RU2287356C1 - Method of production of filter material - Google Patents

Method of production of filter material Download PDF

Info

Publication number
RU2287356C1
RU2287356C1 RU2005120219/15A RU2005120219A RU2287356C1 RU 2287356 C1 RU2287356 C1 RU 2287356C1 RU 2005120219/15 A RU2005120219/15 A RU 2005120219/15A RU 2005120219 A RU2005120219 A RU 2005120219A RU 2287356 C1 RU2287356 C1 RU 2287356C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
furfural
cooling
urea
water
average pore
Prior art date
Application number
RU2005120219/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Александрович Титарев (RU)
Юрий Александрович Титарев
Александр Михайлович Фридкин (RU)
Александр Михайлович Фридкин
Николай Романович Гребенщиков (RU)
Николай Романович Гребенщиков
Станислав Михайлович Кочергин (RU)
Станислав Михайлович Кочергин
Валерий Мансурович Сафин (RU)
Валерий Мансурович Сафин
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Акватория" (Ооо "Акватория")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Акватория" (Ооо "Акватория") filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Акватория" (Ооо "Акватория")
Priority to RU2005120219/15A priority Critical patent/RU2287356C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2287356C1 publication Critical patent/RU2287356C1/en

Links

Abstract

FIELD: production of filter materials on base of three-dimensional globular polymers; water filtration systems.
SUBSTANCE: proposed method includes poly-condensation of carbamide and aldehyde in presence of acid and forming of resin at cooling and holding till complete hardening; furfural is used as aldehyde; poly-condensation is carried out at heating till dynamic viscosity of solution gets equal to 40-50 mPs; cooling is performed at rate making it possible to obtain material at average diameter of pores of 1-4 mcm.
EFFECT: enhanced efficiency; possibility of producing pure material.
12 cl, 4 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к технологии изготовления фильтрующих материалов на основе полимеров пространственно-глобулярной структуры (далее ПГС полимеры) и может быть использовано в системах фильтрации воды.The invention relates to a technology for the manufacture of filter materials based on polymers of a spatially globular structure (hereinafter ASG polymers) and can be used in water filtration systems.

ПГС полимер представляет собой неплавкое и нерастворимое в обычных растворителях высокопроницаемое изделие, структура которого образована связанными между собой микроглобулами, образующими регулярную пространственную структуру. Средний размер пор может составлять 0,1-10 мкм. Большая развернутая поверхность (до 100-150 м2/г), узкий диапазон распределения пор по размерам (обычно 10%) придают этим материалам хорошие механические и технологические свойства и позволяют использовать их в качестве фильтрующих перегородок.The PGS polymer is a highly permeable article that is not melting and insoluble in ordinary solvents, the structure of which is formed by interconnected microglobules that form a regular spatial structure. The average pore size can be 0.1-10 microns. A large unfolded surface (up to 100-150 m 2 / g), a narrow range of pore size distribution (usually 10%) give these materials good mechanical and technological properties and allow their use as filter baffles.

Структура и свойства наиболее известных ПГС полимеров, раскрыты, в частности, в Энциклопедии полимеров, М.: Советская Энциклопедия, 1972, с.652-658.The structure and properties of the most famous PGS polymers are disclosed, in particular, in the Encyclopedia of Polymers, M .: Soviet Encyclopedia, 1972, p. 652-658.

Из уровня техники известен способ получения фильтрующего материала в виде ПГС полимера на основе мочевино-формальдегидной смолы [1], являющийся наиболее близким заявляемому решению и выбранный заявителем в качестве прототипа. Известный способ включает следующие действия:The prior art method for producing filter material in the form of an ASG polymer based on urea-formaldehyde resin [1], which is the closest to the claimed solution and selected by the applicant as a prototype. The known method includes the following steps:

- поликонденсация мочевины и формальдегида без нагрева;- polycondensation of urea and formaldehyde without heating;

- формование образующейся смолы с охлаждением и выдержкой до отверждения полимера в герметичной форме в течение 10-50 мин при 15-25°С;- molding the resulting resin with cooling and holding until the polymer has cured in a sealed form for 10-50 minutes at 15-25 ° C;

- использование для осуществления способа водного раствора мочевины концентрации 250-600 г/л, формальдегида и кислого катализатора при их массовом соотношении, равном 1:(0.5-1.0):(0.01-0.12) соответственно;- the use for the implementation of the method of an aqueous solution of urea with a concentration of 250-600 g / l, formaldehyde and an acid catalyst with their mass ratio equal to 1: (0.5-1.0) :( 0.01-0.12), respectively;

- одновременное проведение поликонденсации и формования.- simultaneous polycondensation and molding.

Известный способ прост в реализации и заключается в том, что в емкость требуемой формы сливают водный раствор мочевины, формалина, кислоты (катализатор) и выдерживают полученную смесь в статических условиях. Происходит экзотермическое нагревание раствора, который затем охлаждают. За 10-50 мин синтезируется карбамидное изделие любой заданной формы и разнообразного назначения.The known method is simple to implement and consists in the fact that an aqueous solution of urea, formalin, acid (catalyst) is poured into a container of the desired shape and the resulting mixture is kept under static conditions. Exothermic heating of the solution takes place, which is then cooled. In 10-50 minutes, a urea product of any given shape and various purposes is synthesized.

Способ позволяет получать толстостенные трубы макропористой глобулярной структуры с размером пор, задаваемым в пределах 0.5-10 мкм, эффективные при использовании в качестве разделительных перегородок при фильтровании. Однако известная технология не соответствует возросшим требованиям по экологической безопасности, т.к. основана на использовании формальдегидной смолы. Из ПГС полимера, получаемого известным способом, в окружающую среду выделяется значительное количество токсичного формальдегида, вследствие чего значительно сужается область применения изделий из данного полимера. ПГС полимеры являются высокоэффективными фильтрующими материалами для очистки от механических и химических примесей водных и органических растворов, однако присутствие в фильтрате формальдегида, относящегося к веществам 2 класса опасности, как правило, не допускается. Кроме того, при использовании мочевино-формальдегидного ПГС полимера в качестве фильтрующего материала необходимо дорогостоящее оборудование для удаления из фильтрата формальдегида.The method allows to obtain thick-walled tubes of a macroporous globular structure with a pore size set in the range of 0.5-10 μm, effective when used as dividing walls during filtration. However, the known technology does not meet the increased requirements for environmental safety, because based on the use of formaldehyde resin. A significant amount of toxic formaldehyde is released from the ASG of the polymer obtained in a known manner into the environment, as a result of which the field of application of products from this polymer is significantly narrowed. ASG polymers are highly effective filtering materials for the purification of mechanical and chemical impurities from aqueous and organic solutions, however, the presence of formaldehyde in the filtrate belonging to hazard class 2 substances is generally not allowed. In addition, when using a urea-formaldehyde ASG polymer as a filter material, expensive equipment is needed to remove formaldehyde from the filtrate.

Следует отметить, что утилизация отработанных фильтрующих изделий из мочевино-формальдегидного ПГС полимера из-за постоянного выделения полимером в окружающую среду формальдегида также является трудоемким процессом.It should be noted that the disposal of spent filter products from urea-formaldehyde ASG polymer due to the constant release of formaldehyde into the environment by the polymer is also a laborious process.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа, обеспечивающего получение более безопасного по санитарным нормам и правилам в условиях производства и эксплуатации фильтрующего материала в виде ПГС полимера на основе мочевины и альдегида, не требующего дополнительной очистки фильтратов и сточных вод подобного производства от токсичных веществ, а также энергоемкой утилизации.The objective of the invention is to provide a method that provides a more safe sanitary standards and rules in the conditions of production and operation of the filter material in the form of an ASG polymer based on urea and aldehyde, which does not require additional purification of filtrates and wastewater of a similar production from toxic substances, as well as energy-intensive recycling.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления фильтрующего материала, включающем поликонденсацию мочевины и альдегида в присутствии кислоты и формование образующейся смолы с охлаждением и выдержкой до полного отверждения, в качестве альдегида используют фурфурол, поликонденсацию осуществляют при нагревании до достижения значения динамической вязкости раствора, равного 40-50 мП, а охлаждение осуществляют со скоростью, позволяющей получить материал со средним диаметром пор в интервале 1-4 мкм. В варианте реализации способа поликонденсацию и формование осуществляют в одной и той же емкости, выполняющей функцию реактора и оснастки. В варианте реализации способа поликонденсацию осуществляют в реакторе при нагревании и при достижении значения динамической вязкости раствора, равного 40-50 мП, производят розлив по формам и охлаждение в условиях, указанных выше. Т.е. в этом случае поликонденсацию и формование осуществляют в разных емкостях - поликонденсацию в реакторе, а формование в форме (оснастке), позволяющей получить изделие заданной формы.The technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing the filter material, including polycondensation of urea and aldehyde in the presence of acid and molding the resulting resin with cooling and holding until complete curing, furfural is used as the aldehyde, polycondensation is carried out by heating until the solution has a dynamic viscosity equal to 40-50 MP, and cooling is carried out at a speed that allows you to get a material with an average pore diameter in the range of 1-4 microns. In an embodiment of the method, polycondensation and molding are carried out in one and the same tank, which performs the function of a reactor and equipment. In an embodiment of the method, the polycondensation is carried out in the reactor when heated and when the dynamic viscosity of the solution reaches 40-50 mP, the mold is bottled and cooled under the conditions indicated above. Those. in this case, polycondensation and molding are carried out in different containers - polycondensation in the reactor, and molding in the form (equipment), which allows to obtain a product of a given shape.

Авторами установлено также, что осуществление поликонденсации мочевины и фурфурола в присутствии солей железа в процессе изготовления нового ПГС полимера, позволяет существенно снизить миграцию фурфурола в водную среду. Этот вывод основан, в частности на следующих экспериментальных результатах:The authors also found that the polycondensation of urea and furfural in the presence of iron salts in the process of manufacturing a new ASG polymer can significantly reduce the migration of furfural to the aquatic environment. This conclusion is based, in particular, on the following experimental results:

- при синтезе фурфурол-карбамидного ПГС полимера в случае добавления в реакционную массу солей железа, например сульфата железа (2+) концентрации в реакционной массе 0,05 М, миграция фурфурола из материала, используемого в качестве фильтрующей среды объемом 0,6 л (с плотностью сухого полимера 300 г/дм3) в 1 л воды при комнатной температуре составляет - 3 мг/л за сутки.- in the synthesis of furfural-urea-PGS polymer in the case of adding iron salts, for example, iron sulfate (2+), to the reaction mass, the concentration in the reaction mass is 0.05 M, furfural migration from the material used as a filter medium of 0.6 l (s the density of the dry polymer 300 g / dm 3 ) in 1 liter of water at room temperature is - 3 mg / l per day.

- при добавлении в реакционную массу солей железа, например сульфата железа (2+) до концентрации в реакционной массе 0,15 М, миграция фурфурола из материала фильтрующей среды объемом 0,6 л (с плотностью сухого полимера 300 г/дм3) в 1 л воды при комнатной температуре составляет - 1-2 мг/л за сутки.- when iron salts, for example, iron sulfate (2+) are added to the reaction mass to a concentration of 0.15 M in the reaction mass, furfural migration from the filter medium material with a volume of 0.6 l (with a dry polymer density of 300 g / dm 3 ) in 1 l of water at room temperature is - 1-2 mg / l per day.

При добавлении соли железа менее 0,05 М миграция фурфурола более 3 мг/л за сутки. При добавлении соли железа более 0,15 М миграция фурфурола значительно не уменьшается по сравнению с достигнутым уровнем.With the addition of an iron salt of less than 0.05 M, furfural migration is more than 3 mg / l per day. With the addition of an iron salt of more than 0.15 M, furfural migration does not significantly decrease compared to the achieved level.

В то же время авторами установлено, что добавка соли железа почти не влияет на прочность полимера и средний диаметр пор в нем и в отсутствии соли железа при неизменности всех прочих условий данные характеристики полимера воспроизводятся в интервале ±10%.At the same time, the authors found that the addition of an iron salt has almost no effect on the strength of the polymer and the average pore diameter in it and in the absence of an iron salt, with all other conditions unchanged, these polymer characteristics are reproduced in the range of ± 10%.

Кислота, как и в известном способе, является катализатором процесса. Наиболее подходящими катализаторами являются соляная и серная кислоты.Acid, as in the known method, is a catalyst for the process. The most suitable catalysts are hydrochloric and sulfuric acids.

Необходимо отметить, что введение фурфурола вместо формальдегида требует существенного изменения параметров процесса, не очевидного для специалиста, поскольку образование пространственно глобулярной структуры полимера в этом случае осложнено следующими процессами:It should be noted that the introduction of furfural instead of formaldehyde requires a significant change in the process parameters that are not obvious to a specialist, since the formation of a spatially globular polymer structure in this case is complicated by the following processes:

1) Возможно разделение органической и водной фаз в ходе синтеза ПГС полимера, с образованием в органической фазе смолы, не обладающей высокоразвитой системой открытых пор.1) It is possible to separate the organic and aqueous phases during the synthesis of ASO polymer, with the formation in the organic phase of a resin that does not have a highly developed system of open pores.

2) Снижение свойств конечного продукта, связанное с необходимостью удаления органического растворителя из объема ПГС полимере после его отверждения.2) The decrease in the properties of the final product associated with the need to remove the organic solvent from the volume of the ASG polymer after it has cured.

Сущность заявляемого способа состоит в том, что в качестве альдегида используют фурфурол, поликонденсацию растворов мочевины и фурфурола осуществляют при нагревании в кислой среде до достижения динамической вязкости раствора полимера величины 40-50 мП. Формование осуществляют при охлаждении указанного раствора в реакторе или разлитого по формам до комнатной температуры со скоростью, позволяющей получить материал со средним размером пор 1-4 мкм. Готовые изделия имеют заданную геометрическую форму, пористость 60-75% и предел прочности на сжатие не менее 0,8 МПа.The essence of the proposed method consists in the fact that furfural is used as the aldehyde, polycondensation of urea and furfural solutions is carried out by heating in an acidic medium until the dynamic viscosity of the polymer solution reaches 40-50 mP. The molding is carried out by cooling the specified solution in the reactor or poured into molds to room temperature at a speed that allows to obtain a material with an average pore size of 1-4 microns. Finished products have a given geometric shape, porosity of 60-75% and a compressive strength of at least 0.8 MPa.

Авторами установлены не только параметры процесса, необходимые для изготовления менее токсичного мочевино-фурфурольного ПГС полимера, но и условия, обеспечивающие высокую фильтрационную способность нового фильтрующего материала. Влияние скорости охлаждения на средний размер пор и прочность иллюстрируется данными Табл. 1.The authors established not only the process parameters necessary for the manufacture of less toxic urea-furfural PGS polymer, but also the conditions providing high filtration ability of the new filter material. The effect of the cooling rate on the average pore size and strength is illustrated by the data in Table. one.

Табл. 1Tab. one Пористость, %Porosity,% Скорость охлаждения:Cooling rate: Средний диаметр пор, мкмThe average pore diameter, microns Предел прочности на сжатие, МПаThe limit of compressive strength, MPa 7070 0,1-0,2°С/мин0.1-0.2 ° C / min 4four 0,90.9 6868 0,4-0,6°С/мин0.4-0.6 ° C / min 22 1,51,5 6565 0,7-1°С/мин0.7-1 ° C / min 1one 22

Оптимальными параметрами процесса изготовления фильтрующего материала являются следующие параметры:The optimal parameters of the manufacturing process of the filter material are the following parameters:

- для поликонденсации - нагревание до Т=30-45°С- for polycondensation - heating to T = 30-45 ° C

- массовое соотношение компонентов: фурфурол - 1...(0,8-1,2), мочевина 0,65...(0,52-0,78), органический растворитель 1...(0,8-1,2), кислота соляная (конц.) 0.1...(0.08-0,12), вода 2...(1,6-2,4), FeSO4·5H2O - 0,15...(0,1-0,2).- mass ratio of components: furfural - 1 ... (0.8-1.2), urea 0.65 ... (0.52-0.78), organic solvent 1 ... (0.8-1 , 2), hydrochloric acid (conc.) 0.1 ... (0.08-0.12), water 2 ... (1.6-2.4), FeSO 4 · 5H 2 O - 0.15 ... (0.1-0.2).

Заявляемый способ позволяет получить высокопористый, обладающий достаточной механической прочностью ПГС полимер с высокоразвитой системой открытых пор со средним диаметром в заданном интервале значений.The inventive method allows to obtain highly porous, having sufficient mechanical strength of the ASG polymer with a highly developed system of open pores with an average diameter in a given range of values.

Наличие ПГС структуры установлено при микроскопическом исследовании образцов готового полимера. Оценка размеров пор проводилась по известному методу проницаемости [2] (на основе уравнения Козени-Кармана), который состоит в том, что исследуют зависимость проходящего объема воды (в л/мин) через фильтрующую перегородку, выполненную из полимера, полученного в соответствии с изобретением, от приложенного на входе давления воды.The presence of ASG structure was established by microscopic examination of samples of the finished polymer. Evaluation of pore sizes was carried out according to the known method of permeability [2] (based on the Kozeni-Karman equation), which consists in examining the dependence of the passing volume of water (in l / min) through a filter baffle made of a polymer obtained in accordance with the invention , from the water pressure applied at the inlet.

Новый фильтрующий материал из мочевино-фурфурольного ПГС полимера имеет средний диаметр пор в интервале от 1 до 4 мкм.The new filtering material from urea-furfural PGS polymer has an average pore diameter in the range from 1 to 4 microns.

Из уровня техники известны способы получения смол конденсацией фурфурола с мочевиной, в частности, в виде неплавких, стойких к разбавленным щелочам и кислотам, черно-коричневых смол [3] или в виде вязких битумоподобных продуктов, которые отверждаются в присутствии кислоты [4].The prior art methods for producing resins by condensation of furfural with urea, in particular in the form of non-melting, resistant to dilute alkalis and acids, black-brown resins [3] or in the form of viscous bitumen-like products that cure in the presence of acid [4].

Следует отметить, что для реализации способов, раскрытых во всех упомянутых источниках, необходимо дорогостоящее и энергоемкое оборудование для проведения процессов конденсации в интервале температур 100-160°С, а получаемые смолы, могут использоваться исключительно как связующее, например, при производстве прессовочных материалов и не относятся к ПГС полимерам. Изготовленные согласно заявляемому изобретению ПГС полимеры могут найти применение в качестве фильтрующей среды для водных растворов, органических растворителей и газовых потоков.It should be noted that for the implementation of the methods disclosed in all the mentioned sources, expensive and energy-intensive equipment is required for carrying out condensation processes in the temperature range 100-160 ° C, and the resulting resins can be used exclusively as a binder, for example, in the production of pressing materials and not relate to ASG polymers. ASG polymers made according to the claimed invention can be used as a filter medium for aqueous solutions, organic solvents and gas streams.

Заявляемый способ позволяет получить ПГС полимер с различным средним диаметром пор и проницаемостью по отношению к водным растворам, экологически безопасный, так как в процессе используются малотоксичные вещества (фурфурол относится к малоопасным для окружающей среды веществам), а особенности процесса изготовления полимера с дополнительным введением солей железа позволяют значительно снизить диффузию фурфурола в фильтрат.The inventive method allows to obtain a PGS polymer with a different average pore diameter and permeability with respect to aqueous solutions, environmentally friendly, since low toxic substances are used in the process (furfural refers to environmentally hazardous substances), and features of the polymer manufacturing process with additional introduction of iron salts significantly reduce the diffusion of furfural in the filtrate.

Для реализации способа оптимальными являются следующие компоненты:For the implementation of the method, the following components are optimal:

Фурфурол..., имп. (CAS 98-01-1, EEC 605-010-00-4)Furfural ..., imp. (CAS 98-01-1, EEC 605-010-00-4)

Мочевина..., ГОСТ 2081 -92Urea ..., GOST 2081 -92

Кислота соляная..., ГОСТ 3118-77Hydrochloric acid ..., GOST 3118-77

Спирт этиловый... 96%Ethyl alcohol ... 96%

FeSO4·5Н2О (Купорос железный технический) - ГОСТ 6981-94FeSO 4 · 5H 2 O (Vitriol iron technical) - GOST 6981-94

Отдельные стадии процесса контролируются следующими методами:The individual stages of the process are controlled by the following methods:

1. вязкость раствора - с помощью вискозиметра;1. the viscosity of the solution - using a viscometer;

2. окончание выдержки - с помощью термометра, находящегося во внутренней трубе формы;2. End of exposure - using a thermometer located in the inner tube of the mold;

3. конец охлаждения - с помощью термометра, находящегося во внутренней трубе формы;3. end of cooling - with the help of a thermometer located in the inner tube of the mold;

4. Скорость охлаждения задается путем регулирования температуры в производственном помещении с помощью термостатов.4. The cooling rate is set by controlling the temperature in the production room using thermostats.

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1.Example 1

В реактор, объемом 1,5 л, с мешалкой и системой охлаждения, помещают 420 мл воды, 240 мл этанола (96%), 20 мл конц. соляной кислоты, 120 г мочевины. К полученному раствору, нагретому до 40°С, добавляют 200 мл фурфурола. Раствор нагревают до достижения вязкости 40 мП и разливают в цилиндрические сосуды из полиэтилена с фиксированным строго по центру стержнем. Охлаждают формы с раствором полимера со скоростью 0,1-0,2°С/мин до 20°С и выдерживают их в течение 4 часов при данной температуре. Затем формы, для завершения процесса отверждения полимера, помещают в термошкаф с температурой 60°С на 16 часов.In a reactor with a volume of 1.5 l, with a stirrer and a cooling system, 420 ml of water, 240 ml of ethanol (96%), 20 ml of conc. hydrochloric acid, 120 g of urea. 200 ml of furfural is added to the resulting solution heated to 40 ° C. The solution is heated until a viscosity of 40 mP is reached and poured into cylindrical vessels made of polyethylene with a rod fixed strictly in the center. The molds are cooled with a polymer solution at a rate of 0.1-0.2 ° C / min to 20 ° C and held for 4 hours at this temperature. Then the molds, to complete the curing process of the polymer, are placed in a heating cabinet with a temperature of 60 ° C for 16 hours.

Вынимают заготовки из форм и при необходимости проводят механическую обработку для придания требуемой формы.The blanks are removed from the molds and, if necessary, machined to give the desired shape.

Плотность сухого полимера 291 г/дм3, средний размер пор 4 мкм.The density of the dry polymer 291 g / DM 3 the average pore size of 4 microns.

Пример 2.Example 2

В реактор объемом 1 л, с мешалкой и системой охлаждения помещают 340 мл воды, 200 мл этанола (96%), 18 мл конц. соляной кислоты, 100 г мочевины. К полученному раствору, нагретому до 40°С, приливают 175 мл фурфурола. Выдерживают температуру реакционной смеси в интервале 30-40°С в течение 40 минут до достижения величины вязкости - 45 мП. Разливают раствор в формы аналогично Примеру 1 и охлаждают их со скоростью 0,4-0,6°С/мин до 20°С, затем выдерживают в течение 4 часов при данной температуре.340 ml of water, 200 ml of ethanol (96%), 18 ml of conc. Are placed in a 1 liter reactor with a stirrer and a cooling system. hydrochloric acid, 100 g of urea. 175 ml of furfural are added to the resulting solution, heated to 40 ° C. Maintain the temperature of the reaction mixture in the range of 30-40 ° C for 40 minutes until reaching a viscosity of 45 MP. The solution is poured into molds similarly to Example 1 and cooled at a rate of 0.4-0.6 ° C / min to 20 ° C, then kept for 4 hours at this temperature.

Для завершения процесса отверждения полимера помещают формы с заготовками в термошкаф с температурой 60°С на 16 часов. Вынимают заготовки из форм и при необходимости проводят мех. обработку для придания требуемой формы. Плотность сухого полимера 309 г/дм3, средний размер пор 2 мкм.To complete the polymer curing process, place the blanks in a heating cabinet with a temperature of 60 ° C for 16 hours. Take the blanks from the molds and, if necessary, carry out the fur. processing to give the desired shape. The density of the dry polymer 309 g / DM 3 the average pore size of 2 microns.

Пример 3.Example 3

В реактор объемом 1 л, с мешалкой и системой охлаждения помещают 320 мл воды 180 мл этанола (96%), 20 мл конц. соляной кислоты и 120 г мочевины и 14 г FeSO4·5Н2O. К полученному раствору, нагретому до 40°С, приливают 175 мл фурфурола. Выдерживают температуру реакционной смеси в интервале 35-45°С в течение 40 минут до достижения вязкости, равной 50 мП. Производят розлив раствора полимера по формам аналогично примеру 1. Охлаждают раствор полимера со скоростью 0.7-1°С/мин до 20°С и выдерживают в течение 4 часов при данной температуре. Для завершения процесса отверждения полимера помещают формы с заготовками в термошкаф с температурой 60°С на 16 часов.In a 1 L reactor, with a stirrer and cooling system, 320 ml of water, 180 ml of ethanol (96%), 20 ml of conc. hydrochloric acid and 120 g of urea and 14 g of FeSO 4 · 5H 2 O. 175 ml of furfural is added to the resulting solution, heated to 40 ° C. Maintain the temperature of the reaction mixture in the range of 35-45 ° C for 40 minutes until a viscosity of 50 mP is reached. The polymer solution is bottled in the forms analogous to Example 1. The polymer solution is cooled at a rate of 0.7-1 ° C / min to 20 ° C and kept for 4 hours at this temperature. To complete the polymer curing process, place the blanks in a heating cabinet with a temperature of 60 ° C for 16 hours.

Вынимают заготовки из форм и при необходимости проводят механическую обработку для придания требуемой формы. Плотность сухого полимера 337 г/дм3, средний размер пор 1 мкм.The blanks are removed from the molds and, if necessary, machined to give the desired shape. The density of the dry polymer 337 g / DM 3 the average pore size of 1 μm.

Пример 4.Example 4

В цилиндр объемом 1 л, с мешалкой и системой охлаждения помещают 320 мл воды, 180 мл этанола (96%), 20 мл концентрированной соляной кислоты и 120 г мочевины и 40 г FeSO4·5Н2О. К полученному раствору, нагретому до 40°С приливают 175 мл фурфурола. Выдерживают температуру реакционной смеси в интервале 35-45°С в течение 40 минут до достижения вязкости, равной 50 мП. Удаляют перемешивающее устройство. Охлаждают цилиндр с раствором полимера со скоростью 0,7-1°С/мин. до 20°С и выдерживают в течение 4 часов при данной температуре. Затем для завершения процесса отверждения полимера выдерживают заполненный цилиндр в термошкафу с температурой 60°С в течение 16 часов. Вынимают заготовку из цилиндра и проводят механическую обработку для придания ей требуемой формы. Плотность сухого полимера 337 г/дм3, средний размер пор 1 мкм.320 ml of water, 180 ml of ethanol (96%), 20 ml of concentrated hydrochloric acid and 120 g of urea and 40 g of FeSO 4 · 5H 2 O are placed in a 1 liter cylinder with a stirrer and a cooling system. To the resulting solution, heated to 40 ° C poured 175 ml of furfural. Maintain the temperature of the reaction mixture in the range of 35-45 ° C for 40 minutes until a viscosity of 50 mP is reached. Remove the mixing device. Cool the cylinder with the polymer solution at a rate of 0.7-1 ° C / min. to 20 ° C and incubated for 4 hours at this temperature. Then, to complete the curing process of the polymer, the filled cylinder is kept in a temperature cabinet with a temperature of 60 ° C for 16 hours. The billet is removed from the cylinder and machined to give it the desired shape. The density of the dry polymer 337 g / DM 3 the average pore size of 1 μm.

Изготовленные в соответствии с Примерами 1-4 фильтрующие материалы в виде полых цилиндров высотой 150 мм, диаметром 75 мм и объемом 550 мл прошли испытания с положительным результатом.Filter materials manufactured in accordance with Examples 1-4 in the form of hollow cylinders with a height of 150 mm, a diameter of 75 mm and a volume of 550 ml were tested with a positive result.

В процессе фильтрации вода (водопроводная вода системы централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, температура воды соответствует температуре в сети водоснабжения) поступает внутрь цилиндра (средний диаметр пор - 1-4 мкм), просачивается через поры и поступает в емкость для сбора фильтрата.During the filtration process, water (tap water of the centralized drinking water supply system, water temperature corresponds to the temperature in the water supply network) enters the cylinder (average pore diameter is 1-4 μm), seeps through the pores and enters the container to collect the filtrate.

Модельные растворы соответствовали требованиям ГОСТ Р 51871 2002 г. "Устройства водоочистные. Общие требования к эффективности и методы ее определения".Model solutions corresponded to the requirements of GOST R 51871 2002 "Water-purifying devices. General requirements for efficiency and methods for its determination."

Воду пропускали по 10 л с интервалом в 1 час. Каждые 50 л выходящей воды подвергали химическому анализу. Результаты испытаний в динамике представлены в Табл.2.Water was passed through 10 l at intervals of 1 hour. Every 50 L of effluent was subjected to chemical analysis. The test results in dynamics are presented in Table 2.

Табл. 2Tab. 2 Пропущено воды через фильтропатрон, лWater passed through the filter cartridge, l рНpH МутностьTurbidity Свободный хлор, мг/лFree chlorine, mg / l ПМО*, мг О2PMO * , mg O 2 / l [Fe+2, +3], мг/л[Fe +2, +3 ], mg / l Исходная водаSource water 6,76.7 0,90.9 0,40.4 3,03.0 0,50.5 20twenty 6.16.1 00 00 2,02.0 0,050.05 150150 6.16.1 00 00 2,52,5 0,050.05 500500 6.156.15 00 00 3,03.0 0,050.05 10001000 6.66.6 00 0,010.01 3,03.0 0,050.05 15001500 6,66.6 0,10.1 0,070,07 3,03.0 0,10.1 20002000 6,66.6 0,30.3 0,150.15 3,03.0 0,30.3 Примечание: скорость пропускания фильтрата - 1,5 л/мин.Note: the filtrate transmission rate is 1.5 l / min.

Результаты очистки воды фильтропатроном из материала, взятого в качестве прототипа, представлены в Табл. 3. Испытания проводились в тех же условиях, что и заявляемого фильтрующего материала.The results of water purification by a filter cartridge from a material taken as a prototype are presented in Table. 3. The tests were carried out under the same conditions as the inventive filter material.

Табл. 3Tab. 3 Пропущено воды через фильтропатрон, лWater passed through the filter cartridge, l pHpH [Fe+2, +3], мг/л[Fe +2, +3 ], mg / l Свободный хлор, мг/лFree chlorine, mg / l ПМО*, мг О2PMO * , mg O 2 / l Мутность Ед/лTurbidity Unit / L Исходная водаSource water 6,76.7 0,50.5 0,40.4 3,03.0 0,90.9 20twenty 7,07.0 0,090.09 0,10.1 1010 00 150150 7,37.3 0,120.12 0,10.1 99 00 500500 7,17.1 0,150.15 0,080.08 99 00 10001000 7,47.4 0,200.20 0,110.11 77 00 15001500 7,07.0 0,130.13 0,140.14 66 0,10.1 20002000 7,17.1 0,180.18 0,120.12 66 0,30.3 Примечание: скорость пропускания фильтрата - 1,5 л/мин.Note: the filtrate transmission rate is 1.5 l / min.

Анализ воды проводили в соответствии со следующими требованиями:Water analysis was carried out in accordance with the following requirements:

Табл. 4Tab. four №п/пNo. Определяемый параметрDefined parameter ПДК СанПиН 2.1.4.1074-01 ДКМ, ГН.2.3.3.972-00MPC SanPiN 2.1.4.1074-01 DKM, GN.2.3.3.972-00 Методы испытанийTest methods 1one Железо общее, мг/лTotal iron, mg / l 0.30.3 МУ 08-47/104MU 08-47 / 104 22 Мутность, ЕМФTurbidity, EMF 2.62.6 ГОСТ 3351-74GOST 3351-74 33 Перманганатная окисляемость (ПМО), мг O2Permanganate oxidizability (PMO), mg O 2 / l 5.05.0 ПНДФ 14.2:4.154-99PNDF 14.2: 4.154-99 4four Хлор, мг/л свободныйChlorine, mg / L free 0.30.3 ГОСТ 18190-72GOST 18190-72 55 pHpH 6-96-9 ГОСТ 2874-82GOST 2874-82 Скорость пропускания воды - 1,5 л/мин.The transmission rate of water is 1.5 l / min.

Представленные в описании оптимальные параметры процесса не исключают внесение изменений при сохранении сущности изобретения.The optimal process parameters presented in the description do not exclude the introduction of changes while maintaining the essence of the invention.

Источники информацииInformation sources

1. SU 1162822, C 08 G 12/12 - прототип.1. SU 1162822, C 08 G 12/12 - prototype.

2. Мулдер М. Введение в мембранную технологию. М., 1999.2. Mulder M. Introduction to membrane technology. M., 1999.

3. Патент Англии №293871, 1929.3. Patent of England No. 293871, 1929.

4. Мощiнська Н.К. "Хiмiчна. промисловiсть", 1963, 1.4. Moshinska N.K. "Chemical. Industry", 1963, 1.

Claims (12)

1. Способ изготовления фильтрующего материала, включающий поликонденсацию растворов мочевины и альдегида в присутствии кислоты и формование образующейся смолы с охлаждением и выдержкой до полного отверждения полимера, отличающийся тем, что в качестве альдегида используют фурфурол, поликонденсацию осуществляют при нагревании до достижения динамической вязкости раствора значения 40-50 МП, а охлаждение производят со скоростью, обеспечивающей получение материала со средним диаметром пор в интервале 1-4 мкм.1. A method of manufacturing a filter material, including polycondensation of urea and aldehyde solutions in the presence of acid and molding the resulting resin with cooling and holding until the polymer has completely cured, characterized in that furfural is used as an aldehyde, polycondensation is carried out by heating until the solution reaches a dynamic viscosity of 40 -50 MP, and cooling is carried out at a speed that provides a material with an average pore diameter in the range of 1-4 microns. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поликонденсацию осуществляют в присутствии солей железа.2. The method according to claim 1, characterized in that the polycondensation is carried out in the presence of iron salts. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что поликонденсацию осуществляют при нагревании в интервале температур 20-40°С.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the polycondensation is carried out by heating in the temperature range of 20-40 ° C. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве соли железа используют купорос железный в количестве 0,05-0,15 М.4. The method according to claim 2, characterized in that iron sulfate is used as an iron salt in an amount of 0.05-0.15 M. 5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что поликонденсацию и формование осуществляют в разных емкостях.5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the polycondensation and molding is carried out in different containers. 6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что поликонденсацию и формование осуществляют в одной емкости.6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the polycondensation and molding is carried out in one tank. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения среднего диаметра пор величиной 1 мкм охлаждение производят со скоростью 0,1-0,3°С/мин при массовом соотношении компонентов в реакционной смеси в интервале: фурфурол - 0,8-1,2: мочевина 0,52-0,78: органический растворитель 0,8-1,2: кислота соляная (конц.) - 0,08-0,12: вода 1,6-2,4.7. The method according to claim 1, characterized in that in order to obtain an average pore diameter of 1 μm, cooling is performed at a rate of 0.1-0.3 ° C / min with a mass ratio of components in the reaction mixture in the range of: furfural - 0.8 -1.2: urea 0.52-0.78: organic solvent 0.8-1.2: hydrochloric acid (conc.) - 0.08-0.12: water 1.6-2.4. 8. Способ по п.2, отличающийся тем, что для получения среднего диаметра пор величиной 1 мкм охлаждение производят со скоростью 0,1-0,3°С/мин при массовом соотношении компонентов в реакционной смеси в интервале: фурфурол - 0,8-1,2: мочевина 0,52-0,78: органический растворитель 0,8-1,2; кислота соляная (конц.) - 0,08-0,12: вода 1,6-2,4: FeSO4·5H2О 0,1-0,2.8. The method according to claim 2, characterized in that in order to obtain an average pore diameter of 1 μm, cooling is performed at a rate of 0.1-0.3 ° C / min with a mass ratio of components in the reaction mixture in the range of: furfural - 0.8 -1.2: urea 0.52-0.78: organic solvent 0.8-1.2; hydrochloric acid (conc.) - 0.08-0.12: water 1.6-2.4: FeSO 4 · 5H 2 O 0.1-0.2. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения среднего диаметра пор 2 мкм охлаждение производят со скоростью 0,3-0,5°С/мин при массовом соотношении компонентов в реакционной смеси в интервале: фурфурол - 0,8-1,2: мочевина 0,52-0,78: органический растворитель 0,8-1,2, кислота соляная (конц.) - 0,08-0,12: вода 1,6-2,4.9. The method according to claim 1, characterized in that in order to obtain an average pore diameter of 2 μm, cooling is performed at a rate of 0.3-0.5 ° C / min with a mass ratio of components in the reaction mixture in the range of: furfural - 0.8- 1.2: urea 0.52-0.78: organic solvent 0.8-1.2, hydrochloric acid (conc.) 0.08-0.12: water 1.6-2.4. 10. Способ по п.2, отличающийся тем, что для получения среднего диаметра пор 2 мкм охлаждение производят со скоростью 0,3-0,5°С/мин при массовом соотношении компонентов в реакционной смеси в интервале: фурфурол - 0,8-1,2: мочевина 0,52-0,78: органический растворитель 0,8-1,2: кислота соляная (конц.) - 0,08-0,12: вода 1,6-2,4: FeSO4·5Н2О - 0,1-0,2.10. The method according to claim 2, characterized in that in order to obtain an average pore diameter of 2 μm, cooling is performed at a rate of 0.3-0.5 ° C / min with a mass ratio of components in the reaction mixture in the range of: furfural - 0.8- 1.2: urea 0.52-0.78: organic solvent 0.8-1.2: hydrochloric acid (conc.) - 0.08-0.12: water 1.6-2.4: FeSO 4 5H 2 O — 0.1-0.2. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения среднего диаметра пор 4 мкм охлаждение производят со скоростью 1-0,5°С/мин при массовом соотношении компонентов в реакционной смеси в интервале: фурфурол - 0,8-1,2: мочевина 0,52-0,78: органический растворитель 0,8-1,2: кислота соляная (конц.) - 0,08-0,12: вода 1,6-2,4.11. The method according to claim 1, characterized in that in order to obtain an average pore diameter of 4 μm, cooling is performed at a rate of 1-0.5 ° C / min with a mass ratio of components in the reaction mixture in the range of: furfural - 0.8-1, 2: urea 0.52-0.78: organic solvent 0.8-1.2: hydrochloric acid (conc.) - 0.08-0.12: water 1.6-2.4. 12. Способ по п.2, отличающийся тем, что для получения среднего диаметра пор 4 мкм охлаждение производят со скоростью 1-0,5°С/мин при массовом соотношении компонентов в реакционной смеси в интервале: фурфурол - 0,8-1,2: мочевина 0,52-0,78: органический растворитель 0,8-1,2: кислота соляная (конц.) - 0,08-0,12: вода 1,6-2,4: FeSO4·5H2O - 0,1-0,2.12. The method according to claim 2, characterized in that in order to obtain an average pore diameter of 4 μm, cooling is performed at a rate of 1-0.5 ° C / min with a mass ratio of components in the reaction mixture in the range of: furfural - 0.8-1, 2: urea 0.52-0.78: organic solvent 0.8-1.2: hydrochloric acid (conc.) - 0.08-0.12: water 1.6-2.4: FeSO 4 · 5H 2 O is 0.1-0.2.
RU2005120219/15A 2005-06-30 2005-06-30 Method of production of filter material RU2287356C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005120219/15A RU2287356C1 (en) 2005-06-30 2005-06-30 Method of production of filter material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005120219/15A RU2287356C1 (en) 2005-06-30 2005-06-30 Method of production of filter material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2287356C1 true RU2287356C1 (en) 2006-11-20

Family

ID=37502214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005120219/15A RU2287356C1 (en) 2005-06-30 2005-06-30 Method of production of filter material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2287356C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470948C1 (en) * 2011-07-07 2012-12-27 Антон Юрьевич Сандеров Method of producing polymer with spatial-globular structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470948C1 (en) * 2011-07-07 2012-12-27 Антон Юрьевич Сандеров Method of producing polymer with spatial-globular structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Formation and performance of Kaolin/MnO2 bi-layer composite dynamic membrane for oily wastewater treatment: Effect of solution conditions
US3423491A (en) Permselective hollow fibers and method of making
Saja et al. Fabrication of low-cost ceramic ultrafiltration membrane made from bentonite clay and its application for soluble dyes removal
US3745202A (en) Method of preparing an asymmetric membrane from a cellulose derivative
Jana et al. Removal of crystal violet by advanced oxidation and microfiltration
Kaur et al. Effect of carbonates composition on the permeation characteristics of low-cost ceramic membrane supports
Anwar et al. Silver nano-particle coated hydroxyapatite nano-composite membrane for the treatment of palm oil mill effluent
US4567207A (en) Polymeric material adapted for physico-chemical separation of substances and method for producing same
Rani et al. Insights on applications of low-cost ceramic membranes in wastewater treatment: A mini-review
CN101274227B (en) Method for preparing polymer micro-filter membrane
Baghdad et al. Zeolite–cellulose composite membranes: Synthesis and applications in metals and bacteria removal
Mofradi et al. Hydrophilic polymeric membrane supported on silver nanoparticle surface decorated polyester textile: Toward enhancement of water flux and dye removal
RU2287356C1 (en) Method of production of filter material
Barbosa et al. Influence of the methodology on the formation of zeolite membranes MCM-22 for the oil/water emulsion separation
JP2007313390A (en) Phillipsite type zeolite composite membrane and its manufacturing method
Fiorentin-Ferrari et al. Fabrication and characterization of polysulfone and polyethersulfone membranes applied in the treatment of fish skin tanning effluent
Yuan et al. Design and fabrication of nanofiltration membranes based on intrinsic porous monomer resorcin [4] arene
RU2286354C1 (en) Method for preparing filtering material
Velu et al. Removal of organic and inorganic substances from industry wastewaters using modified aluminosilicate‐based polyethersulfone ultrafiltration membranes
CN101422669B (en) Preparation method of hydrophilicity macromolecule micropore filter material
Berradi et al. Purification of the textile finishing effluents by the ultrafiltration technique
CN112657343A (en) Polyamide hollow fiber composite separation membrane and preparation method thereof
CN107626215A (en) A kind of antifouling composite hyperfiltration membrane and preparation method thereof
US3873653A (en) Preparation of high flux cellulose acetate membranes and hollow fibers from prefabricated low flux specimens
CN112237850A (en) Membrane and preparation method and application thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130701