close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13717

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.10.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 13717
(13) C1
(19)
D 01F 11/00
C 08J 5/20
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНООБМЕННОГО ВОЛОКНА
(21) Номер заявки: a 20080815
(22) 2008.06.20
(43) 2010.02.28
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт физико-органической химии Национальной академии наук Беларуси"; Общество с
ограниченной
ответственностью
"ИМТ" (BY)
(72) Авторы: Свиридов Игорь Алексеевич;
Солдатов Владимир Сергеевич; Полховский Евгений Михайлович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт физико-органической химии Национальной
академии наук Беларуси"; Общество с
ограниченной ответственностью "ИМТ"
(BY)
(56) RU 1051989 C, 1995.
СОЛДАТОВ В.С. и др. Журнал Всесоюзного химического общества им.
Д.И. Менделеева, 1990 - Т. XXXV № 1. - С. 101-106.
Волокна с особыми свойствами. - М.:
Химия, 1980. - С. 75-99.
SU 905344, 1982.
SU 1343596 A1, 1995.
CN 1439753 A, 2003.
RU 2194809 C2, 2002.
BY 13717 C1 2010.10.30
(57)
Способ получения ионообменного волокна химической обработкой полиакрилонитрильного волокна при повышенной температуре, отличающийся тем, что обработку
осуществляют 15-38 %-ным водным раствором кристаллогидрата силиката натрия, содержащим 5-10 об. % диэтилентриамина, при 90-102 °С в течение 3-7 часов.
Изобретение относится к технологии получения химических волокон с ионообменными свойствами, в частности полиакрилонитрильных, которые могут быть использованы в
различных отраслях народного хозяйства для сорбции кислых газов и аэрозолей из газовоздушных сред, извлечения ионов металлов из водных сред.
Известен способ получения ионообменного полиакрилонитрильного волокна [1], состоящий из следующих стадий:
1) обработка ПАН-волокна 10-80 %-ным раствором алкиленамина (в частности, полиэтиленполиамином (ПЭПА) при 75-85 °С в течение 30-60 минут,
2) обработка 10-30 %-ным раствором диметилолмочевины (ДМЭМ) при 75-85 °С в течение 30-60 минут. При этом достигается статическая обменная емкость по основным
группам, равная 6,0 ммоль/г и по кислотным 1,2 ммоль/г.
Указанный способ характеризуется следующими недостатками:
1) двухстадийность с использованием двух модифицирующих агентов, один из которых (ДМЭМ) является дефицитным сырьем;
2) низкие физико-химические характеристики полученного ионообменного волокна,
резко ограничивающие возможность получения текстильных конструкций;
BY 13717 C1 2010.10.30
3) большой потерей прочности при работе в циклах сорбция-десорбция при регенерации серной кислотой.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения ионообменного волокна на основе полиакрилонитрила [2]
путем обработки его гидразингидратом или сернокислым гидразином и раствором едкого
натра. Затем проводят дополнительную обработку 20-40 % раствором гидразингидрата
при 80-95 °С в течение 10-90 минут. Величины обменной емкости, достигаемые в этом
случае: по кислотным группам - 0,5-2,5 мг-экв/г; по основным группам - 2,8-4,5 мг-экв/г.
Основными недостатками приведенного способа получения ионообменного волокна
являются многостадийность способа получения, применение в качестве модифицирующего агента гидразингидрата или сернокислого гидразина, которые являются высокотоксичными, относятся к первому классу опасности по [3], ПДК гидразингидрата в рабочей зоне
составляет 0,1 мг/м3 [4], а также высоким расходом щелочи.
Задача изобретения - создание более экономичного одностадийного способа получения ионообменного полиакрилонитрильного волокна, отказ от использования высокотоксичных гидразингидрата или сернокислого гидразина, сокращение расхода едкого натра
при сохранении высоких значений статической обменной емкости по кислотным и основным группам.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения ионообменного
волокна химической обработкой полиакрилонитрильного волокна при повышенной температуре, обработку осуществляют 15-38 %-ным водным раствором кристаллогидрата силиката
натрия, содержащим 5-10 об. % диэтилентриамина (ДЭТА), при 90-102 °С в течение 3-7 часов.
Содержание диэтилентриамина взято в количествах, необходимых для сшивки полимерных цепей и образования пространственной трехмерной структуры.
Данный интервал температур обоснован тем, что при температурах ниже 90 °С значительно замедляется скорость процесса, поэтому получить высокие обменные емкости невозможно. Верхний предел обусловлен тем, что реакционная смесь кипит при температуре
102 °С, поэтому нагревание выше этой температуры приводит к выкипанию компонентов
реакционной смеси и усилению процессов деструкции волокна.
Применение растворов кристаллогидрата силиката натрия (Na2SiO3*5H2O) выше 38 %
неприемлемо, так как происходит расслоение реакционной смеси и выпадение осадка, что
не позволяет равномерно пропитывать волокно. При концентрации ниже 15 % замедляется скорость реакции, что делает невозможным получение высокой ионообменной емкости.
Время обработки не менее 3-х часов выбрано исходя из возможности достижения достаточно высокой величины обменной емкости волокна по анионообменным группам при
указанных выше параметрах. Увеличение времени обработки более 7 часов не целесообразно, так как не приводит к увеличению значений статической обменной емкости.
При таком способе получения ионообменного волокна достигаются следующие величины статической обменной емкости: по кислотным группам (OECOOH) - 1,0-2,0 мг-экв/г;
по основным группам (OENH2) - 2,5-3,5 мг-экв/г.
Существенными отличиями заявляемого изобретения являются получение ионообменного волокна в одну стадию, использование в процессе получения безвредного и дешевого реагента - кристаллогидрата силиката натрия, более низких концентраций амина,
использующегося в качестве катализатора и сшивающего агента.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1.
Полиакрилонитрильное волокно в количестве 3 г загружают в емкость на 20 мл и обрабатывают 38 %-ным водным раствором кристаллогидрата силиката натрия, содержащим
5 об. % диэтилентриамина, при температуре 102 °С в течение 3-х часов. Переносят волокно в емкость и промывают водой. Для подготовки полученного ионообменного волокна к
работе его подвергают кондиционированию: попеременной обработке 0,1 M раствором
NaOH и 0,1 M раствором HCl.
2
BY 13717 C1 2010.10.30
Полученное ионообменное волокно имеет статическую обменную емкость, равную: по
основным группам - 2,81 мг-экв/г; по кислотным группам - 1,62 мг-экв/г. Статическую
обменную емкость определяли по методике, описанной в [5].
Пример 2.
Полиакрилонитрильное волокно нитрон обрабатывают 38 %-ным водным раствором
кристаллогидрата силиката натрия, содержащим 5 об. % диэтилентриамина, при температуре 95 °С в течение 3-х часов. Волокно промывают и кондиционируют. Готовое волокно
имеет следующие величины статической обменной емкости: по кислотным группам 2,30 мг-экв/г; по основным группам - 1,75 мг-экв/г.
Пример 3.
Волокно нитрон обрабатывают 38 %-ным раствором кристаллогидрата силиката
натрия, содержащим 5 об. % диэтилентриамина, при 95 °С в течение 5 часов. Волокно
промывают и кондиционируют. Получают следующие величины статической обменной
емкости: по кислотным группам - 2,32 мг-экв/г; по основным группам - 1,25 мг-экв/г.
Примеры 4-16.
Получение ионообменного волокна проводят, как описано в примере 1. Условия получения и свойства полученного ионообменного волокна приведены в таблице.
Пример 17.
Полиакрилонитрильное волокно в количестве 43 кг загружают в реактор на 400 л и
обрабатывают 38 %-ным водным раствором кристаллогидрата силиката натрия, содержащим 5 об. % диэтилентриамина, при температуре 102 °С в течение 3-х часов. Промывают
волокно водой в реакторе до нейтральной реакции среды. Полученное ионообменное волокно имеет статическую обменную емкость, равную: по основным группам - 3,55 мгэкв/г; по кислотным группам -1,13 мг-экв/г.
Из данных, приведенных в таблице, видно, что по заявляемому способу могут быть
получены волокнистые иониты на основе ПАН-волокна как с высокой анионообменной
емкостью, так и сбалансированные полиамфолиты.
Параметры модификации и характеристика получаемых волокон.
Свойства полученного
Условия получения ионообменного волокна
ионообменного волокна
№
п/п
Концентрация Концентрация
Температура,
OENH2
OECOOH
Время, ч
Na2SiO3*5H2O, % ДЭТА, об. %
°С
мг-экв/г
мг-экв/г
1
38
5
3
102
2,81
1,62
2
38
5
3
95
2,30
1,75
3
38
5
5
95
2,32
1,25
4
38
5
7
95
2,30
2,01
5
38
5
3
90
2,74
1,28
6
38
5
3
80
0,86
0
7
30
5
3
102
2,81
1,62
8
30
5
3
95
2,52
1,67
9
30
5
3
90
2,92
1,25
10
28
10
7
102
2,77
1,35
11
28
10
3
102
2,46
1,67
12
28
10
3
95
1,43
1,94
13
25
5
3
95
1,54
1,60
14
18
5
3
95
1,55
1,20
15
15
5
3
102
0,90
0,84
16
15
5
3
95
1,06
0,63
17
38
5
3
102
3,55
1,13
3
BY 13717 C1 2010.10.30
Источники информации:
1. Патент РФ 2194809, МПК7 D 01F 11/04, C 08J 5/20, 2002.
2. Патент РФ 1051989, МПК6 D 01F 11/04, 1995.
3. ГОСТ 12.1.007-76. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
4. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических
веществ в окружающей среде. - Л.: Химия, 1985.
5. Полянский Н.Г., Горбунов Г.В., Полянская Н.Я. Методы исследования ионитов. М.: Химия, 1976. - 208 с.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
95 Кб
Теги
by13717, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа