Способ получения водорастворимого полиэлектролита
Изобретение относится к способам получения водорастворимых полиэлектролитов для применения в гидрометаллургии и преимущественно может быть использовано при интенсификации скорости фильтрации каолиновых суспензий, сгущении золотосодержащих рудных пульп, при создании искусственной структуры почв. Изобретение позволяет снизить температуру проведения процесса и улучшить свойства полиэлектролита за счет того, что полимеризацию проводят при 15-23°С при мольных соотношениях акриловых кислот и углекислого аммония (1-4): 1 в присутствии столярного клея в качестве соинициатора, причем перекись водорода вводят в количестве 0.1-1,0 мас.%, а столярный клей в количестве 0,7-2,0% по отношению к весу кислоты. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 С 08 F 20/06 зк! >_#_ !
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2613787/05 (22) 11.05.78 (46) 15.09.91. Бюл. № 34 (71) Институт химии АН УЗССР (72) Ф.А.Артыков, С.А.Зайнутдинов и К.С.Ахмедов (53) 678.745.842 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 475370, кл. С 08 F 20/06, 1975. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА (57) Изобретение относится к способам получения водорастворимых полиэлектролитов для применения в гидрометаллургии и преимущественно может быть использовано
Изобретение относится к способам получения водорастворимых полиэлектролитов для применения в гидрометаллургии и преимущественно может быть использовано при интенсификации скорости фильтрации каолиновых суспензий, сгущении золотосодержащих рудных пульп, при создании искусственной структуры почв.
Известен способ получения водорастворимого полиэлектролита путем полимеризации акриловых кислот в присутствии углекислого аммония и перекиси водорода в качестве инициатора, Согласно этому способу полимеризацию смеси акриловой кислоты и углекислого аммония проводят при 78 — 80 С в присутствии перекиси водорода 0,5-0,9% к акриловой кислоте в течение 20 мин, Способ получения отличается одностадийностью и высокой температурой реакции полимеризации. Реакция сопровождается
„„Я2„„1677042 А1 при интенсификации скорости фильтрации каолиновых суспензий, сгущении золотосодержащих рудных пульп, при создании искусственной структуры почв, Изобретение позволяет снизить температуру проведения процесса и улучшить свойства полиэлектролита за счет того, что полимеризацию проводят при 15-23 С при мольных соотношениях акриловых кислот и углекислого аммония (1 — 4):t в присутствии столярного клея в качестве соинициатора, причем перекись водорода вводят в количестве 0.1 — 1,0 мас.%, а столярный клей в количестве 0,7 — 2,0% по отношению к весу кислоты, 2 табл. выделением большого количества тепла, получается пористый продукт, хорошо растворимый в воде. Общими признаками прототипа и предлагаемого способа являются: компоненты реакции (акриловая кислота и углекислый аммоний), одностадийность и экзотермичность процесса полимеризации, консистенция полученного продукта, хорошая растворимость в воде, состав функциональных групп и наличие флокулирующих, коагулирующих и структурообразующих
СВОЙСТВ, Известный способ получения водорастворимого полиэлектролита является дорогим по сравнению с предлагаемым, поскольку требуются энерго- или теплозатраты для проведения реакции полимеризации, а сам полиэлектроли, условно названный ПАУ. хараггеризуется недостаточными коагулируюгц ",ми, фл0кулирующими, структурообразующими эффектами
1617042 действия на некоторые дисперсные системы (золотосодержащие рудные пульпы, каолиновые суспензии и др.). Так, например, скорость фильтрации 10%-ной каолиновой суспензии Великогодоминецкого месторождения при введении 200 г/т ПАУ составляет 16,9 мл/мин. Коэффициент относительной флокулирующей способности (К) при сгущении золотосодер>кащей рудной пульпы у известного решения flAY составляет 0,87 при расходе 50 г/т у промышленного полиакриламида ПАА К = 1,0), Целью изобретения является снижение ,температуры проведения процесса, улучше(,,ние свойств полиэлектролита.
Цель достигается тем, что палимеризацию проводят при 15 — 23 С при мольных, соотношениях акриловых кислот и углекислого аммония 1:1 — 4 в присутствии переки си водорода 0,1 — 1,0 с использованием в качестве соинициатора столярного клея
0,7 — 2,0 (по отношению к акриловой, метакрилавой кислоте), Предлагаемый пализлектролит условно назван ПАУ-1Б, Способ получения водарастворимаго полиэлектралита проводят следующим образом. смешивают рассчитанные количества акрилавой (метакриловай) кислоты и амидирующего агента — углекислого аммония, тщательно перемешивают, добавляя перекись водорода и столярный клей, оставляют стоять при этой темгературе (15—
23ОС), изредка перемешивая, и реакцию полимеризации проводят в течение 30-60 мин при этой температуре, Происходит палимеризация акриловой (метакрилавой) кислоты с одновременным замещением (-СООН) функциональных групп углекислым аммонием с бурным выделением тепла (температура самопроизвольно поднимается до
110 — 130 С), паров воды и углекислого газа, По окончании реакции получается пористый продукт, который после застывания легко измельчается в порошок. Полученный полиэлектролит хорошо растворяется в воде, образуя вязкие устойчивые растворы, Характеристическая вязкость .(мол.масса), определенная в 1,3%-ном растворе NaCI, у предлагаемого ПАУ-1Б составляет (g) = 4,32, что выше, чем у известного решения ПАУ, где (gj = 2,04.
Строение полиэлектролита ПАУ-1Б доказано методами ИК-спектроскопии, элементным химическим анализом, патенциометрическим титрованием и имеет следующий вид:
".-СИ2- POOH СОИН2 COONHq Строение предлагаемого ПАУ-1Б и известного решения flAY отличается процентным содержанием функциональных групп -СООН. -СОИН2-CO0NH< в цепи макромолекулы полиэлектролитов. Так, у flAY-1Б содержание-СОЙН2 групп 20 — 24%, т.е. выше, чем у известного решения ПАУ (11-13 ), Водные растворы ПАУ-1Б и ПАУ проводят электрический ток: удельная электропро10 воднасть 0,5 водных растворов для flAY 7,8 10,для ПАУ-1Б — 10,2 10 Ом см . Отличительными признаками предлагаемого решения являются: проведение реакции при более низких температурах 15 (15 — 23 С) и использование для этой цели соинициатора столярного клея, более эффективные коагулирующие, флокулирующие, структурообразующие свойства, большая характеристическая вязкость, раз20 личие в процентном содержании функциональных групп в цепи макромолекулы и большая электропроводность у предлагаемого полиэлектралита. Пример 1. В стакан, снабженный 25 термометром и мешалкой, помещают 72 г (1 моль) акриловай или 86 г(1 моль) метакриловой кислоты, 0,2 r ЗЗ -най перекиси водорода, 96 г (1 моль) углекислого аммония, смесь тщательно перемешивают, затем до30 бавляют раствор 0,5 г (0,7 по отношению к акриловай или метакриловай кислоте) столярного клея в 10 мл воды., Смесь оставляют стоять при 15 — 23 С, изредка перемешивая, в течение 30 — 60 мин происходит полимери35 зация, образуется пористый продукт, после застывания легко растирающийся в порошок. Палимеризация идет с бурным выделением тепла, паров воды и углекислого газа. Выход 90 — 97 ат теоретического. 40 Для получения чистого полиэлектралита для проведения точного химического анализа сухой полиэлектролит растворяют в воде, переасаждают в ацетоне и высушив а ют г ри 50-70 О C. 45 Предлагаемый способ дает значительное снижение энергозатрат, Эффективное флокулирующее и структурообразующее влияние предлагаемого полиэлектралита установлено при введении их в каалинавые 50 суспензии, золотосодержащие рудные пульпы и в почву. Так, скорость фильтрации каалинавых суспензий при введении предлагаемого палиэлектралита ПАУ-1Б несколько выше, чем при использовании ПАУ 55 и промышленных флокулянтов полиакриламида — ПАА и препарата К-4 (омыленный палиакриланитрил) при одинаковом расходе и условиях. Скорость фильтрации 10 най суспенэии Великагодоминецкога каолина при расходе по 200 г/т сосгавляет 1677042 Таблица 1 од флокулянтов, г/т 1,03 1,00 0,87 86 Таблица 2 для ПАУ-1Б 19,2, для ПАУ 16; для ПАА-16,6, для К-4 16,0, контроль 12,8 мл/мин, а для ангрейского каолина (тоже 10%-ная суспензия) скорость фильтрации при расходе по 200 гlт составляет аля flAY-1Б 4,96, для 5 ПАУ-4,27, для ПАА-2,53, для К-44,0 мл/мин. Введение полиэлектролита в каолиновые суспенэии эффективно увеличивает скорость. фильтрации, что указывает на рентабельность использования предлагаемого поли- 10 электролита (т.к, и по себестоимости он дешевле известного ПАУ и промышленных ПАА и препарата К-4/. При сгущении золотосодержащих рудных пульп с исходным отношением твердой 15 фазы к жидкой (Т;Ж) = 1:4 — 1:5 при расходе флокулянтов по 50 г/т коэффициент относительной флокулирующей способности (К) с использованием предлагаемого flAY-1Б составляет 1,03, для ПАА К = 1,0, для препара- 20 та К-4 К=0,92, для известного ПАУ К=0,87. Действие предлагаемого электролита ПАУ-1Б, известного flAY и применяемого в промышленности ПАА на сгущение золотосодержащих рудных пульп представлено в 25 табл. 1. В табл. 1 приведены отношения Т:Ж в сгущенной части рудной пульпы. Из табл. 1 и приведенных данных. видно, что действие предлагаемого ПАУ-1Б эффективнее 30 действия ПАУ, ПАА, К-4 и рентабельно при одинаковой дозе и условиях сгущения золотосодержащих руд. Помимо флокулирующих свойств предлагаемый полиэлектролит ПАУ-1Б обладает 35 структурообразующими свойствами в почвах. Структурообразующая способность (т.е. способность образовывать водопрочные почвенные агрегаты более 0,25 мм в 40 диаметре) полиэлектролитов изучалась на примере орошаемого сероэема Ташкентской обл. (средний суглинок, пахотный горизонт 0 — 25 см). Данные представлены в табл, 2. Из табл, 2 видно, что предлагаемый ПАУ-1Б образует большее количество водопрочных почвенных агрегатов размером более 0,25 мм в диаметре по сравнению с flAY ПАА, К-4 и его можно использовать для со- здания искусственной структуры почв, Использование предлагаемого способа получения водорастворимого полиэлектролита обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества; возможность получения полиэлектролитов упрощенным одностадийным процессом при невысоких температурах (15-23 С), с большей молекулярной массой и значительной экономией энерго- и теплозатрат; эффективное действие на различные дисперсные системы и рудные золотосодержащие пульпы; невысокую себестоимость, Формула изобретения Способ получения водорастворимого полиэлектролита путем полимеризации акриловых кислот в присутствии углекислого аммония и перекиси водорода в качестве инициатора, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры проведения процесса и улучшения свойств полизлектролита, полимеризацию проводят при 1523 С при мольных соотношениях акриловых кислот и углекислого аммония 1 — 4:1 в присутствии столярного клея в качестве соинициатора, причем перекись водорода вводят в количестве 0,1 — 1,0 мас., а столярный клей 0,7 — 2,0% по отношению к весу кислоты.
