy czym po jednej stronie membrany znajdowala sie taka sama objetosciowo ilosc lugu, jak wody po drugiej stronie membrany. Zawartosc soli kuchennej w oczyszczonym lugu = O. Prze¬ puszczalnosc membramy wynosila 1220 g NaOH/m2/godzine.Przyklad II. a) Wytwarzanie membrany: 50% molowych styrenu miesza sie z 15% mo¬ lowych kwasu akrylowego, 35% molowych estru propylowego kwasu 4-winylofenylosulfo- nowego i 3% molowych dwuwinylobenzenu z dodatkiem 0,2% molowych nadtlenku ben¬ zoilu i wlewa ciekly produkt miedzy dwie uszczelnione plyty szklane. Z powodu obecnosci wody w kwasie akrylowym przeprowadza sie wstepna polimeryzacje w temperaturze 90°C w celu unikniecia tworzenia sie baniek. Calko¬ wita polimeryzacja nastepuje w ciagu • 2 go¬ dzin w suszarce w temperaturze 90 — 120°C.Nastepnie ester kwasu sulfonowego zmydla sie jak w przykladzie I i membrane obrabia zna¬ nym sposobem. b) Oczyszczanie lugu: otrzymana wyzej opi¬ sanym sposobem membrane stosuje sie jak w przykladzie I do odsolenia lugu o stezeniu 757 g/litr NaOH i 14,8 g/litr NaCl albo 2 g NaCl/100 g NaOH. 1) Temperatura podczas przeprowadzania pró¬ by — 20°C, grubosc membrany 0,43 mm, za¬ wartosc soli kuchennej w otrzymanym czystym lugu = O. Przepuszczalnosc membrany = 972 g IVaOH/m2/godzine. 2) Temperatura w czasie przeprowadzanej pró¬ by — 50°C, grubosc membrany 0,40 mm, za¬ wartosc soli kuchennej w otrzymanym lugu =^ O. Przepuszczalnosc membrany 2270 g NaOH/ m2/godzine.Przyklad III. Do oczyszczenia wodoro¬ tlenku sodowego zawierajacego NaCl i hemi- celuloze stosowano podane w przykladzie I i II membrany. Zanieczyszczony lug posiadal na¬ stepujacy sklad: 230,4 g NaOH/litr 7,9 g NaCl/litr / 48,4 g hemicelulozy/litr (wyliczona jako dekstroza) warunki byly takie same jak w przykladzie I. 1) Zastosowano membrane opisana w przykla¬ dzie I a) temperatura doswiadczenia 20°C, grubosc membrany 0,38 mm, zawartosc NaCl w otrzy¬ manym czystym lugu = O, a zawartosc hemi- celulozy w otrzymanym lugu = O, przepusz¬ czalnosc membrany — 570 g NaOH/m2/godzine b) temperatura doswiadczenia — 75°C, prze¬ puszczalnosc membrany: 1740 g NaOH/m2/go- dzine zawartosc NaCl w otrzymanym lugu 0,30 g NaCl/litr po 24 godzinach, zawartosc hemicelulozy w otrzymanym lugu 0,41 g/litr (obliczona jako dekstroza) po 24 godzinach. 2) Zastosowano membrane opisana w przy¬ kladzie II, a) temperatura doswiadczenia 20°C, grubosc membrany 0,39 mm, przepuszczalnosc mem¬ brany: 500 g NaOH/m2/godzine zawartosc NaCl otrzymanego lugu = O, zawartosc hemicelu¬ lozy = O b) temperatura doswiadczenia — 75°C, prze¬ puszczalnosc membrany 1570 g NoOH/m2/go- dzine zawartosc NaCl w otrzymanym lugu 0,29 g NaCl/litr po 24 godzinach zawartosc hemicelulozy w otrzymanym lugu: 0,22 g/litr (obliczona jako dekstroza) po 24 go¬ dzinach.P r z yk la d IV. Stosuje sie membrane jak w przykladzie I oraz lug o skladzie: 210 g NaOH/litr i 4,7 g NagSO^litr Warunki byly takie same jak w przykladzie I.Po 24 godzinach w temperaturze 20°C nie mozna bylo stwierdzic po drugiej stronie mem¬ brany obecnosci Na2S04. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Membrana do oczyszczania lugów alkalicz¬ nych na drodze dializy, peczniejaca ale nie rozpuszczalna w wodzie, ewentualnie w al¬ kalicznym srodowisku, znamienna tym, ze sklada sie z sztucznej ^polimeryzowanej zy¬ wicy winylowej, zawierajacej grupy polarne.
2. 2. Membrana wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze sklada sie z zywicy otrzymanej przez polimeryzacje 25 — 75% molowych styrenu, 25 — 75% molowych kwasu sty- renosulfonowego i 3% molowych dwuwiny¬ lobenzenu. — 3 —
3. 3. Membrana wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze sklada sie z zywicy otrzymanej przez polimeryzacje 25 — 75'% molowych styrenu, 20 — 50°/o molowych kwasu styrenosulfo- nowego, 5 — 25% molowych kwasu akry¬ lowego i 3% molowych dwuwinylobenzenu. VEB Farbenfabrik Wolfen Zastepca: dr Andrzej Au rzecznik patentowy P.W.H. wzór Jednoraz. zam. PL/Ke, Czst zam. 2646 26. 5. 60. 100 egz. Al pism. ki. I. PL