Модифицированный флокулянт на основе полиакриламида

Авторы патента:

Устинова Юлия Владиславовна (RU)

Дубинина Ирина Евгеньевна (RU)

Шевченко Татьяна Викторовна (RU)

C08L33/26 - гомополимеры или сополимеры акриламида или метакриламида

C08L33/10 - гомополимеры или сополимеры эфиров метакриловой кислоты

C08J3/03 - в водной среде

B03D3/06 - флоккуляция

Владельцы патента RU 2648437:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) (RU)

Изобретение относится к способу получения модифицированных флокулянтов на основе полиакриламида (ПАА), которые успешно применяются для флокуляции суспензий в различных отраслях промышленности: химической, коксохимической, целлюлозно-бумажной, нефтехимической и горнорудной, в коммунальном хозяйстве и водоснабжении и др., за счет их невысокой стоимости, низкой токсичности, достаточно высокой эффективности, во многих флокуляционных процессах. Описан способ получения модифицированных флокулянтов на основе полиакриламида, в котором готовят водный раствор полиакриламида с добавлением смеси модификаторов пропилегликоля и мочевины. 1 табл., 3 пр.

Известен способ получения флокулянта на основе ПАА, когда в качестве модифицирующего агента используют продукт реакции эпихлоргидрина и смеси солей высших жирных кислот C₁₆-С₂₀ [5].

Недостатком данного технического решения является то, что данную смесь необходимо диспергировать в растворе привитого сополимера ПАА с карбоксиметилцеллюлозой, а взаимодействие между ними происходит при достаточно высокой температуре (60-80°C). При этом достигается относительно небольшое повышение эффективность работы флокулянта.

Известен способ получения модифицированных образцов флокулянта серией многокомпонентных смесей органических кислородсодержащих веществ, содержащих пропиленгликоль, этилцеллозольв, пропиленхлоргидрин [6].

Несмотря на повышенную осадительную способность полученных модифицированных флокулянтов при использовании выбранных модификаторов, недостатком данного технического решения является дефицитность компонентов предлагаемых смесей модификаторов, т.к. их производственный материальный ресурс невысок. По этой причине невозможно рекомендовать предлагаемый модифицированный флокулянт для массового использования в промышленности.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является описание флокулянта, включающий полиакриламид, модифицирующий агент и воду, в котором в качестве модифицирующего агента используют мочевину при следующем соотношении компонентов, вес. %: полиакриламид 0,5-0,7; мочевина 0,15-0,3; вода - остальное (прототип) [8].

При явном преимуществе доступности предлагаемого модификатора (основное азотное минеральное удобрение) недостатком данного технического решения является невысокая флокулирующая способность полученного модифицированного раствора ПАА.

Задачей, на решение которой направленно заявляемое изобретение, является получение модифицированного флокулянта, имеющего более высокую флоккулирующую способность, за счет нескольких сшивающих агентов, обладающих различными механизмами соединения макромолекулярных цепей используемого полимерного продукта (ПАА).

Данная задача решается с помощью модификацииисходного ПАА, который растворяется необходимыми технически вспомогательными материалами: 1) пропиленгликоля (ПГ) СН₃-СН(ОН)-СН₂ОН; содержащего две гидроксильные группы с подвижными атомами водорода; 2) мочевины (NH₂)₂CO, содержащей две аминогруппы, имеющих у атомов азота химически активные неподеленные пары электронов, которые способны вступать в химические взаимодействия с функциональными группами макромолекул ПАА, при этом возникают необходимые условия для модификации (сшивки) отдельных макромолекул и образования структур ПАА с повышенной молекулярной массой. Выбор таких модификаторов неслучаен, т.к. они приводят к кислотно-основным взаимодействиям с карбоксильными и аминными группами ПАА с одновременной организацией сетки водородных связей за счет присутствия ПГ.

Предлагаемый способ получения модифицированных флокулянтов на основе ПАА из его товарных форм, необходимых для повышения молекулярной массы флокулянта, включает в себя ряд необходимых технологических стадий:

1) смешение выбранных модификаторов с водой до полного их растворения;

2) добавка в полученный водный раствор согласно технологического регламента определенные порции исходного товарного ПАА и перемешивание полученной смеси до полного растворения ПАА и прохождение процесса модификации;

3) дополнительная выдержка полученного раствора в течение 60 мин, приводящая к созреванию раствора.

Водные растворы ПАА имеют большую вязкость, которая возрастает с ростом молекулярной массы полимера [4]. Чем выше молекулярная масса флокулянта, тем выше его эффективность при осаждении твердой фазы в суспензиях [1]. Промышленный способ получения ПАА с повышенной молекулярной массой имеет свои технологические ограничения: получение макромолекул с чрезвычайно высокой молекулярной массой (ММ) невозможно за счет деструкции углеводородных цепей [3]. Одним из известных способов повышения молекулярной массы ПАА является процесс его модификации (сшивка макроцепей) за счет использования различных модификаторов [7]. Однако получение образцов новых высокоэффективных флокулянтов ограничивается наличием эффективных модификаторов. Их поиск в настоящее время постоянно продолжается.

Пример 1 (исходный ПАА). По точной навеске готовился 0,5%-ный водный раствор ПАА объемом 100 мл из порошка флокулянта марки Магнафлок-345 английской фирмы Ciba и определяли скорость осаждения модельной глиняной суспензии и степень ее осветления.

Пример 2 (прототип). Готовили из порошка водный раствор ПАА 0,5%-ный. Добавляли композицию на основе ПАА, включающую воду и модифицирующий агент - мочевину, при следующем соотношении компонентов, вес. %: полиакриламид 0,5-0,7; мочевина 0,15-0,3; вода - остальное.

Добавляли 2 мл 0,15%-ного раствора флокулянта и размешивали суспензию шестикратным опрокидованием цилиндров.

Определяли скорость осаждения флокулированной суспензии и степень ее осветления.

Пример 3 (по предлагаемому способу). Готовился 0,5%-ный водный раствор ПАА марки Магнафлок-345 английской фирмы Ciba с добавлением смеси модификаторов ПГ и мочевины. Соотношение компонентов, %: флокулянт 0,5; ПГ 0,1; мочевина 0,05; вода - остальное.

Добавляли 0,5 мл модифицированного раствора флокулянта (0,1%) в модельную глиняную суспензию и проводили трехкратное перемешивание раствора в цилиндре.

Определяли скорость осаждения модельной глиняной суспензии, степень ее осветления и остаточное содержание твердой фазы в сливе.

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице.

Из данных эксперимента следует, что скорость осаждения модельной глиняной суспензии модифицированным ПАА в 2 раза больше, чем в прототипе. Степень осветления раствора увеличивается на 1%, а остаточное содержание твердой фазы в сливе понижается на 1%, тем самым свидетельствует, что использование модифицированного ПАА в процессе очистки дает несомненный положительный эффект как для ускорения процесса флокуляции, так и для улучшения качества осветления сточных вод.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вейцер, Ю.И. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод / Ю.И. Вейцер, Д.М. Минц. - М.: Стройиздат, 1984. - 200 с.

2. 3апольский, А.К. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Свойства. Получение. Применение / А.К. Запольский, А.А. Баран. - Л.: Химия, 1987. - 167 с.

3. Липатов, Ю.С. Коллоидная химия полимеров / Ю.С. Липатов. - Киев: Наук. думка, 1984. - 344 с.

4. Мягченков, В.А. Полиакриламидные флокулянты / В.А. Мягченков, А.А. Баран. - Казань: Изд-во технол. ун-та, 1998. - 288 с.

5. Авторское свидетельство СССР №1595850, кл. C08F 220/56, c02F 1/56, опубл. 1990, бюл. №36.

6. Пат. RU №2330814 С2, МКЛ³ C02F 1/56, C08L 33/26 Флокулянт на основе полиакриламида / Шевченко Т.В., Ульрих Е.В., Яковченко М.А., Амеленко В.П., Чуйков А.С., опубл. 10.08.2008, Бюл. №1 смесь ПГ ЭЦ; ПГ ПХГ; ПГ ЭЦ ПХГ

7. Шевченко, Т.В. Прикладная коллоидная химия. Флокулянты и флокуляция: монография / Т.В. Шевченко. КемТИПП. - Кемерово, 2004. - 146 с.

8. Патент RU №2350635 С2, МКЛ³ C08L 33/26, C08J 3/205, C02F 1/56, B01D 21/01, C08F 20/56, Флокулянт на основе полиакриламида / Шевченко Т.В., Ульрих Е.В., Яковченко М.А. опубл. 27.03.2009, Бюл. №9 (прототип).

Способ получения модифицированных флокулянтов на основе полиакриламида, отличающийся тем, что готовят водный раствор полиакриламида с добавлением смеси модификаторов пропилегликоля и мочевины.

Изобретение относится к способу получения растворов высокомолекулярных соединений на основе полиакриламида (ПАА) с повышенной вязкостью и соответственно повышенной осадительной способностью в процессах очистки суспензий от твердой фазы.

Полимерный композиционный влагоудерживающий материал и способ его получения // 2639789

Изобретение относится к полимерному композиционному влагоудерживающему материалу, который может быть использован в растениеводстве в современных технологиях интенсивного земледелия, а также для озеленения городских и промышленных ландшафтов и противоэрозионной защиты поверхности.

Способ получения полимерного гидрогеля // 2612703

Изобретение относится к области химии полимеров и медицины, а именно к способу получения полимерного гидрогеля, который может быть использован в качестве носителя биологически активных веществ при создании гидрогелевых покрытий для лечения ран и ожогов.

Способ получения флокулянта в виде полимер-коллоидного комплекса с заданным количеством активных групп // 2599763

Изобретение может быть использовано для ускорения процессов сгущения и фильтрации суспензий путем образования рыхлых хлопьевидных агрегатов из мелких частиц дисперсной фазы.

Огнестойкая композиция на основе эпоксидной диановой смолы // 2590553

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.

Полиметилметакрилат с модифицированной ударной вязкостью и улучшенными оптическими свойствами // 2648238

Изобретение относится к поли(мет)акрилатной формовочной массе с модифицированной ударной вязкостью. Формовочная масса содержит соответственно в пересчете на ее общую массу компоненты (I), (II), (III), (IV), где (I) взят в количестве от 10,0 до 50,0% масс.

Фотохромная полимеризационно-способная композиция, фотохромный сетчатый оптический материал и способ его получения // 2626640

Изобретение относится к фотохромной полимеризационно-способной композиции, фотохромному сетчатому оптическому материалу на ее основе и способу его получения и может быть использовано во всех областях применения фотохромных оптических материалов.

Люминесцирующие металлсодержащие полимеризуемые композиции и способ их получения // 2615701

Изобретение относится к химии и технологии материалов, преобразующих электромагнитное излучение, и используется для получения люминесцирующих и избирательно поглощающих электромагнитное излучение металлсодержащих полимерных композиций для светотехники, опто- и микроэлектроники.

Светопреобразующие металлсодержащие полимеризуемые композиции и способ их получения // 2610614

Изобретение относится к химии и технологии материалов, преобразующих электромагнитное излучение. Оно используется для получения селективно поглощающих или пропускающих электромагнитное излучение и люминесцирующих металлсодержащих полимерных композиций для светотехники, опто- и микроэлектроники.

Водная жидкая краска, содержащая термостабильную диспергирующую добавку для крашения поли(мет)акрилатов // 2596215

Изобретение относится к водным красящим составам для крашения формовочных масс из термопластичных синтетических полимеров. Красящий состав содержит от 1 до 49 мас.

Легкоудаляемая композиция, содержащая полимерные микросферы // 2586068

Изобретение относится к синтезу полимеров и композициям продуктов. Описана легкоудаляемая композиция, которая содержит каучуковый компонент и полимерные микросферы, образованные путем суспензионной полимеризации.

Способ улучшения свойств текучести расплавов полимеров // 2574726

Изобретение относится к способу улучшения свойств текучести расплава, содержащего термопластичный полимер, включающему введение в состав названного термопластичного полимера перед переработкой расплава или во время переработки расплава от 0,005% до 0,5% массы из расчета на массу термопластичного полимера одного или нескольких гребенчатых сополимеров или гребенчатых блоксополимеров, которые получают на первой стадии а) свободнорадикальной полимеризацией алкилового эфира акриловой или метакриловой кислоты с числом атомов углерода в алкильной группе от одного до десяти и, при необходимости, одного или нескольких мономеров без сложноэфирной связи, а на второй стадии б) модифицированием в полимераналогичной реакции переэтерификации с первичным или вторичным спиртом с образованием гребенчатого сополимера или гребенчатого блоксополимера.

Полимерная пеногасящая добавка // 2543481

Изобретение относится к полимерной композиции пеногасителя. Описана композиция пеногасителя, содержащая 15-35% масс.

Способ окрашивания поли(мет)акрилатов жидкими красками на водной основе и жидкие краски на водной основе // 2520439

Изобретение относится к водному составу с красящим средством для окрашивания термопластичных формовочных масс. Состав содержит, масс.%: от 1 масс.% до 49 масс.% модифицированного полиакрилата, включающего звенья альфа-метилстирола, 2-этилгексилакрилата и метакрилата метоксиполиэтиленгликоля, в виде водного раствора с концентрацией от 48 масс.% до 52 полиакрилата, от 0,5 масс.% до 50 масс.% красящего средства или смеси красящих средств и полностью обессоленную воду.

Огнестойкая полиметилметакрилатная формовочная масса // 2503693

Изобретение относится к огнестойкой полиметилметакрилатной формовочной массе, изготовленному из нее формованному изделию и его применению. Огнестойкая формовочная масса содержит: A) от 50 до 98,9 мас.%, по меньшей мере, одного (мет)акрилатного (со)полимера с показателем вязкости в растворе (VZ) от 60 до 100 мл/г; B) 0,1 до 49 мас.%, по меньшей мере, одного (мет)акрилатного (со)полимера с показателем вязкости в растворе (VZ) от 10 до 50 мл/г и C) от 0,1 до 30 мас.%, по меньшей мере, одного органофосфорного соединения.

Диспергируемая в воде термопластичная формованная литьем под давлением композиция // 2637322

Изобретение относится к диспергируемой в воде композиции для получения формованной детали изделия, при этом композиция содержит от 7 до 70 вес.% по меньшей мере одного производного целлюлозы, где по меньшей мере одно производное целлюлозы представляет собой гидроксипропилметилцеллюлозу; от 7 до 70 вес.% по меньшей мере одного синтетического водорастворимого полимера и от 2 до 50 вес.% по меньшей мере одного пластификатора, исходя из общего веса композиции, где соотношение весовых долей синтетического водорастворимого полимера и производного целлюлозы находится в диапазоне от 0,1 до 10, дополнительно где композиция является термопластичной.