CS251732B1

CS251732B1 - Method of treatment and purification of water by inorganic coagulants

Info

Publication number: CS251732B1
Application number: CS855747A
Authority: CS
Inventors: Josef Vostrcil; Frantisek Juracka
Original assignee: Josef Vostrcil; Frantisek Juracka
Priority date: 1985-08-07
Filing date: 1985-08-07
Publication date: 1987-07-16
Also published as: CS574785A1

Abstract

Způsob úpravy a čištění vod anorganickými koagulanty za přídavku, jako pomocného organického flokulantu, disperzního kopolymerů, získaného emulzní kopolymeraci 20 až 30 % kyseliny akrylové s neiontovým monomerem, jako jsou styren nebo estery kyseliny akrylové a/nebo metakrylové, převedeného do koloidního roztoku úpravou pH zředěné disperze přidáváním roztoků hydroxidu sodného, draselného nebo amonného na hodnoty 7-9,5, a účinnou dávkou v rozsahu 0,05 - 2,0 mg.I“1 100 % substance.Method of treating and purifying water with inorganic coagulants with the addition, as an auxiliary organic flocculant, of dispersion copolymers obtained by emulsion copolymerization of 20 to 30% acrylic acid with a nonionic monomer, such as styrene or esters of acrylic and/or methacrylic acid, converted into a colloidal solution by adjusting the pH of the diluted dispersion by adding solutions of sodium, potassium or ammonium hydroxide to values of 7-9.5, and an effective dose in the range of 0.05 - 2.0 mg.I“1 100% of the substance.

Description

Vynález se týká způsobu úpravy a čištění vod anorganickýřni koagulanty za přídavku roztoků emulzních kopolymerů kyseliny akrylové a/ nebo metakrylové.The present invention relates to a process for the treatment and purification of water by inorganic coagulants with the addition of solutions of emulsion copolymers of acrylic and / or methacrylic acid.

V současné době je k dispozici velké.množství různých typů makromolekulárních látek s flokulačními účinky. Tyto jsou v odborné praxi nazývány podle způsobu použití i působení, různými souhrnnými názvy, např. polykoagulanty, polyelektrolyty, polymerni flokulanty ap«, nejčastěji organické flokulanty. Při úpravě a čištění vod anorganickými solemi (koagulanty) se ve vodě rozpuštěné vysokoraolekulární organické polymery - organické flokulanty, dávkované obvykle po anorganickém koagulantu, používají již delší dobu. Přídavek těchto látek zvětšuje velikost vloček, vzniklých anorganickými solemi, příp. zvyšuje jejich měrnou hmotnost a tím zrychluje sedimentaci vzniklých aglomerátů a zlepšuje kvalitu odsazené kapaliny; zvyšují též odolnost vloček vůči smykovým silám, působících v upravárenském, příp. čistírenském zařízeni.A large number of different types of macromolecular substances with flocculating effects are currently available. These are called in practice according to the manner of use and action, by various collective names, for example polycoagulants, polyelectrolytes, polymeric flocculants, etc., most often organic flocculants. In the treatment and purification of water by inorganic salts (coagulants), high-molecular-weight organic polymers - organic flocculants, usually dosed after inorganic coagulant, have been used in water for a long time. The addition of these substances increases the size of the floccules formed by inorganic salts, respectively. increases their specific gravity and thereby accelerates the sedimentation of the agglomerates formed and improves the quality of the offset liquid; they also increase the resistance of the flakes to shear forces acting in the treatment plant or in the treatment plants. cleaning equipment.

Nej rozšířenější syntetické organické flokulanty jsou na bázi polyákrylamidu. Nejvíce populární typy aniontových flokulantů v praxi jsou hydrolýzované polyakrylamidy nebo kopolymery akrylamidu a akrylové kyseliny. Organicky flokulant s dobrými flokulačními vlastnostmi má makromolekulu téměř lineární nebo málo větvené struktury, dostatečně dlouhou, aby vazebná síla byla účinná, úzkou distribuci molekulových hmotností a jisté množství aktivních skupin. Komerční deriváty polyakrylamidu maji praktický rozsah molekulové hmotnosti 10 - 10 , Polymery s lineární strukturou jsou účinnější flokulanty než polymery s rozvětvenou strukturou o stejné molekulové hmotnosti; velké rozvětveni polymeru vytváří barieru k mezičásticovému mostění.The most common synthetic organic flocculants are based on polyacrylamide. The most popular types of anionic flocculants in practice are hydrolyzed polyacrylamides or copolymers of acrylamide and acrylic acid. An organically flocculant with good flocculation properties has a macromolecule of almost linear or little branched structure, long enough for the binding force to be effective, a narrow molecular weight distribution and a certain number of active groups. Commercial polyacrylamide derivatives have a practical molecular weight range of 10-10. Polymers with linear structure are more effective flocculants than branched-chain polymers of the same molecular weight; the large branching of the polymer creates a barrier to interparticle bridging.

251 732251 732

Účinné organické flokulanty mají dostatečně velkou molekulu s jistým počtem skupin schopných vazby. Porovnáním flokulačních skupin - CONHg a C00 se ukázalo, že karboxylová skupina má v četných případech větší adsorpční schopnost než skupina C0NH₂. Nejúčinnější aniontové flokulanty obsahují ve své struktuře směs ionisace schopných a ionisace neschopných skupin*The active organic flocculants have a sufficiently large molecule with a certain number of groups capable of binding. Comparison of the flocculation groups - CONHg and C00 showed that in many cases the carboxyl group has a greater adsorptive capacity than the CO ₂ H ₂ group. The most effective anionic flocculants contain a mixture of ionizable and ionizable groups in their structure *

Většina organických flokulantů, hlavně aniontové a neiontové, se vyrábějí jako tuhé látky (prášky, granule, vločky ap.), jejichž převádění do pracovního roztoku je velmi obtížné, doba rozpouštění dlouhá (někdy více jak 120 min) a vyžaduje ve většině případů komplikované zařízení. Dokonalé rozpuštění polymerních organických flokulantů ve vodě je důležitým předpokladem jejich úspěšné aplikace při čištění vod. Toto často vyžaduje u pevných látek intenzivní mícháni, které sebou nese nebezpečí rozbíjení polymerního řetězce do malých neúčinných jednotek smykovými silami při přípravě; flokulační účinnost polymerů se snižuje.Most organic flocculants, mainly anionic and nonionic, are produced as solids (powders, granules, flakes, etc.), which are very difficult to transfer into working solution, dissolution time is long (sometimes more than 120 minutes) and in most cases requires complicated equipment . Perfect dissolution of polymeric organic flocculants in water is an important prerequisite for their successful application in water purification. This often requires intensive mixing of the solids, which carries the risk of breaking the polymer chain into small inefficient units by shear forces during preparation; the flocculation efficiency of the polymers decreases.

Nyní jsme zjistili, že jako aniontové flokulanty, pomocná flokulační činidla lze s výhodou používat disperzní polymerni produkty, obsahující v makromolekule kopolymerů styrenu nebo esterů kyseliny akrylové a/ nebo metakrylové vysoké procento' organické, karboxylová skupiny obsahující kyseliny, schopné polymerace nebo kopolymerace, např. kyseliny akrylové nebo metakrylové. Osou to průmyslově vyráběné produkty k jinému průmyslovému využití, např. šlichtovaci prostředky, záhustky apod. Tyto produkty, vyráběné ve formě jemných disperzi emulzní polymerací nebo kopolymerací, mají obvykla relativně vysoké procento účinné látky při nízké viskozitě disperze, což usnadňuje výrazně manipulaci, snadno se rozpouštějí úpravou pH disperze na hodnoty nad 7,0, přičemž přecházejí na čiré, koloidnx a velmi viskozní roztoky. Tyto lze lehce ředěním vodou upravit na koncentrace, vhodné pro dávkování v procesech urychleně separace, na rozdíl od polymerů a kopolymerů ve formě prášků nebo past, které vyžadují speciální strojní zařízení, aby bylo dosaženo rychlého a dokonalého smáčení, podmiňujícího rychlé rozpuštění na homogenní roztok, bez tvorby zvolna se rozpouštějících zbobtnalých malých shluků polymerů.We have now found that as anionic flocculants, flocculating aids can advantageously be used dispersion polymer products containing in the macromolecule copolymers of styrene or acrylic and / or methacrylic acid copolymers a high percentage of organic, carboxylic acid-containing groups capable of polymerization or copolymerization, e.g. acrylic or methacrylic acid. They are industrially manufactured products for other industrial uses, such as sizing agents, dies, etc. These products, manufactured in the form of fine dispersions by emulsion polymerization or copolymerization, usually have a relatively high percentage of active ingredient at low dispersion viscosity, they dissolve by adjusting the pH of the dispersion to above 7.0, converting them to clear, colloidal and very viscous solutions. These can be readily diluted with water to concentrations suitable for dosing in rapid separation processes, as opposed to polymers and copolymers in the form of powders or pastes, which require special machinery to achieve rapid and perfect wetting conditional on rapid dissolution to a homogeneous solution, without the formation of slowly dissolving swollen small polymer clusters.

·*· *

251 732251 732

Emulzni kopolymerace je technika polymerační, která zabezpečuje vznik polymerů nebo kopolymerů a vysokou molekulovou hmotnost, což je pro úspěšný proces mostěni a flokulace suspendovaných částic v upravované vodě podmiňujícím faktorem.Emulsion copolymerization is a polymerization technique that ensures the formation of polymers or copolymers and high molecular weight, which is a determining factor for the successful process of bridge and flocculation of suspended particles in the treated water.

Účinnost organických emulzních kopolymerů kyseliny akrylové a/·nebo metakrylové se styrenem jsou stejně účinné jako flokulanty získané blokovou nebo roztokovou polymerační technikou, a dodávané ve formě prášků, např. na bázi polyakrylamidu používaný Purifloc N 17, při čemž však poskytují jednak uvedené výhody snadného převedení do aplikované formy homogenního roztoku alkalizací.The performance of organic emulsion copolymers of acrylic acid and / or methacrylic acid with styrene is as effective as flocculants obtained by block or solution polymerization techniques and supplied in powder form, eg polyacrylamide based on Purifloc N 17, while providing the aforementioned ease of conversion. into the applied form of a homogeneous solution by alkalization.

Průmyslovými výrobky, použitelnými podle vynálezu jako aniontové pomocné flokulační činidlo, mohou být např. emulzní kopolymery s obsahem 20 - 30% hm, kyseliny akrylové nebo metakrylové, ve formě vodné disperze o sušině 25 - 30% hm., používané jako záhustek. Úpravou pH na hodnotu 7,2 - 8,5 přimíšením roztoku louhu nebo čpavku, se původní disperze bílé barvy, s viskozitou okolo 40 - 70 mPa.s, zrněni v čirý, průsvitný, koloidní roztok s viskozitou 10 - 100 násobně vyšší, podle hodnoty pH a zředění. Tento roztok se snadno mísí a ředí vodou na potřebnou koncentraci.The industrial products usable according to the invention as an anionic flocculating aid may be, for example, emulsion copolymers containing 20-30 wt.%, Acrylic or methacrylic acid, in the form of an aqueous dispersion having a dry weight of 25-30 wt. By adjusting the pH to 7.2 - 8.5 by admixing with caustic or ammonia solution, the original white dispersion, having a viscosity of about 40 - 70 mPa · s, becomes a clear, translucent, colloidal solution with a viscosity of 10 - 100 times higher, according to pH and dilution. This solution is easy to mix and dilute with water to the required concentration.

Takovým průmyslovým produktem je akrylátová disperze, získaná emulzni kopolymerací kyseliny akrylové a/ nebo metakrylové obchodního názvu SOKRAT, např, 1025. Další výhoda použití organického polymeru dle vynálezu jako pomocného organického flokulantu spočívá v tom, že se na rozdíl od roztoků připravených z pevných flokulantů využívají k flokulaci molekuly připravené v původním stavu. Takto připravené flokulanty mají na molekulu vyšší aktivitu než odpovídající práškovité produkty.Such an industrial product is an acrylate dispersion obtained by emulsion copolymerization of acrylic acid and / or methacrylic trade name SOKRAT, e.g., 1025. Another advantage of using the organic polymer of the invention as an auxiliary organic flocculant is that unlike solutions prepared from solid flocculants to flocculate the molecule prepared in its original state. The flocculants thus prepared have a higher activity per molecule than the corresponding pulverulent products.

Kopolymery podle vynálezu se při úpravě a čištění vod používají hlavně j&o pomocná flokulační činidla, která se přidáVáji po(organickém koagulantu. Dávky polymeru jsou v závislosti na množství vznikající vločkovité suspenze a teplotě upravované vody v rozmezí 0,05 - 2,0 mg.I*¹ 100% substance.The copolymers according to the invention are mainly used in the treatment and purification of the water as flocculating aids which are added after the (organic coagulant). * ¹ 100% substance.

251 732251 732

Přiklad využití výrobků dle vynálezu jako pomocných flokulačních činidel je na obr. 1-3. Upravuje se říční surová voda z řeky Svratky koagulací chloridem železitým v dávce 55 mg.l“ ·An example of the use of the products of the invention as flocculation aids is shown in Figures 1-3. The river raw water from the Svratka River is treated by coagulation with ferric chloride at a dose of 55 mg.l “·

Obr. 1 ukazuje vliv přídavku organického polymeru Sokrat 1025 (dávka 0,2 mg.!¹, pH 8,0) - křivka C a organického flokulantu na bázi polyakrylamídu - Purifloc N 17 (0,2 mg.l¹)Giant. 1 shows the effect of adding an organic polymer Sokrat 1025 (0.2 mg.! ^1, pH 8.0) - curve C and an organic flocculant based on polyacrylamide - Purifloc N 17 (0.2 mg.l ¹⁾

- křivka B na separaci suspenze železítých vloček v obdáníkové lamele (dálka 1,5 m - světlost 0,5 m - úhel sklonu 60°) při různých středních rychlostech prouděni. Křivka A znázorňuje % zachycení zákalotvorných látek pouze přídavkem samotného FeClg . 6 H₂0.- curve B for separating the suspension of ferric flakes in a rectangular lamella (1.5 m distance - 0.5 m clearance - 60 ° inclination angle) at different mean velocities. Curve A shows the% capture of haze forming agents by adding FeClg alone. 6 H ₂ 0.

Obr. 2 znázorňuje závieloet zbytkového zákalu v upravené vodě na vzestupné rychlosti vody v úrovni hladiny vločkového mraku, ftični voda z řeky Svratky je čiřena chloridem železitým na čiřiči s kyvným pádlem o výkonu 200 l.h¹, opatřeným narážkami v prostoru vločkového mraku: Organický polymer Sokrat 1025 i Purifloc N 17 byly dávkovány do vytvořené suspenze hydroxidu železitého ve spodní části flokulačni komory. Označeni křivek je shodné jako na obr. 1. Největší sníženi zákalu se získá při úpravě vody chloridem železitým za přídavku organického polymeru dle vynálezu.Giant. 2 shows the irrigation of residual turbidity in the treated water to the increasing water velocity at the flood cloud level, the Svratka river water is clarified by ferric chloride on a 200 lh ¹ swinging rock clarifier equipped with baffles in the flood cloud space. Purifloc N 17 was dosed into the formed ferric hydroxide suspension at the bottom of the flocculation chamber. The curve designation is the same as in FIG. 1. The greatest haze reduction is obtained by treating the water with ferric chloride with the addition of the organic polymer of the invention.

Sedimentační křivky na obr. 3 ukazují charakter usazování koagulaci vzniklých suspenzi. Křivka A - koagulace chloridem železitým, křivka B - koagulace chloridem železitým a Puriflocef N 17, křivka C - koagulace chloridem železitým a polymerem dle vynálezu (dávky chemikálii jako na obr. 1). Příkře klesající osa suspenze křivky C je spojena s nízkým zbytkovým zákalem, krátkou dobou usazovánij charakterizuje rychlou sedimentační rychlost této vytvořené suspenze a větší tendenci částic téhož tvaru, velikosti a sedimentační rychlosti. Pozvolně klesající osy (křivky A, B), představuji dalěi dobu usazování, nižší sedimentační rychlost vloček a zpravidla větěi zbytkový zákal.The sedimentation curves in Fig. 3 show the settling pattern of the coagulation of the resulting suspension. Curve A - coagulation with ferric chloride, curve B - coagulation with ferric chloride and Puriflocef N 17, curve C - coagulation with ferric chloride and polymer according to the invention (doses of chemicals as in Fig. 1). The steeply decreasing axis of the curve C suspension is associated with low residual turbidity, a short settling time characterized by a rapid sedimentation rate of the formed suspension and a greater tendency for particles of the same shape, size and sedimentation rate. Gradually decreasing axes (curves A, B), represent further settling time, lower sedimentation rate of the flocs and usually more residual haze.

Příznivý vliv přidávaného organického polymeru dle vynálezu ee zřetelně projevuje v separačnim zařízení úpravy vody při vyěěich rychlostech prouděni. Umožňuje nejen zvýšeni výkonu úpraven vod, ale i snížit náklady na tuto operaci.The beneficial effect of the added organic polymer according to the invention is clearly manifested in the water treatment separator at high flow rates. It not only increases the performance of water treatment plants, but also reduces the costs of this operation.

Claims

Process for the treatment and purification of water by inorganic coagulants, characterized in that a copolymer dispersion obtainable by emulsion copolymerization of 20-30% acrylic and / or methacrylic acid with styrene is used as an auxiliary organic flocculant and converted into a homogeneous colloidal solution by adjusting the pH above 7 , 0 with alkaline sodium, potassium or ammonium hydroxide solution ·

2 · method according to claim l.vyznačený that the auxiliary organic flo ¹ "and Kulant is dosed in an amount of 0.05 to 2.0 mg.l 100% substance at one or more points in the system ·«

Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the auxiliary organic flocculant is added at a pH of the treated water in the range of 7 to 9.5.