Получение и применение сульфокатионитов

Получение и применение сульфокатионитов. С помощью ионообменных соединений осуществляют обессоливание воды, улавливание и концентрирование ценных металлов из разбавленных растворов природных и промышленных вод, разделение веществ.

Среди ионитов широко применяются полимерные соединения, содержащие сульфогруппы и обладающие свойствами сильных кислот (КУ-1, КУ-2, ДАУЭКС-50, СДВ-3 и др.). Сульфогруппа (-SО3Н) легче всего вводиться в ароматические углеводороды и их производные, поэтому для синтеза сульфокатионита в качестве сырья используется доступное ароматическое сырье: фенол, стирол, нафталин, антрацен, аценафтен и т.д. [16]. Сульфокислоты бензола и его гомологов для получения сульфокатионитов применяются сравнительно редко, поскольку реакционная способность их невелика, а продукты поликонденсации обладают низкой механической прочностью.

Иногда рекомендуют проводить поликонденсацию ароматических углеводородов, а затем сульфировать готовый продукт [17]. В промышленности катиониты получают поликонденсацией соединений с ионогенными группами, полимеризацией виниловых мономеров с ионогенными группами, полимераналогичными превращениями сополимеров винилароматических, винил- и амиллалифатических соединений с дивиниловыми мономерами.

При получении смолы КУ-1 сульфогруппа вводиться в фенол. Затем полученный п-сульфофенол конденсируется с формальдегидом. Таким образом, КУ-1 является катионитом поликонденсационного типа. КУ-1 применяется для очистки воды, сахарных соков, при разрушении алкалоидов. Схема химических превращений при получении смолы КУ-1 следующая: 1. Сульфирование фенола 2. Образование линейного полимера 3.Образование трёхмерного пространственного полимера.

При сшивке часть сульфогрупп отщепляется. Смола может быть получена как в блочной, так и в гранульной форме. Катиониты КУ-2, СДВ, ДАУЭКС-50 получают в виде сферических гранул с различным содержанием звеньев дивинилбензола в сополимере. Наиболее распространенными среди сорбентов на основе ароматических углеводородов пользуются нафталинформальдегидные иониты. К таким ионитам относятся ионообменные сорбенты марок КУ-5М, КУ-5М, КУ-20, из которых первые два являются продуктами взаимодействия сульфокислот нафталина с формальдегидом в присутствии серной кислоты.

Их получают по методу блочной и суспензионной поликонденсации. Ионит КУ-20 синтезирован на основе сульфокислот нафталина и фенола. В некоторых случаях при получении катионитов применяется инициатор перекись бензоила. Для облегчения сульфирования иногда процесс ведут в растворителе, например, дихлорэтане, который вызывает набухание гранул и облегчает проникновение сульфирующего агента. Также было установлено, что сульфирование раствором S0з в дихлорэтане неочищенных масляных фракций нефти является более мягким по сравнению с сульфированием в газообразном S03, а в полученных сульфонатах несколько увеличивается доля низкомолекулярных кислот.

Исследователи В.И.Антонишин, Б.С.Гребенко осуществляли сульфирование асфальтенов и дистиллятных нефтяных масел. Полученные соответственно асфальтеносульфопродукт и маслосульфопродукт пригодны для использования как катионообменный материал, представляющий собой хрупкое зерненое вещество черного цвета.

Ими установлено, что при окислении масел (или асфальтенов) сульфирующим агентом происходит обгорание боковых алкильных и циклопарафиновых заместителей с образованием в структуре сульфопродукта карбоксильных и фенольнокарбоксильных групп, окислительное дегидрирование нафтеновых колец до ароматических и окислительная конденсация сульфопродуктов [18]. Строение твёрдой фазы сульфопродуктов из минеральных масел не установлено. Однако это возможно осуществить при помощи современных физико-химических методов исследования, одним из которых является ИК-спектрометрия. 1.4. ИК-спектрометрия 1.4.1.