DE908247C - Verfahren zur Entfernung von Kationen aus fluessigen Medien - Google Patents
Verfahren zur Entfernung von Kationen aus fluessigen MedienInfo
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Description
- Verfahren zur Entfernung von Kationen aus flüssigen Medien Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung von Kationen aus flüssigen Medien, insbesondere aus wäßrigen Medien.
- Es sind verschiedene natürliche und synthetische Substanzen zur Entfernung von Ionen aus Lösungen vorgeschlagen worden. Um für diesen Zweck geeignet zu sein, müssen diese Substanzen die folgenen Eigensdlaften besitzen: I. Die Substanzen müssen entweder eine chemische Gruppe enthalten, die mit dem Ion reagiert, oder eine aktivierte Oberfläche aufweisen, an welcher das Ion adsorbiert wird.
- 2. Die Substanzen müssen regenerierbar sein, und zwar derart, daß sie ihre ursprüngliche Aktivität wiedererlangen so daß sie wieder verwendet werden können.
- 3. Die Substanzen müssen vor und nach erfolgter Entfernung der Ionen aus einem Medium in diesem letzteren unlöslich sein. Wird beispielsweise eine Säure als Behandlungsmittel verwendet, so muß diese sowohl als solche als auch in Form des Salzes unlöslich sein, da die Säure und das Salz die Formen sind, in welchen das Behandlungsmittel vor bzw. nach der Kationenadsorption auftritt.
- Polymeres Divinylbenzol und Copolymere von Divinylbenzol sind bekannt. Diese Substanzen sind jedoch nicht befähigt, Ionen aus flüssigen Medien zu entfernen. Es wurde nun gefunden, daß diese polymeren Verbindungen, obwohl sie unlöslich sind, sulfoniert werden können. Diese sulfonierten Produkte sind sehr wirksam hinsichtlichlder Entfernung von Kationen aus flüssigen Medien und erfüllen alle drei oben angeführten Bedingungen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit dadurch gekennzeichnet, daß diese Medien mit einem darin unlöslichen sulfonierten Polymerisat, welches mindestens teilweise aus einer Polyvinylarylverbindung aufgebaut ist und liationenaustauscheigenschaften aufweist, in Berührung gebracht werden.
- Zur Herstellung von Polymerisaten von Polyvinylverbindungen kann beispielsweise eine Polyvinylarylverbindung allein oder zusammen mit anderen polymerisierbaren Verbindungen, in Gegenwart oder Abwesenheit eines Lösung oder Dispergiermittels für das oder die Monomeren, mittels Hitze, Licht oder Hitze und Licht, in Gegenwart oder Abwesecheit eines Polymerisationskatalysators, bei atmosphärischem, unteratmosphärischem oder überatmosphärischem Druck polymerisiert werden.
- Man kann statt von monomeren Substanzen auch von bereits teilweise polymerisierten Substanzen oder Gemischen von monomeren und teilweise polymerisierten Verbindungen ausgehen. Teihvei se polymerisierte D ivinyl arylverb indungen können durch Polymerisation in Gegenwart eines die Polymerisation beschleunigenden oder hemmenden Mittels hergestellt werden. Solche Verfahren sind in den USA.-Patentschriften 2378195, 2404220, 2 378 I96 und 2 363 836 ausführlsicher beschrieben und speziell beansprucht.
- Nach beendeter Polymerisation können die Polymerisate durch Mahlen in eine körnige Form ütoergeführt werden. Sie können hierauf, z. B. mittels bekannter Sulfonierungsmittel, beikspielsweise konzentrierter Schwefelsäure, rauchender Schwefelsäure. Chlorsulfonsäure, usw., sulfoniert werden.
- Da die Sulfonsäuregruppe die aktive Gruppe der neuartigen Polymerisate ist, welche die Kationen zu entfernen vermag, und da die Sulfonsäuregruppe nur in Arylkerne leicht eingeführt werden kann, ist es vorzuziehen, die Hauptmenge des Polymerisates, welches sulfoniert werden soll, aus polymerisierbaren Komponenten herzustellen, die einen Arylkern enthalten. So kann das Polymerisat durch Polymerisieren einer einzelnen Polyvinylarylverbindung, durch Copolymerisieren mindestens einer Polyvinylarylverbindung mit mindestens einer Monovinylarylverbindung, durch Copolymerisieren eines Gemisches polymerisierbarer Verbindungen, welches Gemisch größtenteils aus mindestens einer Polyvinylarylverbindung oder mindestens einer Polyvinylarylverbindung und mindestens einer Monovinylarylverbindung besteht, hergestellt werden.
- Es fdlgen Beispiele geeigneter, brauchbarer Polyvinylarylverbindungen: Divinylbenzole, Divinyltoluole, Divinylnaphthaline, Divinylxylole, Divinyläthyl'benzole, Divinyl-chlorbenzole, Divinyl-phenylvinylester.
- Als Beispiele geeigneter, brauchbarer Monovinylarylverbindungen seien angeführt: Styrol (Vinylbenzol), Vinyltoluole, Vinylnaphthaline, Vinyl - äthylbenzole, Alpha - methylstyrol, Vinylchlorbenzole, Vinylxylole.
- Wird ein flüssiges Medium, in welchem verschiedene Kationenverunreinigungen gelöst sind, mit den sulfonierten, unlöslichen, unschmelzbaren Polymerisaten in Berührung gebracht, so reagieren die Kationen, beispielsweise Xatrium-, Calcium-, Blei-, Magnesium-, Eisen- und Silberionen, usw., mit den Sulfonsäuregruppen, wobei ebenfalls unlösliche und unschmelzbare Salze entstehen. Die Kationen werden infolgedessen in wirksamer Weise aus der Lösung entfernt.
- Um die vorliegende Erfindung leichter verständlich zu machen, wird dieselbe in den folgenden Ausführungsbeisplelen, in welchen alle Teile Gewichts,teile sind, erläutert.
- Beispiel I 30 Teile eines feinverteilten Polymerisates, welches durch Polymerisieren eines Gemisches von go Teilen Styrol und Io Teilen Divinylbenzol herstellbar ist, wird mit einem Überschuß (176 Teile) an Chlorsulfonsäure während 3 Minuten bei der Rückflußtemperatur des Gemisches und dann während etwa 50 Stunden bei Zimmertemperatur sulfoniert. Das Produkt wird mit viel Wasser behandelt, um den Überschuß an Chlorsulfonsäure und Säurechlorid, welches sich gegebenenfalls gebildet hat, zu zerstören. Nach dem Filtern, Waschen und Trocknen erhält man eine Ausbeute von 70 Teilen eines sulfonierten Polymerisates. Diese Ausbeute läßt erkennen, daß durchschnittlich I,77 Sulfonsäuregruppen je Arylkern durch Substitution eingeführt worden sind.
- 5 Teile dieses sulfonierten Polymerisates werden mit 50 Teilen destilliertem Wasser benetzt und hierauf mit wo3,5 Teilen einer normalen Natriumhydroxydlösung unter Rühren versetzt. Die Lösung wird während 15 Minuten stehengelassen und dann filtriert, worauf das in der Lösung zurückbleibende Natriumhydroxyd durch Titration des Filtrats mit normaler Salzsäure bestimmt wird. Der Wirkungsfaktor wird durch Berechnung des Verhältnisses aus der Menge der tatsächlich entfernten Natriumionen zu der Menge der Natriumlionen, die theoretisch entfernt werden könnten, vorausgesetzt, daß jede der im Polymerisat vorhandenen Sulfonsäuregruppen ein Natriumion aufnimmt, bestimmt. Der Wirkungsfaktor beträgt 760/0.
- Das verbraudhte Harz wird durch Behandlung mit etwa ein Drittel normaler Salzsäure regeneriert. Das sulfonierte Harz wird durch Filtration von der Säure befreit, mit destilliertem Wasser gründlich gewaschen und hierauf nach der beschriebenen Methode auf sein Adsorptionsvermögen gegenüber Kationen erneut geprüft. Der WirkungSsfaktor beträgt nach einer Regeneration 43 OI@ und nach Iwei Regenerationen 5I °/o.
- Beispiel 2 5 Teile des gemäß Beispiel I hergestellten sulfonierten Polymerisates werden mit 50 Teilen destilliertem Wasser angesetzt und hierauf unter Rühren mit 100 Teilen normaler Calciumchloridlösung versetzt. Die Lösung wird während 15 Minuten stehengelassen und dann filtriert, worauf die infolge der Adsorption der Calciumionen aus der Lösung entwickelte Salzsäure durch Titration mit normaler Natriumhydroxydlösung bestimmt wird.
- Das Harz weist einen Wirkungsfaktor von 64>0/0 auf, berechnet nach der in Beispiel I beschriebenen Methode.
- In den obigen Beispielen konnte in keinem Fall ein Gewichtsverlust des sulfonierten Polymerisates festgestellt werden, und zwar wegen der Unlöslichkeit des Harzes im wäßrigen Medium.
- Für die Herstellung der Polymerisate können auch andere Mengenverhälltnisse angewendet werden, zweckmäßig innerhalb der Grenzen von 5 bis IOOO/o mindestens einer Polyvinylarylverbindung und 95 bis o0/o mindestens einer Monovinylarylverhindung.
- Man kann dem Polymerisat als Träger desselben auch eine inerte Substanz, beisplielsweise Diatomeenerde, Fuliererde (einschließlich der bei der Petroleumraffinerie anfallen,den Fullererde), Aluminiumoxyd, Koks, Siliciumdioxyd, Schlacken, poröses Glas usw., einverleiben, um die wirksame Fläche des Polymerisates zu vergrößern. Man kann dabei so vorgehen, daß man diese Trägersubstanz in einem beliebigen Zeitpunkt, bevor das Polymerisat infolge vollständiger Polymerisation in den unlöslichen und gegebenenfalls auch unschmelzbaren Zustand übergegangen ist, zusetzt und hierauf die Polymerisation zu Ende führt. Auf diese Weise wird die Trägersubstanz oberflächlich mit dem Polymerisat überzogen. Die Polymerisation einer Emulsion oder Dispersion des Polymerisates eignet sich vorzüglich beim Überziehen der Trägersubstanzen, da sie durch geeignete Wahl der Konzentration und des Dispergier- oder Emulgiermittels derart durchgeführt werden kann, daß das Mahlen des Polymerisates vor dessen Gebrauch überflüssig wird, da das Produkt in feinverteiltem Zustand erhalten wird.
- PATENTANspROcHE: I. Verfahren zur Entfernung von Kationen aus flüssigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß diese Medien mit einem darin unlöslichen sulfonierten Polymerisat, welches mindestens teilweise aus einer Polyvincylarylverbindung aufgebaut ist und Kationenaustauscheigenschaften aufweist, in Berührung gebracht werden.
Claims (1)
- 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Kationen aus wäßrigen Medien entfernt werden.3. Verfahren nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein sulfoniertes Polymerisat von Divinylbenzol verwendet wird.4. Verfahren nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein wasserunlösliches sulfoniertes Polymerisat eines eine Polyvinylarylverbindung und eine Monovinylarylverbindung enthaltenden Gemisches verwendet wird.5. Verfahren nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein wasserunlösliches sulfoniertes Polymerisat eines Divinylbenzol und Styrol enthaltenden Gemisches verwendet wird.6. Verfahren nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das sulfonierte Polymerisat in Form eines Niederschlages auf einer inerten Trägersubstanz verwendet wird.
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