2. l, 15
10
ČeskoslovENSKÁ SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA
Vydáno 15. července 1961 Vyloženo 15. října 1960
PATENTNÍ spis č.
100401
Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3 odst. 6 zák. . 34/1957 Sb.
Dr. FRIEDRICH WOLF, LIPSKO, Dipl. Chem. WILHELM WEHLEND, HALLE an der Saale a
HANS NIEHUUS, BITTERFELD (NDR)
Dialysační zařízení k čištění louhů alkalických hydroxydů
Přihlášeno . března 1959 (PV 1307-59) Platnost patentu od . března 1959
Právo přednosti od . března 1958 (Německá demokratická republika)
Bylo již navrženo používat, na příklad k odstranění alkalických chloridů z alkalických louhů,
iontoměničové kondensační pryskyřice ve formě membrán. Přitom bylo při odstraňování chloridů
alkalických kovů z alkalických louhů dosaženo nejlepších výsledků, když se používalo takových pryskyřic,
které byly vyrobeny buď kondensací fenolsulfonové kyseliny, po případě až do 30% nahrazené fenolem,
a
formaldehydu, nebo kondensací mfenylendiaminu, polyethylendiami
nu nebo dikyandiamidu a formaldehydu. Avšak ani za použití membrán z takových iontoměničových
pryskyřic nebylo možno dosáhnout úplného odstranění např. chloridu sodného z louhu sodného. Tak ob
sahuje na příklad louh sodný tímto způsobem vyrobený, ještě 100-200
Z těchto důvodů představuje podstatný technický pokrok, že mem- .
brány podle tohoto vynálezu umožňují, aby louh byl získán bez jakéhokoli obsahu chlorīdu sodného.
Toho se dosahuje způsobem podle vynálezu tím, že se používá membrán, které botnají ve vodném
popříp. alkalickém prostředí, ale nerozpouštějí se v něm, á sestávají z poly
merované iontoměničové pryskyřice obsahující polární skupiny, získané ze styrenu, styrensulfonové
kyseliny ze styrenu, akrylové a .
styrensulfonové kyseliny, za použití divinylbenzenu jakožto żesíťovacího prostředku. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .

3. - - ...--******** ------------ ---------************

5. 100401
Takové membrány se vyrábějí podle všeobecně běžných a známých způsobů polymerační
techniky, na příklad tím způsobem, že se zmíněné výchozí složky vzájemně mísí za přísady
radikálového iniciátoru, tekutá směs se nalije mezi dvě, gumou utěsněné skleněné desky, načež
se nechá za tepla polymerovat. Podle potřeby lze tyto membrány známým způsobem vyztužit
tkaninami z umělých hmot, kovovými nebo skelnými vlákny apod. Pro daný účel se však nehodí
kterýkoli libovolný směsný poměr polymerovatelných výchozích látek. U pryskyřice ze styrenu,
styrensulfonové kyseliny a divinylbenzenu se osvědčil z hlediska mechanické pevnosti a
propouštěcí mohutnosti membrány nejlépe na příklad poměr
asi 50 mol% styrenu, 50 molstyrensulfonové kyseliny a 3 mol%
divinylbenzenu. Pod pojmem propouštěcí mohutnosti (výkonnosti) ne
boli propustnosti membrány se rozumí množství hydroxydu sodného
(v gramech, které v časové jednotce difunduje určitou plochou mem- -
brány; zde se udává v NaOHm2/hod. Sestáváli membrána z pryskyřice o složení 25 mol% styrenu, 75
mol% styrensulfonové kyseliny a 3 moldivinylbenzenu (toto poslední počítáno na součet mol% styrenu a
styrensulfonové kyseliny), dosáhne se sice z hlediska . propustnosti membrány téhož účinku, avšak
mechanická pevnost membrány ve vysoce koncentrovaných alkalických louzích se zmenší, takže je
zapotřebí ztužovací tkaniny. Oproti tomu jsou membrány o složení z asi 75 mol% styrenu, 25 mol%
styrensulfonové kyseliny a 3 mol% divinylbėnzenu mechanicky sice velmi stálé v koncentrovaných
alkalických louzích, ale jejich propustnost v NaOHm2/hod. klesá, ačkoli samotný účinek cezení vůči
chloridu alkalického kovu, např. chloridu sodnému, se nemění.
Při použití pryskyřice, u níž je část styrensulfonové kyseliny nahrazena kyselinou akrylovou,
se osvědčil výchozí poměr polymerovatelných složek o 50 mol% styrenu, 15 mol% kyseliny
akrylové, 35 molkyseliny styrensulfonové a 3 mol% divinylbenzenu. Příznivé vlastnosti získané
membrány se projevují jak v dobré mechanické stálosti v koncentrovaných alkalických louzích,
tak i zároveň v dosahované dobré propustnosti. Z hlediska propustnosti lze dosáhnout dobrých
výsledků až ke složení pryskyřice do 25 molstyrenu, 25 mol% kyseliny akrylové, 50 molkyseliny
styrensulfonové a 3 mol% divinylbenzenu. U tohoto složení se propustnost membrány dokonce
ještě poněkud zlepší, ale mechanická pevnost se při vyskytujících se vysokých osmotických
tlacích sníží. Jak již shora bylo uvedeno, lze však měněními poměru výchozích složek zvyšovat
pevnost membrány, zatímco se zároveň opět zaznamenává pokles propustnosti. Těchto
vlastností lze dosáhnout u membrány z umělé pryskyřice o složení 75 molstyrenu, 5 mol%
kyseliny akrylové, 20. molkyseliny styrensulfonové a 3 mol% divinylbenzenu. Množství
divinylbenzenu jako zesíťovacího prostředku je u všech směsných poměrů udáno 3 mol% a
vztahuje se vždy na součet molů (styren + styrensulfonová kyselina, popříp. styren +
styrensulfonová kyselina + kyselina akrylová.
Při použití membrán podle výmálezu se dosáhne dokonalého odstranění chloridů alkalických kovů z
vysoce koncentrovaného louhu sodného. U těchto membrán se dosáhne propustnosti, vyjádřené v g
NaOHm2/hod., která při provozní teplotě 20° C je asi pětinásobkem
a při 50° C asi desetinásobkem hodnoty, dosažené u navržených již
membrán, vyrobených z kondensátů femölu, fenolsulfonové kyseliny a

6. formaldehydu. Membrány z polymeračních pryskyřic podle tohoto vynálezu, jsou pro jejich
vysokou pevnost velmi vhodné pro plynulý provoz. jejich výkon je nezávadný i při vyšších
teplotách, asi při 6070° C.

8. 3 100401
Louh sodný, čištěný při těchto teplotách, obsahuje již jen nepatrné
stopy chloridu sodného, nebo neobsahuje vůbec žádný. Také hemicelulosa, přítomná popřípadě vedle
chloridu sodného v znečištěném louhu
sodném, se použitím membrán podle vynálezu odstraňuje úplně nebo
100
110
120
**--------
velmi dalekosáhle. Totéž platí pro SO4ionty (např. Na2SO4), které se mohou jako nečistoty
vyskytovat v alkalickém louhu (např. v louhu sodném. -
V dalším se předmět vynálezu blíže objasní několika příklady provedení, jimiž se však jeho rozsah
neomezuje.
P ří k l a d 1
a) Příprava membrány ·
50 mol% propylesteru kyseliny -vinylfenylsulfonové se smísí s 50 mol% styrenu a s 3 mol%
divinylbenzenu a přidá se ,1 mol% benzoylperoxydu jako aktivátoru. Tekutá směs se vlije mezi dvě,
gumou utěsněné skleněné desky a nechá se polymerovat 60 až 120 minut při 110° C. Vzápětí nato se na
získanou membránu působí 72 hodin % ním vodným roztokem uhličitanu sodného při teplotě varu pro
zmýdelnění esterů. Konečná úprava membrány se provádí známým způsobem, např. tím, že se vyztuží
tkaninami z umělých hmot, kovovými nebo skelnými vlákny apod. -
b) Čištění louhu sodného
Odstranění soli z louhu sodného se provádí známými způsoby, vý
hodně v protiproudu.
. V daném případě se použilo membrány o tloušťce ,41 mm, zhoto
vené shora uvedeným způsobem. Koncentrace výchozího louhu sodného činila 757 glitr NaOH a 15,8
glitr NaCl, tj. poměr chloridu sodného k louhu sodnému byl 2,1 : 100. Přístroj byl v provozu 24 hodin, za
míchání při 20° C, přičemž počet objemových dílů louhu na jedné straně membrány se rovnal počtu
objemových dílů vody na druhé straně membrány.
Obsah kuchyňské soli ve výsledném čištěném louhu byl roven nule. Propouštěcí výkon membrány
byl 1220 g NaOHm2/hod.
P ří k l a d 2
a) Příprava membrány
50 mol% styrenu, 15 mol% kyseliny akrylové, 35 mol% propylesteru kyseliny -
vinylfenylsulfonové a 3 mol% divinylbenzenu se smísí. za přísady ,2 molbenzoylperoxydu, a
tekutá zplodina se vlije mezi dvě utěsněné skleněné desky. Ježto kyselina akrylová obsahuje
vodu, začíná se polymerovat při 90° C, aby nevznikaly bubliny. Úplná polymerace se pak
provádí po dobu 2 hodin při 90120° C. Vzápětí nato se zmýdelní ester kyseliny sulfonové, jak
uvedeno v příkladu 1, a konečná úprava membrány se provede známým způsobem. -

9. b) Čištění louhu
Membrány zhotovené podle 2 a) se použije k odstranění soli z louhu o koncentraci 757 glitr NaOH a
14,8 glitr NaCl, tj. o poměru chloridu sodného k louhu sodnému 2 : 100, a to za stejných podmínek jako v
příkladu 1.
1. Při teplotě pokusu 20° C a síle použité membrány ,43 mm byl obsah kuchyňské soli ve
výsledném, čistém louhu roven nule. Propouštěcí výkon membrány byl 972 g NaOHm2/hod.
. 2. Při teplotě pokusu 50° C a síle použité membrány ,40 mm byl
obsah kuchyňské soli ve výsledném, čistém louhu roven nule. Propouštěcí výkon membrány byl 2270 g
NaOHm2/hod. -

11. 170
180
4 - 100401
K čištění louhu sodného, obsahujícího chlorid sodný a hemicelulosu, bylo použito membrán
popsaných v příkladech 1 a 2. Znečištěný výchozí sodný louh měl toto složení: . . . .
230,4 g NaOHlitr :
,9 g NaCllitr - 48,4 g hemicelulosylitr (počítáno na dextrosu). Podmínky byly stejné jak popsáno
v příkladu 1.
1. Pracovalo se za použití membrány podle příkladu 1: a) Při teplotě pokusu 20° C a síle
membrány ,38 mm byl obsah kuchyňské soli ve výsledném, čistém louhu roven nule; obsah
hemicelulosy ve výsledném, čistém louhu byl též roven nule. Propouštěcí výkon membrány byl
570 g NaOHm2/hod. b) Při teplotě pokusu 75° C byl propouštěcí výkon membrány 1740 g
NaOHm2/hod. Obsah chloridu sodného ve výsledném louhu byl ,30 g NaCllitr po 24 hodinách.
Obsah hemicelulosy ve výsledném louhu byl ,41 glitr (počítáno na dextrosu) po 24 hodinách.
. Pracovalo se za použití membrány podle příkladu 2: a) Při teplotě pokusu 20° C a síle
membrány ,39 mm byl propouštěcí výkon membrány 500 g NaOHm2/hod. Obsah NaCl ve
výsledném, čistém louhu byl roven nule; obsah hemicelulosy ve výsledném, čistém louhu byl též
roven nule.
b) Při teplotě pokusu 75° C byl propouštěcí výkon membrány 1570 g NaOHm2/hod. a
obsah NaCl ve výsledném louhu byl ,29 g NaCllitr po 24 hodinách. Obsah hemicelulosy ve
výsledném louhu byl ,22 glitr (počítáno na dextrosu) po 24 hodinách.
P ří k 1 ad 4
Použije se membrány, jak popsáno v příkladu 1, a výchozího louhu sodného o složení:
210 g NaOHlitr a
,7 g Na2SO4/litr. Podmínky byly zase tytéž, jak je uvedeno v příkladu 1.
Po 24 hodinách při 20° C nebylo možno na druhé straně membrány prokázat Na2SO4. --
Předmět patentu
1. Dialysační zařízení k čištění louhů alkalických hydroxydů za použití membrán, které ve vodném,
popříp. alkalickém prostředí botnají, ale nerozpouštějí se, vyznačené tím, že membrány sestávají z
polymerované iontoměničové pryskyřice, obsahující polární skupiny, získané ze styrenu a
styrensulfonové kyseliny nebo ze styrenu, akrylové a styrensulfonové kyseliny, jakož i divinylbenzenu
jako zesíťovacího prostředku.
2. Zařízení podle bodu 1 vyznačené tím, že použitá v něm membrána sestává z
polymerační pryskyřice o složení 25 až 75 mol% styrenu, 25 až 75 mol% kyseliny
styrensulfonové a 3 mol% divinyl
benzenu.

12. . Zařízení podle bodu 1 vyznačené tím, že použitá v něm membrána sestává z
polymerační pryskyřice o složení 25 až 75 mol% styrenu, 20 až 50 mol% kyseliny
styrensulfonové, 5 až 25 mol% kyseliny akrylové a 3 mol% divinylbenzenu.
severografia, n. p, závod os