SU929648A1 - Способ получени полимерных фильтрующих изделий - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к технологии изготовлени  пористых изделий, предназначенных дл  фильтрации жидкостей и газов, и может найти применение в цветной металлургии, в химической, медицинской и пищевой промышленности, в приборостроении дл  очистки сточных вод и в других област х промышленности.

Осуществление многих высокопроизводительных процессов св зано с использованием специальных фильтрующих изделий.

Существующий ассортимент фильтрующих изделий не позвол ет осуществл ть их надежный выбор с учетом технических требований и в соответствии с практическими задачами. Это обусловливает важность и актуальность разработок новых способов получени  фильтрующих изделий. При этом широкие возможности открываютс  в ходе направленной функциональной переработки полимеров. Так, путем коа гул ционнрго формовани  изделий из растворов ацетилцеллюлозыiсинтезируют мембраны дл  обратноосмотического фильтровани { 1.

Однако по этому способу невозможно получить объемные проницаемые издели , а синтезируемые пленки обладают низкой фильтрующей способностью , котора  реализуетс  при высоком давлении (свыше 50 ат).

10

Известен способ получени  пористых полимерных материалов, заключающийс  в спекании предварительно Набухших в растворителе iионообменных, материалов с термопластическими поли15 мерами 2.

Однако этот способ технологически сложен и не позвол ет получить объемHbie издели  заданной геометрической формы.

М

Claims (3)

1. Известен также более совершенный способ изготовлени  формованных полимерных изделий, который предусматривает сополимеризацию стирола с дивинилбензолом в среде тетралинового раствора полиолефина. Получающа с  смесь полиолефина с мелкодисперсными стиролдивинилбензольными части цами подвергаетс  формованию при 180°С с удалением высококип щего растворител  . Поскольку в основе формовани  ле жит процесс удалени  растворител , известный способ не обеспечивает получени  объемных изделий, этот способ наиболее пригоден дл  пр дени  волокон диаметром о,1 мм. Цель изобретени  - получение фильтрующих изделий заданной геомет рической формы с регулируемыми пара метрами селективной проницаемости и упрощение технологии процесса фор мовани . Цель достигаетс  тем, что соглас способу получени  полимерных фильтрующих изделий, путем трехмерной по лимеризации виниловых мономеров в растворителе в присутствии инициа тора радикального типа сополимеризацию провод т в герметичных формах в статических услови х при массивном соотношении растворител  и сумм мономеров, равном 0,8-1,8:1 соответственно при 20-90 С. В готовое фильтрующее пол1  ерное изделие могут быть введены ионообменные группы известными химическими приемами сульфированием, фосфорилированием , хлорметилированием с последующим аминированием и др). Сущность предлагаемого способа сводитс  к проведению трехмерно-пол мерообразующих процессов в герметичных формах в статических уелоВИЯХ при фазовом выделении структур руемых компонентов в виде сферических частиц с последующей агломерацией выделенных сферических части в непрерывный пространственный каркас . Фазовое выделение структурируемых компонентов в виде сферических частиц осуществл етс  в опре деленном температурном режиме, в пр сутствии соответствующего типа и количества растворител ,когда трехме но-полимерообразующа  система, пере ход  в студнеобразное состо ние, по ностью и однородно, равномерно заполн ет исходную герметичную форму , в которой осуществл етс  процесс . Тип растворител  подбираетс  таКИМ образом, чтобы он после проведе ни  полимерообразующих реакций полностью включалс  в структуру за счет собственного объемного пространства при одновременном развитии максимально возможной поверхности контакта с синтезируемым трехмерным полимером .. При оптимальном типе растворител  переход из жидкого состо ни  в твердое в св зи с проведением реакции пространственного сшивани  происходит без изменени  макроскопической формы, объема, геометрических размеров , заданных дл  исходной реакционной смеси. Последнее обусловливаетс  тем, что образующийс  трехмерный полимер выдел етс  в виде глобул, контактно сцепленных между собой. Контактно сцепленные глобулы организуют пространственный каркас, обладающий свойствами прочного твердого тела и имеющий внутренний объем, равный объему используемого количества растворител . Ясно, что должна иметь место тенденци  к увеличению проницаемости полимерных фильтрующих изделий, их среднего размера пор с возрастанием -используемого количества растворител  . Другим регул тором селективной проницаемости служит химическа  природа полимеров, в зависимости от которой фильтрующее изделие проницаемо либо к гидрофобным жидкост м - в том случае, когда в качестве мономеров используют углеводороды {стирол, дивинилбензол ), либо к воде и водным растворам - в том случае, если полимер содержит гидрофильные группы. Кроме того, присутствие в полимерном материале фильтрующего издели  ионообменных или комплексообразующих групп позвол ет использовать фильтры в качестве ионообменных мембран.. Применение предложенных фильтрующих изделий в водоподготовке, гидрометаллургии и других област х открывает новые возможности создани  высокоэффективных технологических схем. Использование ионообменных фильтрующих элементов позвол ет в дес тки раз интенсифицировать сорбционные процессы, так как при их осуществлении практически снимаютс  кинетические ограничени  скорости процесса. П р и м е р 1. 8 312 мл изооктана раствор ют 8,8 г перекиси бензоила , 182 г свежеперегнанного стирола, Зб г очищенного от ингибитора и высушенного над хлористым кальцием дивинилбензола. Полученный раствор заливают в межтрубное пространство герметично закрывающейс  фторопласто . вой формы. Форма представл ет собой стакан с внутренней шлифованной пове ностью, высотой 120 мм и внутренним диаметром 112 мм, в который коаксиально вставл етс  другой стакан с внешней шлифованной поверхностью и внешним диаметром 7,5 Заливаемую реакционную смесь нагрева ют до 85°С и выдерживают при этой температуре в течение 6 ч в форме в услови х ее герметизации. После охлаждени  из формы извлекают изделие в виде трубы высотой 101 мм, толщиной фильтрующих стенок 18,7 мм и коэ фициентом проницаемости 1,6-10см. Это изделие использовали в качестве насадки в фильтровальном элементе, обеспечивающем прохождение очищаемого раствора в направлении от наруж уой поверхности трубы в ее внутренню полость, а регенерирующего раствора из внутренней полости к наружной поверхности.. Фильтрацией через полученное изделие очищали керосин и масла от взвешенных твердых частиц, при этом на фильтрующей поверхности-эффектив но задерживаютс  частицы размерюм Ц - S мкм и выше. При напоре 2 м вод.ст. обеспечиваетс  прохождение через фильтр 55 л/ч очищаемого раствора. Регенераци  фильтра осуществл етс  промывкой фильтра путем изменени  направлени  потока раствора, при этом отфильтрованный твердый осадок отслаиваетс  с фильт рующеи поверхности. Полученное изделие, будучи высоко проницаемым полимерным материалом по листирольного типа, легко подвергаетс  химической активации с введением различных ионогенных и селективных группировок. Например, при обработке издели  1,0 л 0,8 -ного раство ра сернокислого серебра в концентрированной (d 1,835) серной кислоте при Во С в течение 10 ч в нем фиксируютс  сульфокислотные группи ровки в количестве 2, 1 г-экв/л. Фильтрованием через такое изделие раствора,, содержащего 80 мг/л меди рН k,S, полностью очищалось от меди (до 0,05 мг/л) 300 л раствора при удельной скорости пропускани  250 уд.об/ч. С помощью стандарт8 ного гранульного ионита КУ-2-8 соответствующие показатели очистки достигались лишь при скорости пропускани  очищаемого раствора через колонку 10 уд. об/ч. Дл  подтверждени  возможности регулировани  параметров фильтрующих изделий путем изменени  типа растворител  приводитс  пример осуществле- ни  сополимеризации стирола с дивинилбензолом с использованием амилового cпиpfa, обеспечивающего более эффективные контактные сцеплени  между глобулами, что позвол ет получать проч ные издели . П р и м е р 2. В 206 мл амилового спирта раствор ют 1,1 г перекиси бензоила, 70 г свежеперегнанного стирола 42 г дивинилбензола, очищенного от ингибитора и высушенного над хлористым кальцием. Полученный раствор заливают в межтрубное пространство каждой из дес ти герметично закрывающихс  форм, изготовленных из полиэтилена высокого давлени . Форма представл ет собой пробирку высотой TfO мм и внутренним диаметром 19,2 мм, в которую коаксиально вставл етс  трубка с внешним диаметром 7,0 мм. Заполненные герметизированные формы прогреваютс  до 80°С и выдерживаютс  при. этой температуре в течение 12 ч, после чего из форм извлекаютс  10 изделий со следующими параметрами: высота 130 мм, внешний диаметр 19,1 мм, внутренний диаметр 7,1 мм, коэффициент проницаемости 9,510 см с. П р и м е р 3. В 339 мл смеси амилового спирта,, толуола и воды при их весовом соогношени 12:6:1 раствор ют 103 г 2-метил-5 винилпиридина , перегнанного в токе азота над гранулированным КОН при 7Q°C. мм рт.ст. и 13 г х.порметилированной толуолформальдегидной смолы элементного состава, %: С 70,7, И 6,5, С 21,8, О 1, О, со средним молекул рным весом 298. Раствор перемешивают при 50 С в течение 2 ч, охлаждают до и выливают в межтрубное пространство герметично закрывающейс  фторопластовой формы. Форма представл -ет собой стакан с внутренней шлифованной поверхностью, высотой 120 мм и внутренним диаметром 112 мм, в который коаксиально вставл етс  другой стакан с внешней шлифованной поверхностью и внешним диаметром мм. Реакционную смесь выдерживают при 28 С в форме в течение 75 ч и при 80 С в течение 6 ч в услови х тизации формы. После охлаждени  до комнатной температуры из формы извлекают изделие высотой 103 мм, толщиной фильтрующих стенок 18,7 мм и коэффициентом проницаемости 7, 1 .с, Через изделие пропускали цианистый раствор, полученный при аыщелач вании руды Куранахского месторождени  и содержащий мг/л: золото 2,7, серебро и,ЬЬ, медь 3,5, Цинк ,0; цианиды свободные 73,0, рН 10,5 со скоростью 300 уд.об/ч. Получено 175 л фильтрата состава,, мг/л: золото 0,18; серебро 0,01; медь 2,6, цинк 3,6; цианиды свободные 71,9 рН 10,5- Регенерацию фильтра осуществл ли путем обработки его 0,7 н раств ром тиомочевины в 8%-ной серной кислоте при удельной нагрузке 5 уд. об./ч с получением 1 л раствора , содержащего 0, г/л золота. Дл  сравнени  синтезировали ионит аналогичного типа в виде частиц размером 0,6-1,5 мм. В данном случае, провод  сорбцию золота при различных удельных нагрузках, устаьЬвили, что получение 175 л фильтрата состава , достигаемого с помощью соответс вующего предлагаемому способу изде1ли , обеспечиваетс  лишь при скорос ти пропускани  5 уд.об./ч. Прй удель ной нагрузке 300 уд.об/ч отмечалс  немедленный проскок золота. Вместе с этим регенераци  зерненного 9 8 сло  ионита сопровождаетс  pa36a(Brief нием элюата по золоту: максимально достигаема  концентраци  золота в элюате составл ла 0,23 г/л. Формула изобретени  1.Способ получени  полимерных фильтрующих изделий путем трехмерной полимеризации виниловых мономеров в растворителе в присутствии инициатора радикального типа, отличающийс  тем, что, с целью получени  фильтрующих изделий, заданной геометрической формы с регулируемыми параметрами селективной прони цаемости, упрощени  технологии процесса формовани , сополимеризацию провод т в герметичных формах в статически .х услови х при массовом соотношении растворител  и суммы мономеров , равном 0,8-1,8:1 соответственно, при 20-90°С. 2. Способ по п.1, отличающ и и с.  тем, что в фильтрующее полимерное изделие ввод т ионообменные группы. 1. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.. Патент США № 3133132, кл., опублик. 12.05-64.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 615101, кл. С 08 J 5/20, с 08 J 9/2, 11.08.76.
3. 3.Патент ФРГ № 2237953, кл. С 08 L 25/04, опублик. 28.04.77 (прототип).