Патент на изобретение №2267500

(54) СПОСОБ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЖИДКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ АРОМАТИЧЕСКОГО РЯДА

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу отверждения жидких органических отходов и предусматривает превращение отходов в твердые продукты с целью длительного безопасного хранения путем их поликонденсации в присутствии формальдегида, фенола и катализатора, причем в качестве органических веществ ароматического ряда используют соединения с электроноакцепторными заместителями или отработанные экстракционные смеси, содержащие данные соединения, в качестве катализатора используют концентрированную фосфорную кислоту, а в качестве источника формальдегида используют параформ, при этом поликонденсацию ведут при температуре 180-220°С в течение 4-7 часов с последующей отгонкой конденсационной воды. Технический результат – утилизация инертных органических веществ с сильными электроноакцепторными заместителями, а также смесей на их основе путем перевода в твердое состояние. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области экологической химии (химической технологии), в частности к переработке жидких органических веществ, и предусматривает превращение веществ в твердые продукты с целью длительного безопасного хранения.

Общим недостатком всех предлагавшихся ранее способов является то, что с их помощью невозможно утилизировать соединения электроноакцепторными заместителями, такими как нитробензотрифторид и фенилтрифторметилсульфон, вследствие их крайне низкой реакционной способности. Переработка этих веществ и отработанных экстрагентов, содержащих эти и подобные вещества, очень важна, т.к. после использования их в радиохимическом производстве хранить их в жидком виде дорого и небезопасно. Утилизация данных соединений сжиганием, а также плазмохимическим методом трудна из-за высокой устойчивости галогенсодержащих ароматических соединений и экологически небезопасна. Использование для этих целей сорбентов не обеспечивает надежности хранения данных веществ, что может привести к загрязнению окружающей среды.

Известен способ получения аренфенолформальдегидных смол на основе ароматических соединений (Н.К.Мощинская, В.В.Куцыгина, АС СССР №168437. Кл С 08 g, 18.02.1965, заявл. 19.01.1963, БИ №4, 1965 г.) – прототип – способ получения аренформальдегидных смол путем конденсации смеси антрацена и одноядерного ароматического углеводорода, например ксилола или толуола, с полимерами формальдегида в присутствии серной кислоты. Далее проводят процесс конденсации образовавшейся аренформальдегидной смолы с фенолом или низкомолекулярной новолачной смолой в кислой среде. Фенол или низкомолекулярную смолу конденсируют с реакционной смесью, содержащей аренформальдегидную смолу, серную кислоту и непрореагировавшие антрацен и формальдегид.

Недостатком способа-прототипа является возможность получения полимерных продуктов только из чистых полиароматических соединений, незамещенных или с донорными заместителями. Утилизация веществ с электроноакцепторными заместителями, а также смесей, используемых в радиохимическом производстве, с помощью данного метода не представляется возможной.

Задачей данного изобретения является утилизация инертных органических веществ с электроноакцепторными заместителями, а также смесей на их основе путем перевода в твердое состояние.

Поставленная задача решается путем получения твердых неплавких нерастворимых сополимеров на основе данных соединений.

В предлагаемом способе получение твердых материалов на основе жидких органических веществ ароматического ряда осуществляется путем их поликонденсации с фенолом и параформом в присутствии катализатора, в качестве которого используется концентрированная фосфорная кислота. Процесс ведут при следующем соотношении компонентов (в массовых частях) – органические вещества ароматического ряда:фенол:параформ:кислота = 100:(0,5-50):(10-40):(5-15).

Такое соотношение компонентов обеспечивает наибольший выход твердого продукта. Поликонденсацию ведут в течение 4-7 часов при температуре 180-220°С. Образующуюся конденсационную воду отгоняют, возможно, под вакуумом. В результате отверждения получается твердый неплавкий нерастворимый в органических растворителях, водных растворах кислот и щелочей сополимер. В процессе хранения продукта ни жидких, ни газообразных веществ не выделяется.

Предлагаемое изобретение позволяет решить проблему утилизации крайне нереакционноспособных жидких органических отходов химических и радиохимических производств (отработанных растворителей или отработанных экстракционных смесей). Жидкие органические отходы этим способом переводятся в твердое неплавкое нерастворимое состояние, что исключает возможность попадания этих отходов в окружающую среду и позволяет хранить их в соответствии с современными требованиями.

Простота метода и применение в качестве катализатора концентрированной фосфорной кислоты, которая не вызывает коррозии оборудования, позволяют использовать данный метод утилизации в промышленных условиях.

Следующие примеры иллюстрируют возможности и границы применения способа.

Пример 1.

В колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, загружали 5 мл (7,1 г) фенилтрифторметилсульфона, 2,2 г фенола, 1,1 г параформа и 0,2 мл концентрированной фосфорной кислоты. Реакцию проводили при 200°С в течение 6 часов. В процессе реакции в колбе образовывался плотный осадок черного цвета, выход которого составляет 90% от массы загруженных веществ.

Пример 2

В колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, загружали 5 мл (7,1 г) экстрагента состава: 0.06 М хлорированного дикарболлида кобальта в фенилтрифторметилсульфоне, 2,2 г фенола, 1,1 г параформа и 0,2 мл концентрированной фосфорной кислоты. Реакцию проводили при 200°С в течение 6 часов. В процессе реакции в колбе образовывался плотный осадок черного цвета, выход которого составляет 90% от массы загруженных веществ.

Пример 3

В колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, загружали 5 мл (7,1 г) UNEX-экстрагента (фенилтрифторметилсульфон + 0.08 М хлорированного дикарболлида кобальта + 0.015 М полиэтиленгликоля (ПЭГ-400) + 0.02 М дифенил-N,N-дибутилкарбамоилфосфиноксида), 2,2 г фенола, 1,1 г параформа и 0,2 мл концентрированной фосфорной кислоты. Реакцию проводили при 200°С в течение 6 часов. В процессе реакции в колбе образовывался плотный осадок черного цвета, выход которого составляет 90% от массы загруженных веществ.

Пример 4

В колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, загружали 5 мл (7,16 г) метанитробензотрифторида, 1.6 г фенола и 0.8 г параформа. В качестве катализатора использовали концентрированную фосфорную кислоту (0,2 мл). Поликонденсацию проводили в течение 6 часов при температуре 200°С. В результате реакции образовывался осадок темного цвета. Выход полученного осадка составляет 87% от массы загруженных веществ.

Пример 5

В колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, загружали 5 мл (7,16 г) экстрагента (состава: метанитробензотрифторид + 0.06 М хлорированного дикарболлида кобальта + 0.02 М полиэтиленгликоля), 1.6 г фенола, 0.8 г параформа и 0.2 мл концентрированной фосфорной кислоты. Поликонденсацию проводили при 200°С в течение 6 часов. В результате реакции образовывался осадок темного цвета и конденсационная вода. Выход твердого вещества составляет 85% от суммарной загрузки.

Пример 6

В колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, загружали 5 мл (7,16 г) экстрагента (состава: метанитробензотрифторид + 0.02 М дифенил-N,N-дибутилкарбамоилфосфиноксида), 1.6 г фенола, 0.8 г параформа и 0.2 мл концентрированной фосфорной кислоты. Поликонденсацию проводили при 200°С в течение 6 часов. В результате реакции образовывался осадок темного цвета и конденсационная вода. Выход твердого вещества составляет 85% от суммарной загрузки.

Пример 7

В колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, загружали 5 мл (7,16 г) экстрагента (состава: метанитробензотрифторид + 0.08 М хлорированного дикарболлида кобальта + 0.015 М полиэтиленгликоля + 0.02 М дифенил-N,N-дибутилкарбамоилфосфиноксида), 1.6 г фенола, 0.8 г параформа и 0.2 мл концентрированной фосфорной кислоты. Поликонденсацию проводили при 200°С в течение 6 часов. В конце реакции образовывался осадок темного цвета и конденсационная вода. Выход твердого вещества составляет 87% от суммарной загрузки.

Формула изобретения

1. Способ отверждения жидких органических веществ ароматического ряда путем их поликонденсации в присутствии формальдегида, фенола и катализатора, отличающийся тем, что в качестве органических веществ ароматического ряда используют соединения с электроноакцепторными заместителями или отработанные экстракционные смеси, содержащие данные соединения, в качестве катализатора используют концентрированную фосфорную кислоту, а в качестве источника формальдегида используют параформ, при этом поликонденсацию ведут при температуре 180-220°С в течение 4-7 ч, с последующей отгонкой конденсационной воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: органические вещества ароматического ряда: фенол: параформ: кислота = 100:(0,5-50):(10-40):(5-15).