Способ получения флокулянта в виде полимер-коллоидного комплекса с заданным количеством активных групп

Авторы патента:

C08L33/26 - гомополимеры или сополимеры акриламида или метакриламида

C02F1/56 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

B01D21/01 - использование флоккуляционных агентов (для очистки воды C02F 1/52; для жидких радиоактивных отходов G21F 9/10)

Владельцы патента RU 2599763:

Лобанов Федор Иванович (RU)

Изобретение может быть использовано для ускорения процессов сгущения и фильтрации суспензий путем образования рыхлых хлопьевидных агрегатов из мелких частиц дисперсной фазы. Способ получения флокулянта в виде полимер-коллоидного комплекса включает смешение полимерной основы и ионогенного соединения. В качестве полимерной основы используют 1% водный раствор полиакриламида. В качестве ионогенного соединения используют коллоидный раствор катионного или анионного полиэлектролита. При этом в качестве катионного полиэлектролита используют полиэтиленимин или поли-4-винилпиридин, а в качестве анионного полиэлектролита - полиакрилат натрия или альгинат натрия. Изобретение позволяет повысить эффективность флокулянтов на основе полиакриламида, получить флокулянт с заданным количеством ионогенных активных групп. 4 пр.

Изобретение относится к области производства водорастворимых высокомолекулярных ионогенных веществ, в частности полимер-коллоидных флокулянтов, и может быть использовано в различных областях техники для ускорения процессов сгущения и фильтрации суспензий путем образования рыхлых хлопьевидных агрегатов (флокул) из мелких частиц дисперсной фазы.

Известен (SU, авторское свидетельство 395409, опубл. 01.01.1973) способ получения высокомолекулярного катионного флокулянта полимеризацией 1,2-диметил-5-винилпиридиний метил сульфата или его сополимеризацией с акриламидом в присутствии окислительно-восстановительного инициатора.

Известен также (RU, патент 2048479, опубл. 20.11.1995) способ получения высокомолекулярного катионного водорастворимого полимера полимеризацией 1,2-диметил-5-винилпиридиний-метилсульфата в водной среде в присутствии окислительно-восстановительного инициатора, причем в качестве инициатора используют β- оксипропилтретбутилпероксид.

Известен (RU, патент 2040528, опубл. 05.07.1995) способ получения водорастворимого катионного полимерного флокулянта полимеризацией катионного водорастворимого мономера с двойной связью или его сополимеризацией неионным мономером с двойной связью в присутствии разветвляющего соединения. Указанное разветвляющее соединение используют в количестве 4÷80 мол.ч. на миллион в пересчете на начальное содержание мономеров с двойной связью, а сополимеризацию проводят в присутствии переносчика кинетической цепи, взятого в количестве, обеспечивающем коэффициент растворимости полученного сополимера выше 30%. Предпочтительно в качестве неионного водорастворимого мономера с двойной связью используют соединение, выбранное из группы, содержащей акриламид, метакриламид, N-алкилакриламид, N,N-диалкилакриламид, N-винилметилацетамид, N-винилметилформамид, винилацетат, N-винилпирролидон, а в качестве катионного мономера с двойной связью используют соединение, выбранное из группы, содержащей N,N-диалкиламиноалкил(мет)акрилаты, их соли или четвертичные аммониевые соединения, N,N-диалкиламиноалкил(мет)акриламиды, их соли или четвертичные аммониевые соединения.

Известен (SU, авторское свидетельство 1564156, опубл. 15.05.1990) способ получения водорастворимого катионоактивного флокулянта. Согласно известному способу получение проводят путем использования в качестве исходного сырья полиэтиленполиаминов мол. м. 200-400, к водному 15-20%-ному раствору которых добавляют при перемешивании эпихлоргидрин в количестве 40-100% от массы полиэтиленполиаминов, нагревают полученную смесь до 75-95°С и перемешивают при этой температуре до достижения вязкости при 20°С 0,2-0,8 П, после чего добавляют дихлоргидрин или диэпоксид полиэтиленгликоля мол. м. 200-400 в количестве 1-15% от массы полиэтиленполиаминов и перемешивают при 74-95°С до достижения полученным раствором полимера вязкости при 20°С 2-8 П.

Известен (ЕР, патент 374458, опубл. 02.01.2004) способ получения водорастворимых разветвленных высокомолекулярных катионных флокулянтов. Согласно известному способу получение проводят из мономеров, полимеризованных в присутствии агентов переноса цепи, таких как изопропанол, и агентов разветвления, таких как метиленбисакриламид, в которых агент переноса цепи добавляют для предотвращения поперечного сшивания. Поперечное сшивание может привести к нерастворимости полимера в воде.

Недостатком всех вышеприведенных способов получения флокулянта следует признать невозможность получения точного количества активных ионных групп.

Наиболее близким аналогом разработанного способа можно признать (RU, патент 2292309, опубл. 27.01.2007) способ получения водорастворимого реагента для очистки сточных вод и разделения фаз с использованием флокулянта на основе полиэтиленимина. В качестве флокулянта используют полимер-коллоидный комплекс - продукт взаимодействия, полученный путем смешения 1%-ного водного раствора полиэтиленимина и 6%-ного водного коллоидного раствора пентагидроксохлорида алюминия при мольном отношении Al³⁺: звено полиэтиленимина, равном (1,2-10):1.

Недостатком известного способа следует признать невозможность получения точного количества активных ионных групп.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного способа, состоит в получении флокулянта с известным количеством ионогенных активных групп.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в получении эффективного флокулянта на основе полиакриламида (ПАА) с заданным количеством ионогенных активных групп.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ получения флокулянта в виде полимер-коллоидного комплекса с заданным количеством активных групп. Согласно разработанному способу проводят смешение полимерной основы и ионогенного соединения, причем в качестве полимерной основы используют 1% водный раствор полиакриламида, а в качестве ионогенного соединения используют коллоидный раствор катионного или анионного полиэлектролита, при этом в качестве катионного полиэлектролита используют полиэтиленимин или поли-4-винилпиридин, а в качестве анионного полиэлектролита - полиакрилат натрия или альгинат натрия.

Причиной образования полимер-коллоидного комплекса являются кооперативные взаимодействия макромолекул полиакрилакрилата с частицами коллоидного раствора ионогенного полиэлектролита, возникающие между атомами с частичным зарядом в составе акрилакрилатных групп макромолекул полимера и атомами с частичным зарядом ионогенного полиэлектролита. Поскольку изначально известно количество атомов с частичным зарядом из-за смещения электронных пар в макромолекуле полиакрилата, а также количество атомов с частичным зарядом из-за смещения электронных пар в полиэлектролите, легко рассчитать, какие количества полиакрилакрилата и полиэлектролита надо смешать для получения структуры, содержащей заданное количество ионогенных активных групп в образующемся полимер-коллоидном комплексе, представляющем собой флокулянт.

При получении катионного флокулянта используют катионный полиэлектролит, при получении анионного флокулянта используют анионный полиэлектролит.

Во всех вариантах реализации используют 1% раствор полиакриламида.

В дальнейшем сущность и преимущества разработанного способа будут показаны с использованием примеров реализации.

Пример 1. В колбу на 300 дм³ поместили 100 дм³ 1%-ного раствора полиакриламида (ПАА) (М=40000) и добавили 6%-ный раствор полиэтиленимина (ПЭИ) в количестве, соответствующем мольному отношению звено ПАА: звено ПЭИ, равному 4:1. Смесь перемешали и оставили в покое на 2 часа. Получили флокулянт - полимер-коллоидный комплекс с 66,7% свободных активных групп. Для оценки флокулирующей способности приготовили модельную 0,8%-ную каолиновую дисперсию на основе водопроводной воды с рН 7,8 и проводили ее флокуляцию полученным полимер-коллоидным комплексом. Для сравнения использовали раствор исходного ПАА. Для оценки эффективности флокулянтов использовали параметр - эффект осветления [Новаков И.А., Радченко С.С., Радченко Ф.С. Журнал прикладной химии. 2004. Т. 77. №10. С. 1699]. Эффективность полученного полимер-коллоидного комплекса относительно исходного ПАА по флокулирующей способности увеличилась примерно в 11 раз.

Пример 2. Проводили аналогично примеру 1, использовав в качестве катионного полиэлектролита поли-4-винилпиридин при мольном соотношении звено ПАА: звено поли-4-винилпиридина, равном 3:1. Получили флокулянт - полимер-коллоидный комплекс с 50% свободных активных групп. В результате получен катионный флокулянт - полимер-коллоидный комплекс, эффективность которого по флокулирующей способности превосходит исходный ПАА примерно в 9 раз.

Пример 3. Проводили аналогично примеру 1, использовав в качестве анионного полиэлектролита полиакрилат натрия при мольном соотношении звено ПАА: звено полиактилат натрия, равном 1:3. Получили флокулянт - полимер-коллоидный комплекс с 66,7% свободных активных групп. В результате получен анионный флокулянт - полимер-коллоидный комплекс, эффективность которого по флокулирующей способности превосходит исходный ПАА примерно в 10 раз.

Пример 4. Проводили аналогично примеру 1, использовав в качестве анионного полиэлектролита альгинат натрия, при мольном соотношении звено ПАА: звено альгинат натрия, равном 1:2. Получили флокулянт - полимер-коллоидный комплекс с 50% свободных активных групп. В результате получен анионный флокулянт - полимер-коллоидный комплекс, эффективность которого по флокулирующей способности превосходит исходный ПАА примерно в 8 раз.

При реализации разработанного способа получен эффективный флокулянт на основе полиакриламида (ПАА) с заданным количеством ионогенных активных групп.

Способ получения флокулянта в виде полимер-коллоидного комплекса, включающий смешение полимерной основы и ионогенного соединения, отличающийся тем, что в качестве полимерной основы используют 1% водный раствор полиакриламида, а в качестве ионогенного соединения используют коллоидный раствор катионного или анионного полиэлектролита, при этом в качестве катионного полиэлектролита используют полиэтиленимин или поли-4-винилпиридин, а в качестве анионного полиэлектролита - полиакрилат натрия или альгинат натрия.

Изобретение относится к области получения огнестойких композиций на основе полимерного связующего и может найти применение в производстве деталей и изделий в электротехнике, радиотехнике и других отраслях промышленности.

Огнестойкая композиция на основе эпоксидной диановой смолы // 2590551

Огнестойкая композиция на основе эпоксидной диановой смолы // 2574271

Огнестойкая композиция на основе эпоксидной диановой смолы // 2574270

Способ получения композиции водорастворимых полимеров // 2574257

Изобретение относится к способам получения полимерных композиций из трех видов водорастворимых полимеров и может использоваться для изготовления пленочных материалов.

Полимеры для очистки от металлов и их применения // 2564811

Изобретение относится к новым полимерам для очистки от металлов и их применениям. Описаны применения композиции, содержащей полимер, полученный, по крайней мере, из двух мономеров: акрил-х и алкиламин, где указанный полимер модифицирован таким образом, что содержит более 55 мол.% дитиокарбаминовой кислоты, способной очищать одну или несколько композиций, содержащих один или более описанных металлов.

Композиция, содержащая сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновую кислоту, а также ее использование // 2564809

Группа изобретений относится к композиции и способам подавления образования накипи и отложений в мембранных системах. Композиция для подавления образования накипи в мембранных системах содержит 5-40 мас.% сополимера акриловой кислоты-2акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и 5-40 мас.% полималеиновой кислоты.

Альдегид-функционализированные полимеры с улучшенной стабильностью // 2559453

Настоящее относится к композициям альдегид-функционализированных полимеров, стабилизированных неорганическими солями, органическими добавками или их комбинациями, к способу увеличения срока хранения композиции.

Композиции модификатора реологии и способы их использования // 2559441

Изобретение относится к композициям для повышения вязкости водных сред. Композиция содержит смесь по меньшей мере одного катионного или поддающегося катионизации полимера и по меньшей мере одного анионного или поддающегося анионизации полимера.

Полимеры для очистки от металлов // 2556688

Изобретение относится к полимеру, полученному в результате реакции конденсационной полимеризации. Полимер получают, по меньшей мере, из двух мономеров: акриловый мономер и алкиламин.

Материал для культур клеток, полученный из растений // 2597978

Предложен материал для культивирования или доставки эукариотических клеток. Материал содержит происходящие из растений механически дезинтегрированные целлюлозные нановолокна и/или их производные в форме гидрогеля или мембраны во влажном состоянии.

Имплантируемый матриксный материал для регенеративной медицины и способ его получения (варианты) // 2597085

Изобретения относятся к медицине, в частности к новому матриксному материалу для тканевой биоинженерии и регенеративной медицины и способам его получения. Матриксный материал разработан на основе растительного полисахарида - пектина со степенью этерификации не более 50% и белков внутриклеточного матрикса - коллагенов I и IV типов, который содержит указанные компоненты в следующих концентрациях: 0,5 - 2,0 вес.%, 0,1 - 1,5 вес.% и 0,01 - 0,5 вес.% соответственно.

Имплантируемый матриксный материал для регенеративной медицины и способ его получения (варианты) // 2597085

Композиции, содержащие глюкан // 2596496

Группа изобретений относится к области медицины и фармацевтики, а именно к иммуностимулирующей композиции в форме геля, имеющей температуру плавления перехода геля в золь выше 37°C и включающей от 0,1 до 6% растворимого бета-глюкана, который получен из дрожжей и содержит основную цепь из β-(1,3)-связанных остатков глюкозы и боковые цепи, включающие два или более β-(1,3)-связанных остатков глюкозы, при этом боковые цепи присоединены к основной цепи β-(1,6)-связью, и по существу не содержит повторяющихся β-(1,6)-связанных остатков глюкозы; и гелеобразующий агент, который представляет собой карбоксиметилеллюлозу или геллановую камедь, а также к способу ее получения и применения для облегчения заживления раны или язвы, для лечения мукозита слизистой оболочки полости рта, для лечения рака и для обеспечения пролиферации клеток кожи in vitro.

Способ получения поперечно-сшитого геля // 2590558

Изобретение относится к способу получения поперечно-сшитого геля полисахарида и применению его для длительного заполнения объемных дефектов кожи. В способе получают водный гель, содержащий полисахарид в поперечно-несшитой форме вместе с бифункциональным или многофункциональным эпоксидным сшивающим агентом, при температуре ниже 35°С.

Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного наноразмерными частицами оксида титана // 2590556

Изобретение может быть использовано в химической, добывающей, пищевой отраслях промышленности и в медицине. Для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), модифицированного наноразмерными частицами оксида титана, к исходному СВМПЭ при интенсивном перемешивании добавляют тетрахлорметан-бензольную смесь.

Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного наноразмерными частицами оксида гафния // 2588622

Изобретение относится к способам получения полимерных нанокомпозитных материалов и непосредственно касается получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), модифицированного наноразмерными частицами оксида гафния, который может быть применен в различных областях, например, для изготовления керамики, катализаторов, биомедицинских материалов, для изготовления материалов для элементов энергонезависимой памяти для нужд микроэлектроники.

Гидрофильные гели из фотоинициаторов на основе полиалкиловых эфиров // 2586558

Изобретение касается способа получения катетера, включающего гидрофильный гель. Способ включает этапы объединения полимерного фотоинициатора общей формулы R1(A1)r-(R2(A2)m-O)o-(R3(A3)n-O)p-R4(A4)s с одним или несколькими гелеобразующими полимерами и/или гелеобразующими мономерами с образованием матричной композиции.

Способ получения композиции на основе модифицированного гиалуроната натрия, композиция на основе модифицированного гиалуроната натрия и ее применение // 2582702

Изобретение относится к области химико-фармацевтической промышленности, биотехнологии и медицины, а именно к способу получения композиции на основе модифицированного гиалуроната натрия и ее применению в различных областях медицины, ветеринарии и косметологии.

Гидрофильные гели из фотоинициаторов на основе полиуретана // 2572614

Изобретение относится к способу получения геля для покрытия медицинских устройств, гелю, полученному таким способом и медицинскому устройству, содержащему такой гель в виде покрытия.

Способ и система подачи радиочастотного сигнала в систему, содержащую текучую среду // 2599734

Изобретение относится к системам обработки текучей среды от накипи и может быть использовано для предотвращения формирования накипи в содержащей текучую среду системе и/или для предотвращения роста бактерий внутри такой системы.