КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОНООБМЕННОЙ СМОЛЫ
COMPOSITION FOR PREPARING CATION-EXCHANGE RESIN

Изобретение относится к производству ионообменных полимерных смол, а именно к сильнокислотным катионитам для очистки сточных вод, умягчения и обессоливания воды в водоподготовке, разделения и очистки различных веществ в химической промышленности.
Известна катионообменная смола Katex FN, содержащая в своем составе фенол, формальдегид и нафталин. Главным недостатком катионита Katex FN является низкая статическая обменная емкость (СОЕ=0,54 мг-экв/г) [1].
Известна катионообменная смола КУ-1, содержащая в своем составе фенол, формалин и серную кислоту при следующем содержании компонентов композиции, мас.%:
Формалин
55,7
Серная кислота
25,2
Фенол
19,1
[2]
КУ-1 стоек в кислых, нейтральных и слабощелочных средах, характеризуется годовыми механическими потерями катионита при эксплуатации не более 3-4%. КУ-1 применяется для очистки сахарных соков в сахарной и гидролизной промышленности, для извлечения алкалоидов и др. Однако при синтезе данного катионита необходимо применение высококачественных мономеров, что повышает его стоимость.
При создании изобретения ставилась задача получить катионообменную смолу с более низкой себестоимостью и со свойствами, не уступающими существующим промышленным аналогам.
Это достигается тем, что в композицию для получения катионообменной смолы, содержащую формалин, серную кислоту и фенол, дополнительно вводят фенольную смолу - отход производства фенола при следующем содержании компонентов композиции, мас.%:
Формалин
55,7
Серная кислота
25,2
Фенольная смола
4,8-14,3
Фенол
4,8-14,3
Сущность изобретения заключается в том, что часть фенола, используемого при синтезе катионообменной смолы, заменяется фенольной смолой (ТУ-2424-020-05757601-98), которая содержит в своем составе, мас.%:
Фенол
6-22
Кумилфенол
19-41
Ацетофенон
5-35
Димер α-метилстирола
19-42
α-метилстирол
0,61
Ацетон
0,05
Окись мезитила
0,04
Изопропилбензол
0,01
Фенольная смола - фракция высококипящих компонентов, являющаяся отходом производства фенола-ацетона кумольным способом, количество которой составляет от 120-140 до 150-200 кг/т фенола. В мировой практике (США, Россия, Польша, Словения и др. страны) фенольная смола используется в качестве котельного топлива в индивидуальном виде или в смеси с другими продуктами (пиролизная смола, мазут). Неполное сгорание смолы приводит к загрязнению атмосферы, поэтому разработка экономически обоснованных и экологически приемлемых способов ее утилизации представляет актуальную задачу как для российской, так и для мировой промышленной практики [3]. Композицию получают следующим образом:
Пример 1 (прототип)
19,1% фенола и 25,2% серной кислоты смешивают при 105°С в течение 2-3 часов. Полученную сульфомассу смешивают с 55,7% формалина при 50°С в течение 15 минут, реакционную смесь сушат при 60°С в течение 45 минут, отверждают при 105°С в течение 24 часов.
Пример 2
4,8% фенольной смолы, 14,3% фенола и 25,2% серной кислоты смешивают при 105°С в течение 2-3 часов. Полученную сульфомассу смешивают с 55,7% формалина и далее перерабатывают по режиму, указанному в примере 1.
Пример 3
9,55% фенольной смолы, 9,55% фенола и 25,2% серной кислоты смешивают при 105°С в течение 2-3 часов. Полученную сульфомассу смешивают с 55,7% формалина и далее перерабатывают по режиму, указанному в примере 1.
Пример 4
14,3% фенольной смолы, 4,8% фенола и 25,2% серной кислоты смешивают при 105°С в течение 2-3 часов. Полученную сульфомассу смешивают с 55,7% формалина и далее перерабатывают по режиму, указанному в примере 1.
Пример 5
19,1% фенольной смолы и 25,2% серной кислоты смешивают при 105°С в течение 2-3 часов. Полученную сульфомассу смешивают с 55,7% формалина и далее перерабатывают по режиму указанному в примере 1.
Таблица
Состав композиции по примеру
СОЕ, мг-экв/г
Степеньотверждения, %
Цена за 1 ед. обменной емкости, руб.
1
4,2-4,5
-
15,45
2
3,51
97,0
14,2
3
3,06
92,1
12,70
4
3,66
94,6
7,60
5
3,78
82,5
4,45
Как видно из таблицы, при содержании в композиции фенольной смолы в количестве 19,1 мас.% (более 14,3 мас.%) синтезируется катионит с низкой степенью отверждения, что свидетельствует о незавершенности процесса формирования сетчатой структуры полимера.
Содержание в композиции фенольной смолы в количестве 4,8-14,3 мас.% позволяет получать катионообменную смолу, близкую по свойствам промышленным аналогам, с более низкой себестоимостью, при этом решается проблема утилизации фенольной смолы.
В связи с этим в качестве оптимального состава рекомендована композиция, содержащая в своем составе 14,3% фенольной смолы, характеризующаяся обменной емкостью, равной 3,66 мг-экв/г, при степени отверждения 94,6%.
Таким образом, предложен экономически целесообразный и экологически приемлемый способ утилизации фенольной смолы, обеспечивающий получение катионита, используемого, в первую очередь, для очистки промышленных сточных вод химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий.
Источники информации
1. Справочник химика. - Изд. 2-е, пер. и доп. - том 4. / Под ред. Б.П.Никольского. - М.: Химия. - 1966.
2. Технология пластических масс / под ред. В.В.Коршака. - М.: Химия, 1972. - 616 с.
3. Проблема рационального использования фенольной смолы / Сангалов Ю.А. и [др.] - Хим. промышленность. - 1997. - №4. - С.3-13.