ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Строение и свойства ионитов из "Дифенилопропан" Известны органические иониты — природные (целлюлоза, желатина, шерсть, древесина, торф, сульфированные угли) и синтетические, а также неорганические — природные алюмосиликаты (аналь-цит, бентонит и др.), искусственные алюмосиликаты (пермутиты), гидроокиси алюминия, железа, бария и др. Широкое распространение получили синтетические высокомолекулярные органические иониты благодаря их высоким ионообменным свойствам, механической прочности и химической тoйкo ти . [c.142] У катионитов ионогенные группы могут диссоциировать на малоподвижные анионы и подвижные катионы. Таким образом, если активной группой является —ЗОдН, анион 50з достаточно прочно связан с каркасом ионита, в то время как катион Н+ является подвижным и может быть заменен на другой ион такого же знака. Поэтому каркас ионита можно рассматривать как полианион, отрицательный заряд которого компенсируется зарядом подвижных атомов противоположного знака (противоионов). Каркас ионообменных высокомолекулярных органических соединений состоит из пространственной сетки углеводородных цепей, в которой закреплены группы, несущие заряд (50з и др.). [c.143] Степень ионизации активных групп зависит главным образом от их химической природы и от свойств внешнего раствора (жидкой фазы). Так, например, катиониты, содержащие активные сульфогруппы, хорошо ионизуются и поэтому осуществляют обмен в широком интервале pH. Такая группа, как карбоксильная, в нейтральных или кислых средах большей частью находится в недиссоциированном состоянии в виде —СООН. В зависимости от константы диссоциации катионита в водородной форме (Н-форме) различают сильнокислотные и слабокислотные иониты. Как будет показано далее, синтез дифенилолпропана катализируется сильнокислотными ионитами. К ним относятся катиониты КУ-1, СБС и КУ-2, выпускаемые в СССР в промышленном масштабе. [c.143] Таким образом, катионит КУ-1 представляет собой трехмерный продукт, в котором отдельные цепочки связаны метиленовыми мостиками. Этот катионит содержит ионогенные группы двух видов (—ОН и —SO3H), т. е. он бифункционален. Катионит представляет собой черные зерна неправильной формы и размером 0,3—2 мм. Его выпускают также в виде гранул правильной сферической формы. Химическая стойкость катионита высока в кислых, нейтральных и слабощелочных средах. Наличие в нем фенольных групп обусловливает его недостаточную стойкость к концентрированным щелочам и окислителям. [c.143] Поперечную сшивку в молекуле полимера обеспечивают молекулы бутадиена, а между цепями можно предполагать образование сульфоновых связей. Катионит содержит некоторое количество свободных двойных связей. По внешнему виду катионит СБС представляет собой черные гранулы неправильной формы. Он обладает высокой механической прочностью и удовлетворительной стойкостью к действию кислот, щелочей и окислителей. [c.144] Технический дивинилбензол обычно состоит из 40% смеси изомеров дивинилбензола и 60% этилстирола, поэтому в полимеризацию обычно включается и этилстирол. Дивинилбензол играет роль сшивающего агента между цепями полимера. [c.144] Катионит КУ-2 представляет собой прозрачные желтоватые шарики. В техническом продукте содержится значительное количество разрушенных шариков и примесей железа, придающих зернам бурый цвет. Катионит обладает хорошей химической стойкостью к кислотам, щелочам и окислителям. Он термостоек до 120—130 С, а в среде углеводородов — до 150—160 °С. В настоящее время катионит КУ-2 выпускают трех сортов КУ-2 технический (первого и второго сортов) и КУ-2-8чС. Последний содержит значительно меньше разрушенных шариков и фракций мелкого зернения и имеет несколько большую обменную емкость. Хорошей механической прочностью и более крупным зернением обладает также катионит КУ-23. В отличие от катионита КУ-2, имеющего гелевую структуру, катионит КУ-23 обладает макропористой структурой. [c.144] Некоторые зарубежные катиониты, соответствующие советским маркам КУ-1 и КУ-2 и выпускаемые в промышленном масштабе, приведены в табл. 14. [c.145] Важное значение для катализа имеют форма и размеры зерна ионита. В зоне реакции между раствором и зернами ионита, а также между самими зернами создается некоторое трение. Стойкость ионита к истиранию определяется в основном формой его зерна неправильная форма частиц приводит к большим потерям ионита в процессе эксплуатации. Правильная сферическая форма частиц имеет существенные преимущества перед неправильной повышается механическая прочность зерен ионита и уменьшается их сопротивление потоку, т. е. улучшается их гидравлическая характеристика. Иониты в виде мелких зерен имеют большую механическую прочность, однако в этом случае возрастает их унос из аппарата. [c.146] Интерес исследователей к ионитам объясняется большими преимуществами этих агентов перед другими кислотными катализаторами. Например, ионит легко отделять от продуктов реакции простым фильтрованием, тогда как в гомогенном катализе для удаления кислотного катализатора требуется отмывка водой, приводящая к образованию сточных вод кислотного характера, или высоковакуумная отгонка, значительно усложняющая производство. Иониты можно использовать многократно. В реакциях ионообменного катализа во многих случаях почти совсем исключаются побочные процессы, что значительно сокращает расход сырья, удешевляет процесс и упрощает очистку продукта. Одним из важейших достоинств ионообменного катализа является отсутствие агрессивных сред, поэтому синтез можно вести в аппаратах, не требующих защиты от коррозии. [c.146] Однако, несмотря на указанные достоинства, иониты в основном используются в лабораторных условиях (реакции этерификации, гидролиза, гидратации, дегидратации, алкилирования, полимеризации, конденсации и др.). В промышленности же широкие возможности методов ионообменного катализа не нашли пока достаточного применения. Из промышленных процессов с ионитами, осуществленных или внедряемых в СССР, отметим алкилирование фе-нoлoв , гидратацию изобутилена и дегидратацию триметилкарби-нола П -1 , синтез дифенилолпропана очистку фенолов . [c.146] Вернуться к основной статье