202135. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kevertágyas ioncserélő gyanta készítményekhez használható, elválasztófelületet képező szemcsék előállítására és az előállított szemcséket tartalmazó kevertágyas ioncserélő gyanta készítmény
HU 202135B A találmány tárgya eljárás kevertágyas ioncserélő gyanta készítményekhez használható, elválasztófelületet képező szemcsék előállítására és az előállított szemcséket tartalmazó kevertágyas ioncserélő gyanták. A kevertágyas ioncserélő gyanták jól ismertek, anioncserélő gyanta és kationcserélő gyanta keverékéből készült gyantaágyak. Ha a kevertágyas gyantán víz vagy más oldott sókat tartalmazó folyadék folyik keresztül, a kationcserélő gyanta az oldott kationokat hidrogénionokra, az anioncserélő gyanta pedig az oldott anionokat hidroxilionokra cseréli. Ez a folyamat szokásosan addig tart, amíg minden, a gyantán levő hozzáférhető hidrogénvagy hidroxilion ki nem cserélődik. Ennek bekövetkezésekor ezeket az ionokat a regenerálásként ismert eljárással pótolni kell. A kationcserélőket szokásosan vizes savoldatokkal, az anioncserélőket bázisok vizes oldataival regenerálják. Ha a kationcserélő gyantát kitennénk az anioncserélő gyanta regenerálásánál jelenlevő kationoknak vagy az anioncserélő gyantát a kationcserélő gyanta regeneráló oldatában levő anionoknak, ez megakadályozná a regenerálás folyamatát vagy a már regenerált gyantát visszaalakítaná. Ennek a folyamatnak az elkerülésére a kation- és anioncserélő gyantát regenerálás előtt elkülönítik egymástól. Az alkalmazott gyanta sűrűségének és a szemcsék átmérőjének megválasztásával a kation- és az anioncserélő gyanta között a visszamosásnál elegendően nagy flotációs sebesség-különbséget hoznak létre. Ilyen esetben a gyantaágyon felfelé haladó víz a két gyantát az ioncserélő oszlopon belül egymástól függőlegesen elkülöníti. Ezután az elkülönített gyantarétegeket külön-külön, a regenerálásukra alkalmas oldattal kezelik. Jól ismert az a megoldás, hogy a két gyanta felülete közötti távolság növelésére a kevertágyas gyantakészítménybe egy harmadik, közömhöz anyagot adnak, amely az ioncserés eljárás során az ioncserélő gyanták közé bekeveredik, de a regenerálást megelőző visszamosásnál, mivel flotációs sebessége a két gyanta flotációs sebessége közötti értékű, a gyanták különválásakor a kationcserélő és az anioncserélő gyanta a közé ülepszik be. Mint azt a 2 666 741. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetik, a kationcserélő gyanta és az anioncserélő gyanta ilyen elválasztása a regenerálás előtt helyet biztosít a regeneráló folyadék be- és elvezetésére a két gyanta között, csökkenti annak a valószínűségét, hogy az egyik gyanta regenerálására szolgáló oldat a másik gyantára hasson. Az ismertetett megoldásnál a gyantaágy térfogata csökkenhet a gyanták súrlódása miatt fellépő kopása folytán. Az ilyen eljárás nem közkedvelt. A térkitöltsére használt anyagok az ioncserélő tulajdonságok szempontjából jellemzően közömbös anyagok, azaz a térkitöltő anyagnak nincs ionos töltése, sem savas sem bázisos ioncserélő funkciós helyei nincsenek és flotációs sebessége a visszamosásnál az anioncserélő és a kationcserélő gyanta flotációs sebessége közötti értékű. Gyakorlati megfontolások alapján célszerű, ha a térkitöltő anyag sűrűsége a két ioncserélő sűrűsége közötti értékű, és részecskéinek mérete és alakja hasonló a kétféle gyan1 táéhoz. A térkitöltő anyag fizikai stabüitásának legalább olyannak kell lennie, mint amüyen az ioncserélő gyantáké, hogy a gyanták kicserélése előtt ne legyen szükség a térkitöltő anyagnak az elválasztó zóna zsugordásra miatti pótlására. A térkitöltő anyagnak ugyancsak ellenállónak kell lennie gőzzel, valamint az alkalmazott regenerálószerekkel szemben, amelyek szokásosan erős bázisok és erős savak oldatai. Anion- és kationcserélő gyanták regenerálásánál használatos közömbös térkitöltő anyagok többek között a polisztirol, polivinilklorid, polietilén, és üreges üveggömb részecskék vagy szemcsék. Sajnos ezek a térkitöltő anyagok azonban hajlamosak arra, hogy az anioncserélő gyantával aggregálódjanak, és ezáltal mind a gyanta mind a térkitöltő anyag flotációs sebességét megváltoztassák a visszamosásnál. Ilyen esetben a visszamosásnál az anyagok nem különülnek el élesen egymástól, és a következő regenerálási művelet a szemcsék koglomerálósa vagy agglomerálódása a visszamosásnál a szemcsék közé szorult gázok miatt. Ez a hiba a szemcsék flotációját okozza, aminek folytán az ioncserélő ágyon elválasztandó anyagok nem különülnek el élesen egymástól. Kevertágyas ioncserélő gyantát ismertetnek a 4 151 332. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban. A készítmények részecskéi viszonylag nagy mennyiségben tartalmaznak (hidroxi-alkil)-metakrilát-monomert polimerizált formában. A részecskék azonban olyan polimerizációs eljárással készülnek, hogy méreteloszlásuk tág tartományba eshet, ami néhányszor! regenerálás után csökkenti hatékonyságukat. Ezen kívül a viszonylag nagy mennyiségben alkalmazott hidrofil (hidroxialkil)-metakrilát-monomer hajlamossá teszi a részecskéket arra, hogy vízben ne nedvesedjenek, ezáltal az anioncserélő- és a kationcserélő gyanta szemcséi között keresztszennyeződés léphet fel. A technika állásának hiányosságait figyelembe véve igen kívánatosnak látszik a kevertágyas ioncserélő gyanták felületeinek elválasztására olyan sajátos térkitöltő anyagot biztosítani, amelynek részecskéi a visszamosásnál kiváló ülepedési sajátságokat bírnak és amelyeknek nincsenek titrálható anionos egységei és jó fizikai sajátságokkal rendelkeznek. A találmány tárgya eljárás kevertágyas kation- és anioncserélő gyanta készímténynél használható, lényegében gömbalakú, hidrolitikusan stabU, szabályozott részecskeméretű és szabályozott sűrűségű, vízzel nedvesíthető polimer szemcse előállítására, amit 88-89 m% egy vagy több, egy kettőskötést tartalmazó hidrofób monomer és 0,05-10 m% egy vagy több, több kettőskötést tartalmazó monomer, továbbá 0,1-8 m% mennyiségben egy ionizálható hidrofil monomer polimerizációjával valósítunk meg. A polimer szemcse nem tartalmaz jelentős mennyiségű titrálható hidrofil egységet. A találmány tárgya továbbá a fenti eljárás szerint előállított szemcséket, valamint anioncserélő- és kationcserélő gyanta részecskéket tartalmazó kevertágyas ioncserélő gyanta készítmény, amelyben a találmány szerinti eljárással előállított szemcsék flotációs sebessége az anioncserélő és a kationcse2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
