[发明专利]从含氟聚合物水分散体移除含氟表面活性剂的方法中监测柱穿透

说明书

发明领域

本发明涉及一种用阴离子交换树脂从含氟聚合物水分散体移除含氟表面活性剂的方法。

发明背景

含氟表面活性剂一般在含氟聚合物的分散聚合中周作聚合助剂，含氟表面活性剂充当非调聚型分散剂。例如，含氟表面活性剂的此用途的一个早期说明发现于美国专利2,559,752(Berry)。由于环境问题，由于含氟表面活性剂昂贵，现在已经为了将其从废水和含氟聚合物水分散体回收开发了多种方法。

从含氟聚合物分散体移除含氟表面活性剂的一种方法公开于美国专利4,369,266(Kuhls等人)，其包括加入稳定表面活性剂，随后通过超过滤浓缩。此专利教授可通过含水渗出物移除高比率的含氟表面活性剂。已知也可通过吸附于离子交换树脂上移除含氟表面活性剂，如美国专利3,882,153(Seki等人)和美国专利4,282,162(Kuhls)所教授。Kuhls教授了在聚合物从分散体凝聚后在水相中溶解的或待浓缩的含水聚合物分散体中的氟化乳化剂的回收。US 2003/0125421A1(Bladel等人)也教授通过与阴离子交换剂接触从含氟聚合物分散体移除含氟乳化剂。

用阴离子交换树脂从含氟聚合物分散体移除含氟表面活性剂的已知方法利用强碱性阴离子交换树脂或弱碱性阴离子交换树脂。虽然可使用弱碱性树脂，因为它们能够更容易地再生，但在需要将含氟表面活性剂降低到极低量以及为了高度利周树脂时，强碱性树脂是优选的。强碱性离子交换树脂也具有对介质的pH敏感性较差的优点。

为了实际工业制备具有低含氟表面活性剂含量的含氟聚合物分散体，已知可使含氟聚合物分散体通过固定床，如阴离子交换树脂柱。然而需要制备均匀分散体产物，即具有标准低含量的减少表面活性剂的分散体。含氟表面活性剂浓度分析常规离线进行，而且完成测定需要大约8个小时。这种时间拖延不是确定可接受产品是否正被制备的实用方式。当固定床饱和使得离子交换部位不再充分吸收足够的含氟表面活性剂，并因此产生具有高的、不可接受含氟表面活性剂含量的分散体时，可能产生具有高的含氟表面活性剂含量的不可接受的产物。

在固定床(如柱)中有以分散体流动方向渐进通过柱的工作区(质量传递区)，使得含氟表面活性剂被吸收在此工作区中的离子交换树脂。具体地讲，具有初始含氟表面活性剂含量的含氟聚合物分散体进入工作区，而离开所述区时具有降低的含氟表面活性剂含量。具有降低的含氟表面活性剂含量的含氟聚合物分散体通过其余不饱和柱，并且离开该柱。工作区渐进通过柱，直到柱完全饱和。在柱完全饱和使工作区完全移动通过该柱并且不再有被离子交换树脂充分吸收的点被称为穿透。

因此，需要一种降低稳定化含氟聚合物分散体的含氟表面活性剂含量以在柱末端检测工作区穿透(即柱饱和)的方法。

发明概述

本发明涉及一种降低稳定化包含含氟表面活性剂的含氟聚合物水分散体的含氟表面活性剂含量的方法，所述方法是通过使分散体通过第一阴离子交换树脂固定床，以降低含氟表面活性剂含量。第一固定床具有在离子交换树脂饱和时移动通过所述柱的工作区。所述方法包括在分散体离开固定床时监测分散体的性质，以确定工作区的穿透，从而指示固定床的饱和。所监测的性质选自pH和电导率。

在一个优选的实施方案中，所述方法利用第二固定床，其中在监控指示第一固定床饱和时将稳定化包含含氟表面活性剂的含氟聚合物水分散体通到第二固定床。

所述方法优选将含氟表面活性剂含量降低到不大于约300ppm的预定水平，更优选不大于约100ppm的预定水平，最优选不大于50ppm的预定水平。

发明详述

如上讨论，稳定化包含含氟表面活性剂的含氟聚合物水分散体的含氟表面活性剂含量可通过使分散体通过阴离子交换树脂固定床得以降低。根据本发明，可通过监测分散体的性质确定第一阴离子交换树脂固定床的饱和，所述性质选自pH和电导率。在一个优选的实施方案中，在柱中包含固定床。

本发明认识到，随着工作区(以上定义)移动通过第一固定床且该固定床变得饱和，在工作区达到柱末端即发生穿透时，分散体的pH和电导率发生变化。通过监测pH或电导率变化，可确定工作区穿透，表明含氟表面活性剂的浓度升高。在此转变中，pH降低，而电导率增加。pH和电导率的变化会很急剧，由此可精确地确定通过柱的分散体的窄范围体积内的穿透。例如，在氢氧离子型强碱性阴离子交换柱中，柱以含氟表面活性剂(如全氟辛酸铵)饱和使氢氧根离子的释放缓慢或实质上停止，导致pH的可测降低，例如1个pH单位，而电导率增加，例如100μS。在此变化发生期间的分散体体积可能很小。