Поли-n, n-диметиламиноэтилметакрилат сульфат в качестве флокулянта для обезвоживания осадка сточных вод свиноводческих комплексов и способ его получения

 

Изобретение относится к получению поли-N, N-диметиламиноэтилметакрилата дигидросульфата, применяемого в качестве флокулянта для обезвоживания осадков сточных вод. Изобретение позволяет получить полимер с повышенной (15 - 25106) молекулярной массой и высокой флокулирующей активностью (увеличение эффективности на 49 - 52%). Эффект достигается за счет использования при полимеризации мономера окислительно-восстановительной системы, включающей сульфат кобальта, аминокислоту, сорбин или глюкозу при эквивалентном соотношении 0,3 - 0,9:3,0 - 9,0:1,5 - 9,0 соответственно, и проведения полимеризации при pH 1,2 - 3,5 и концентрации мономера в водном растворе 36,4 - 65,6 мас.%. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, в частности, к поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилата сульфату общей формулы CH с мол.м. (15-25).106, в качестве флокулянта для обезвоживания осадка сточных вод свиноводческих комплексов. Предлагается также способ получения указанного полимера. Перечень терминов и сокращений, используемых в настоящем описании: ДМАЭМА N,N-диметиламиноэтилметакрилат формулы CH2= COOCH2CH2N(CH3)2; ДМАЭМА.1/2H2SO4 N,N-диметиламиноэтилметакрилат сульфат CH2=C -CH2CH2N(CH3)2 1/2 H2SO4 [ характеристическая вязкость. Поли-N, N-диметиламиноэтилметакри-лат сульфат с ММ (15-25).106 ранее известен не был. Описаны способы радикальной полимеризации в воде, органических растворителях (метанол, бутанол, диметилформамид, формамид) и их смесях с водой. Инициирование вели УФ-облучением и с помощью вещественных инициаторов, например динитрила азоизомасляной кислоты. Основным недостатком известных способов являлось то, что целевой полимер характеризовался низкой ММ, не превышающей 8,3.105, [] такого полимера составляла 0,40-2,45 дл/г. Описан также способ получения поли-N,N-диэтиламиноэтилметакрилата гидрохлорида путем радикальной полимеризации в водном растворе в атмосфере инертного газа, концентрация мономера 20-70% температура реакции 40-70оС. Реакцию вели в отсутствие инициатора. В этих условиях получен полимер с низкой ММ, поскольку его [ 1,0 дл/г. Известен также способ получения поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилата гидробромида путем радикальной полимеризации в водном растворе (рН 6,5) при температуре 60оС, концентрации мономера 0,5 моль/л в присутствии радикального инициатора динитрила азоизомасляной кислоты (концентрация 1.10-3 моль/л). Недостатком известного способа являются низкие значения ММ целевых продуктов, поскольку [] в 1 М растворе NaCl не превышают 1,4-1,8 дл/г. Из анализа научно-технической литературы хорошо известно, что эффективность полимерного флокулянта пропорциональна его ММ и что эффективным флокулирующим действием обладают полимеры с ММ, превышающей 10.106. Целью изобретения является увеличение ММ полимера и эффективности его флокулирующего действия. Эта цель достигается, во-первых, поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилата сульфатом формулы повторяющегося звена CH с ММ (15-25).106. Цель достигается, во-вторых, способом получения указанного полимера, который реализуют совокупностью следующих существенных признаков. Проводят радикальную полимеризацию ДМАЭМА.1/2 H2SO4. Проводят радикальную полимеризацию в водном растворе, в среде инертного газа, например аргона. Концентрация мономера составляет 36,4-65,5 мас. Радикальную полимеризацию инициируют окислительно-восстановительной системой, включающей следующие ингредиенты: сульфат кобальта (III) в концентрации 0,3-0,9 мг-экв/кг реакционной массы в пересчете на ион Co (III); аминокислоту 3,0-9,0 ммоль/кг реакционной массы; сокатализатор (глюкоза или сорбит) 1,5-9,0 ммоль/кг реакционной массы. Аминокислоту выбирают из ряда, содержащего глицин, -аланин, -аланин, диаминоуксусную кислоту. Радикальную полимеризацию ведут при 20-60оС и при рН 1,2-3,5. Анализ известного уровня науки и техники показал новизну целевого полимера в виде сульфата с ММ (15-25).106, новизну инициатора радикальной полимеризации окислительно-восстановительной системы, содержащей следующие ингредиенты: сульфат кобальта (III) в концентрации 0,3-0,9 мг-экв/кг реакционной массы в пересчете на ион Co (III); аминокислоту 0,3-0,9 ммоль/кг реакционной массы; сокатализатор (глюкоза или сорбит) 1,5-9,0 ммоль/кг реакционной массы. Новым признаком является проведение полимеризации ДМАЭМА.1/2H2SO4 при рН 1,2-3,5. Отсутствие известности поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилата сульфата с ММ (15-25).106 и новизна отличительных от способа-прототипа признаков придают решению в целом соответствие критериям "новизна" и "существенные отличия". Известна инициирующая система, содержащая Co (III) и аминокислоту, однако она ранее использовалась при полимеризации акриламида и сульфометильной соли метакрилоилоксиэтилтриметиламмония. Использование известной инициирующей системы для полимеризации ДМАЭМА.1/2 H2SO4 менее эффективно, чем использование системы, заявленной в предложенном способе. Состав поли-N, N-диметиламиноэтилметакрилата сульфата подтвержден элементным анализом на углерод, азот и серу. Количественное содержание аминогрупп в полимерах определено методом коллоидного титрования и составляет 4,8 0,1 мг-экв/г (теоретическое 4,8 мг-экв/г). Строение полимеров подтверждено данными ИК-спектроскопии. Валентным колебаниям метиленовых, метильных групп соответствуют полосы поглощения 2960-3010 см-1, валентным колебаниям концевых метильных групп соответствуют полосы поглощения 1630-1650 см-1, карбонильной группы 1730 см-1. Полосы поглощения 1105 и 2460 см-1, 2640 см-1 характеризуют наличие эфирных групп, содержащих сульфометильную соль кватернизованного азота. [ ] целевых полимеров определены в 1 н. раствора NaNO3 при 20оС и в заявленных пределах составляют 4,4-7,0 дл/г. ММ полимеров охарактеризована прямыми методами диффузии и седиментации по формуле Сведберга: MSD= где удельный парциальный объем полимера; о плотность растворителя; Do и So коэффициент диффузии и константа седиментации полимера, определенные экспериментально. Найдено, что [] 4,4-7,0 дл/г в 1 н. растворе NaNO3 соответствует интервалу ММ от 15,0.106 до 25.106. П р и м е р. А.Получение ДМАЭМА.1/2H2SO4. 2 г (0,0127 моль) ДМАЭМА растворяют в 1,0 мл воды и охлаждают до 0оС. Постепенно при перемешивании и охлаждении добавляют 1,25 г 20 н. раствора H2SO4 до рН 3,0. При этом температуру реакционной смеси сохраняют на уровне 3 1оС. Б.Полимеризация ДМАЭМА.1/2H2SO4. В полученный раствор мономера с рН 3,0 добавляют 0,15 г (0,2 моль) раствора сорбита (6,0 ммоль/кг реакционной массы) и 0,6 г раствора, содержащего 0,05 моль/л глицина (6,0 ммоль/кг реакционной массы) и 0,005 г-экв/л Co2(SO4)3x18H2O [0,6 мг-экв/кг реакционной массы Co(III)] Реакционную массу (5,0 г, концентрация мономера 52,4 мас.) продувают 20 мин аргоном и помещают в термостат при 20оС. Полимеризацию ведут в течение 4 ч. Полученный полимер очищают диализом и сушат лиофильно под вакуумом до постоянной массы. Выход 1,82 г (69,4% от теоретического), [] 6,0 дл/г. П р и м е р ы 1-33. Условия их выполнения, аналогичные вышеописанным (см.пример 25 в таблице), и полученные результаты приведены в таблице. Выход за пределы заявленных параметров приводит к резкому ухудшению достигаемого эффекта. Концентрация Co (III) заявлена в интервале 0,3-0,9 мг-экв/кг реакционной массы. Снижение концентрации до 0,15 мг-экв/кг реакционной массы (пример 1) приводит к падению [] до 3,5 дл/г и резкому снижению конверсии мономера. Повышение концентрации до 1,20 мг-экв/кг реакционной массы (пример 16) также приводит к снижению [] до 3,4 дл/г. Концентрация аминокислоты заявлена в интервале 3,0-9,0 ммоль/кг реакционной массы. Снижение концентрации до 1,5 ммоль/кг реакционной массы (пример 10) или повышение до 12,0 ммоль/кг реакционной массы (пример 15) сопровождается падением [] ниже заявленной. Концентрация сокатализатора заявлена в интервале 1,5-9,0 ммоль/кг реакционной массы. Снижение концентрации до 0,6 ммоль/кг реакционной массы (пример 2) или увеличение ее до 12 ммоль/кг реакционной массы (пример 9) приводит к падению [] ниже заявленной. Значение рН заявлено в интервале 1,2-3,5. Дальнейшее уменьшение рН до 0,8 (пример 12) или увеличение до 4,0 (пример 13) приводит к снижению [] ниже заявляемой.

Формула изобретения

1. Поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилат сульфат формулы

мол.м. (15 25) 106
в качестве флокулянта для обезвоживания осадка сточных вод свиноводческих комплексов. 2. Способ получения поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилата сульфата мол.м. (15 25) 106 путем полимеризации мономера в водном растворе в среде инертного газа в присутствии радикального инициатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения молекулярной массы полимера и эффективности его флокулирующего действия, полимеризации подвергают N,N-диметиламиноэтилметакрилат сульфат при его концентрации в водном растворе 36,4 65,6 мас. и рН 1,2 3,5, а в качестве радикального инициатора используют окислительно-восстановительную систему, включающую сульфат кобальта (III), аминокислоту, сорбит или глюкозу в количествах 0,3 0,9 мг-экв/кг реакционной массы [в пересчете на ион Со (III] 3,0 9,0 и 1,5 9,0 ммоль/кг реакционной массы соответственно. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что аминокислоту выбирают из группы, включающей глицин, - и b -аланин, диаминоуксусную кислоту.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002

Извещение опубликовано: 20.05.2002        




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению полиметакрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфата и может быть использовано в технологии очистки сточных вод

Изобретение относится к области получения водорастворимых высокомолекулярных флокулянтов, применяемых для очистки промьгашенных сточных вод

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, точнее к композициям с флокулирующим эффектом, содержащим поли-N,N,N,N-триметилметакрилоилоксиэтиламмоний метилсульфат с формулой звена: Изобретение относится также к способу получения этих композиций

Изобретение относится к новым гетероцепным реакционноспособным олигомерам и способу и их получения

Изобретение относится к новым гетероцепным реакционноспособным олигомерам и способу и их получения

Изобретение относится к технологии получения водорастворимого поли- N, N, N, N-триметилметакрилоилооксиэтиламмоний метилсульфата

Изобретение относится к высокомолекулярным соединениям, в частности к способу получения водорастворимых полимеров на основе четвертичных солей диметиламиноэтилметакрилата, которые могут быть использованы в качестве флокулянтов, эффективных при очистке сточных вод различной природы. Заявлен способ получения водорастворимых полимеров на основе четвертичных солей диметиламиноэтилметакрилата общей формулы где R1=-СН3, -СН2-СН3 или -СН2-С6Н5; X-=Cl-, Br-, -OSO3CH3, среднемассовая молекулярная масса синтезированных полиэлектролитов выше чем 106, при этом мономер полимеризуют в водном растворе при 20°C, выделяют продукт полимеризации, очищают его диализом и лиофильно сушат, способ отличается тем, что в раствор дополнительно вводят додецилсульфат натрия при мольном отношении мономер:додецилсульфат натрия, равном 1-10:1, в качестве инициатора используют радикальный инициатор трет-бутилпероксипропанол-2, а полимеризуют мономер в среде аргона. Техническим результатом является катионный высокомолекулярный полиэлектролит, обладающий пониженной полидисперсностью. 6 пр., 1 табл.
Наверх