Аниониты - синтетические анионообменные полимерные материалы, представляющие собой твердые полимерные основания, содержащие в макромолекулах ионогенные группы основного характера. По признаку степени основности аниониты делят на три группы: слабоосновные, сильноосновные и среднеосновные. Слабоосновные аниониты, содержащие в качестве ионогенных групп первичные (-NH2), вторичные (>NH) и третичные (≡N) аминогруппы, обменивают подвижные анионы только в кислой среде. Аниониты - высокомолекулярные полиамины могут быть как в гидроксильной, так и солевой форме. При взаимодействии анионитов с водой образуется гидроксильная форма:
В присутствии кислот гидроксильные ионы замещаются ионами этих кислот, образуя солевую форму анионита, и связываются водородными ионами кислоты с образованием воды, при этом равновесие сдвигается вправо:
RNH3+ + OH- + H+ + Cl- <---> RNH3Cl + H2O
Слабоосновные аниониты лучше набухают в солевой форме, чем в гидроксильной. Одним из особых свойств слабоосновных анионитов является их сорбционная способность. Благодаря наличию атомов азота с неподеленными парами электронов слабоосновные аниониты способны образовывать комплексные соединения с рядом солей тяжелых, благородных и цветных металлов, т.е. могут быть использованы в качестве селективных сорбентов.
Сильноосновные аниониты в качестве ионогенных групп содержат группы четвертичных ониевых солей и оснований общей формулы
Rn+1 Э+X- ,
где R = H, R; Э = N, P, S и др; X = Hal, OH.
Ониевые соли и основания могут быть аммониевыми (R4N)+OH- или (R4N)+X-, пиридиниевыми
, сульфониевыми (RR'R''S+)OH- или (RR'R''S+)X- , фосфониевыми (R4P)+OH- или (R4P)+X- Все ониевые соли и основания постоянно находятся в ионизированном состоянии. Поэтому сильноосновные иониты одинаково набухают как в солевой так и в гидроксильной форме, и обменивают подвижные анионы в любой среде (кислой, нейтральной и щелочной).Среднеосновные аниониты по своим свойствам занимают промежуточное положение между сильно- и слабоосновными анионитами.
При длительном хранении анионитов в гидроксильной форме наблюдается понижение обменной емкости по причине способности гидроксильных групп вступать в реакции окисления, конденсации и другие превращения. Поэтому хранить аниониты следует в солевой форме и в увлажненном состоянии.
По признаку способа получения аниониты, как и катиониты, делят на два типа: поликонденсационные и полимеризационные. Типичным примером анионитов поликонденсационного типа могут служить сильноосновной анионит АВ-16ГС
получаемый поликонденсацией эпихлоргидрина, этилендиамина или полиэтиленполиамина и пиридина в присутствии хлорида аммония, и слабоосновный анионит ЭДЭ-10П - продукт сополиконденсации полиэтиленполиамина и эпихлоргидрина:
Сильноосновный анионит полимеризационного типа АВ-17
получают методом полимераналогичных превращений стандартного сополимера стирола с дивинилбензолом путем последовательного проведения процессов хлорметилирования и аминирования.
Хлорметилирование протекает при воздействии на сополимер монохлордиметилового эфира в присутствии катализатора (хлорида цинка) в течение 16 ч при температуре 35-42 °С:
При хлорметилировании протекает побочный процесс - образование метилаля при взаимодействии выделяющегося метанола с хлорметилирующим агентом:
CH3OH + ClCH2OCH3 ---> CH3OCOCH3 + HCl
Aминирование хлорметилированного сополимера проводят действием триметиламина в течение 3-4 ч при температуре 38-42 °С и избыточном давлении 0,3 МПа (аминирующий агент - газ)
Производство анионита АВ-17 периодическое и включает семь технологических стадий: I - подготовку исходного сырья, II - хлорметилирование сополимера, III - отжим и промывку хлорметилированного сополимера, IV - аминирование хлорметилированного сополимера, V - фильтрование и промывку анионита, VI - нейтрализацию промывных вод и VII - упаковку продукта.
В реактор хлорметилирования 1 (рис.41) загружают монохлордиметиловый эфир, затем при перемешивании вводят сополимер и катализатор в мольном соотношении 3,3:1:0,4 соответственно и при указанных выше параметрах при включенном обратном холодильнике 2 ведут процесс полимераналогичных превращений стандартного сополимера стирола с дивинилбензолом в хлорметилированный сополимер. Реакционную массу в реакторе 1 охлаждают до 20-30 °С и подают в друкфильтр 3. Маточник процесса фильтрования направляют на регенерацию, а хлорметилированный сополимер подвергают пятикратной промывке метанолом и метилалем. Отмытый хлорметилированный сополимер в виде пульпы в метилале подают в реактор аминирования 4. Аминируют подаваемым в реактор 4 20%-ным раствором триметиламина. После завершения процесса аминирования при указанных выше условиях реакционную массу охлаждают до 20-30 °С и сливают в друкфильтр 5. Жидкую фазу (маточник) процесса фильтрации возвращают в процесс с потоком пульпы хлорметилированного сополимера, а анионит многократно промывают деминерализованной водой до нейтральной реакции и в виде водной пульпы передавливают в промывную колонну 6 с мешалкой для окончательной промывки в противотоке воды. На нутчфильтре 7 анионит отделяют от воды. Вода поступает на регенерацию, а анионит - в вакуумбункер 8, а затем на упаковку и складирование.
Назад (Катиониты) Далее (Полиамфолиты)