DE2647078A1

DE2647078A1 - Flockungsmittelkonzentrat

Info

Publication number: DE2647078A1
Application number: DE19762647078
Authority: DE
Inventors: Byron Clifford Chambers
Original assignee: Chemed Corp
Current assignee: Dearborn Chemical Co
Priority date: 1975-11-11
Filing date: 1976-10-19
Publication date: 1977-05-12
Also published as: ES453126A1; JPS5268245A; GB1527304A; IT1068048B; FR2331596B1; FR2331596A1; SE418298B; US4089831A; SE7612432L; CA1074204A

Description

«JEXKÜLL & STQLaEPG PATENTANWÄLTE

BESELERSTRASSE 4

DR. J.-D. FRHR. von UEXKÜLL*

^ DR. ULRICH GRAF STOLBERG

DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE

CHEMED CORPORATION (Prio: 11. November 1975

■n™ ^ « · m US 630 869 - 13466)

11OO DuBois Tower

Cincinnati, Ohio, V.St.A.

Hamburg, den 18. Oktober 1976

Flockungsmittelkonzentrat

Die Erfindung betrifft eine neue verbesserte Zusammensetzung sowie ein Verfahren zum Dispergieren hochmolekularer Flockungsmittel in Wasser.

Verschiedene hochmolekulare Polymere mit Molekulargewichten von meist 1 bis 20 Millionen sind als Flockungsmittel zum Klären von Industriegebrauchswasser oder Abwasser bekannt. Für die Behandlung des Wassers ist es wünschenswert, das polymere Flockungsmittel in Form einer wäßrigen Lösung oder Dispersion zusetzen zu können. Unglücklicherweise sind

jedoch die Polymeren in Wasser äußerst schwer dispergierbar

. * ν. oder lösbar, so daß die Herstellung derartiger flüssiger Wasserbehandlungsmittel Schwierigkeiten bereitet, üblicherweise werden diese Polymeren in dem als Verdünnungsmittel dienenden Wasser in der Weise gelöst, daß man das pulverförmige Polymere langsam und unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen in den Strudel einleitet, welchen man durch

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it

kräftiges Rühren in dem Wasser erzeugt. Aus einer Reihe von Gründen ist es jedoch in der Praxis häufig schwierig, in dieser Weise zu verfahren. Oft neigt beispielsweise das Personal dazu, das Pulver einfach in das Wasser zu werfen und anschließend den Rührer anzustellen in der Hoffnung, daß sich das Material auflösen wird. Unter derartigen Bedingungen quellen jedoch die Polymeren und klumpen zu äußerst viskosen Massen zusammen, welche trockenes und nicht gequollenes Material einschließen, an welches das Wasser für eine Auflösung überhaupt nicht herankommt. Viele ungelöste sogenannte "Fischaugen" bilden sich auf diese Weise, welche man 'in dem Wasser herumschwimmen sehen kann. Unter normalen Bedingungen ist es unmöglich, selbst durch stunden- oder tagelanges Rühren eine derartige schwimmende Masse vollständig aufzulösen. Aus diesen Gründen sind viele Bemühungen auf den Versuch verwandt worden, verbesserte und brauchbare Methoden zur Herstellung von flüssigen Flockungsmitteln, d.h. Dispersionen oder Lösungen hochmolekularer polymerer Flockungsmittel in-Wasser zu entwickeln. Gelegentlich wird das trockene gepulverte Polymer mit einem wasserlöslichen ■ organischen Lösungsmittel befeuchtet, oder es kann mit einem oberflächenaktiven Material benetzt werden, um auf diese Weise die Penetration der Teilchen zu verbessern und gleichzeitig deren Trennung voneinander zu erreichen (vgl. z.B. US-PS 3 839 500 und 3 817 891). Erhebliche Mengen

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an wasserlöslichen inerten Salzen können dem festen Konzentrat als inerte Verdünnungsmittel zugesetzt werden, um die Polymerteilchen voneinander zu trennen und deren Neigung zum Zusammenklumpen zu unlöslichen Massen entgegenzuwirken. Mechanische Einspeisvorrichtungen und mit Hilfe strömenden Wassers betriebene Eduktoren sind beschrieben worden und finden für den genannten Zweck auch in der Praxis Anwendung. Manchmal arbeiten derartige Vorrichtungen zufriedenstellend mit kaltem Wasser, führen jedoch zu erheblichen Schwierigkeiten, wenn man heißes Wasser verwendet .

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung, daß sich untereinander durch Brücken verbundene Netzwerke aus Polymerem und festem Verdünnungsmittel bilden, wenn man die Polymerteilchen und das inerte feste Verdünnungsmittel zusammen mit kleinen Mengen eines weiteren Bestandteils, nämlich Wasser, zu einem Konzentrat verarbeitet. Diese verbundenen Teilchen sind in Wasser unlöslich, bis die Brückenbildung zwischen den Polymerteilchen und dem festen Verdünnungsmittel aufgebrochen ist, und die Bindungen brechen erst, wenn die Teilchen in Wasser vollständig dispergiert sind.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein ein teilchenförmiges, polymeres Flockungsmittel enthaltendes Konzentrat, welches mit Wasser zu einem flüssigen Wasserbehand-

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lungsmittel verdünnbar ist, und welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es ferner ein festes, teilchenförmiges Verdünnungsmittel, welches eine Agglomeration der Polymerteilchen in Wasser durch Erhöhung der physikalischen Trennung der Teilchen voneinander vermindert, sowie, bezogen auf das Polymer, 0,1 bis 20 Gew.% Wasser enthält. Gegenstand der Erfindung ist selbstverständlich weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Flockungsmittels durch Verdünnen des obigen Konzentrats mit Wasser sowie ein Verfahren zur Behandlung von Industriegebrauchswasser und Abwasser, welche durch Zugabe des flüssigen Flockungsmittels geklärt werden.

Der Zusatz einer kleinen Menge Wasser und des inerten Materials (inerten Verdünnungsmittels} zu den Polymerteilchen führt zu einer vorübergehenden Zunahme von deren Teilchengröße. Die sich bildenden größeren Teilchen sind zu Beginn vollständig unlöslich, so daß sich die darin enthaltenen Polymerteilchen vollständig auftrennen und in Wasser dispergieren lassen, bevor der LösungsVorgang einsetzt. Die Polymerteilchen beginnen nicht, sich aufzulösen, bevor sie in dem Wasser vollständig dispergiert und für die Auflösung verteilt worden sind. Die langsamere Auflösegeschwindigkeit für die Polymerteilchen gemäß Erfindung führt demgemäß zu einem geringeren Anteil an unlöslichen Polymerklumpen in dem flüssigen Flockungsmittel.

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Die festen Verdünnungsmittel können in Wasser löslich oder unlöslich sein. Beispiele sind Natriumchlorid, Natriumsulfat (vorzugsweise wasserfrei), wasserfreie Soda, Natriumsulfit, Magnesiumsulfat, Natriumbisulfat und Natriumhydrosulfit.

Die kleine Menge Wasser ist natürlich zusätzliches Wasser und nicht Kristallisationswasser, welches in dem festen Verdünnungsmittel enthalten sein kann. Es kann in flüssiger Form oder als Dampf zugefügt werden.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Polymeren können kationisch, anionisch oder nicht-ionisch sein. Im Handel erhältliche Homopolymere und Copolymere des Acrylamide, Polystyrolsulf onats, Polyäthylenoxids und dergleichen mit einem Molekulargewicht von etwa 0,1 bis 20 Millionen sind besonders geeignet.

Im Rahmen der Erfindung geeignete polymere Flockungsmittel sind z.B. Homopolymere und Copolymere von Salzen der Acryl- und/oder Methacrylsäure, Copolymere von Aminoalkylacrylaten oder -methacrylaten oder quaternisierte Dialkylarainoalkylacrylate oder -methacrylate und ferner Copolymere mit Vinylmonomeren. Die polymeren quaternisierten Dialkylaminoalky!acrylate und -methacrylate sind kationisch.

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Die Copolymeren aus Acrylamid und Acrylaten können durch Copolymerisation der Monomeren oder durch teilweise Hydrolyse von Polyacrylamid erhalten werden. Andere polymerisierbare Vinylverbindungen wie Vinylacetat, Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylalkyläther, Vinylhalogenide und dergleichen können als zweite oder dritte Komponenten für
die Copolymeren Verwendung finden.

Bezogen auf das Gewicht an polymerem Flockungsmittel beträgt der Gehalt an festem Verdünnungsmittel vorzugsweise etwa 10 bis 80 Gew.%, insbesondere etwa 40 bis 60 Gew.%. Bezogen auf die gleiche Basis beträgt der Gehalt an Wasser in dem erfindungsgemäßen Konzentrat zwischen etwa
0,1 und 20 Gew.%, vorzugsweise etwa 1 bis 10 Gew.%.

Die Zusammensetzungen können hergestellt werden, indem
man das Polymer und das feste Verdünnungsmittel miteinander vermischt und anschließend die erforderliche geringe Menge Wasser zufügt. Andererseits kann auch das
feste Verdünnungsmittel mit dem Wasser vereinigt und anschließend dieses Gemisch mit dem Polymer vermischt werden. Bei der letzteren Arbeitsweise kann davon ausgegangen werden, daß das feste Verdünnungsmittel eine
große Oberfläche für das Bindemittel bereitstellt.

Die flüssigen Flockungsmittel ("Einspeislösungen"), welche gemäß Erfindung hergestellt werden, lassen sich

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selbstverständlich für alle Zwecke einsetzen, bei denen Polyelektrolyte üblicherweise gebraucht werden: Die Schlaimnentwasserung, die Koagulation oder sonstige Ausflockung usw., insbesondere die Klärung von Industriegebrauchswässern und Abwässern, z.B. Fluß- oder Sielwasser. Sie können ferner in Zusammensetzungen für die Feuerbekämpfung Verwendung finden. Das für die Verdünnung verwendete Wasser kann irgendeine übliche Temperatur aufweisen, beispielsweise zwischen 4,5 und 32 C. Zu den Vorteilen der Erfindung gehören insbesondere 1) eine Verminderung der für die Wartung oder den Betriebsstillstand erforderlichen Zeit, weil die Gefahr vermindert ist, daß sich dicke Schichten und Ablagerungen aus ungelöstem Material in den Lösetanks bilden, welche anderenfalls von Hand gereinigt werden müßten, 2) eine Zunahme der Kapazität aufgrund der Leichtigkeit und Schnelligkeit, mit welcher sich das flüssige Flockungsmittel herstellen läßt, 3) die Möglichkeit, erforderlichenfalls konzentriertere flüssige Flockungsmittel zu erzeugen und 4) niedrigere Kosten für die Zugabe, weil die Arbeitskosten erheblich vermindert werden.

Zur näheren Erläuterung soll das nachfolgende Beispiel dienen.

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Beispiel

100 Teile eines durch Hydrolyse von Polyacrylamid hergestellten anionischen Polyacrylamidpolymers (Dow Separan MG-700) und 50 Teile lockere wasserfreie Soda wurden in einem Bandmischer oder einer ähnlichen Vorrichtung miteinander gründlich vermischt, worauf 5,0 Teile Wasser zugefügt und in die Mischung eingearbeitet wurden.

Wenn man zur Herstellung einer 1 %-igen Lösung von Dow Separan MG-700 in Wasser das abgewogene Pulver einfach unter Rühren zu Wasser gibt, klumpt es zusammen und bildet Klumpen und "Fischaugen", welche sich erst innerhalb von Tagen auflösen. Wenn die gleiche Menge an Separan MG-700 langsam und sorgfältig in den Strudel eingestäubt wird, welcher sich durch kräftiges Rühren in einem Lösungstank erzeugen läßt, dann löst sich das Material zwar, doch sind dafür mehrere Stunden erforderlich, und es treten immer noch "Fischaugen" auf. Wenn man dagegen die oben beschriebene Kombination zur Herstellung einer 1 %-igen Lösung verwendet, dann kann das Gemisch einfach in das Wasser geschüttet werden. Es tritt kein Zusammenklumpen auf, das Material wird in dem gesamten Wasser unter Rühren gleichmäßig dispergiert, und die Teilchen lösen sich in dem Wasser langsam auf, wobei für die Lösung etwa ebenso viel Zeit benötigt wird wie beim langsamen und sorgfältigen Zugeben des staubförmigen Materials, jedoch ohne die Bildung von "Fischaugen" und ohne den für

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eine sorgfältige Zugabe erforderlichen Zeit- und Arbeitsaufwand. Selbst beim Arbeiten mit Eduktoren, automatischen Zugabevorrichtungen, umgekehrten Emulsionssystemen usw. ist es einfacher, eine Lösung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Konzentrats herzustellen als bei Verwendung des Polymeren allein.

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Claims

Patentansprüche

1* Ein ein teilchenförmiges, polymeres Flockungsmittel enthaltendes Konzentrat, welches mit Wasser zu einem flüssigen Wasserbehandlungsmittel verdünnbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein festes, teilchenförmiges Verdünnungsmittel, welches eine Agglomeration der Polymerteilchen in Wasser durch Erhöhung der physikalischen Trennung der Teilchen voneinander vermindert, sowie, bezogen auf das Polymer, 0,1 bis 20 Gew.% Wasser enthält.
2. Konzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Flockungsmittel ein Acrylamidpolymer, Polystyrolsulfonat oder Polyäthylenoxid mit einem Molekulargewicht von 0,1 bis 20 Millionen ist.
3. Konzentrat gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Flockungsmittel ein Copolymer mit Acrylamid- und Acrylateinheiten ist, welches entweder durch Copolymerisation der Monomeren oder durch teilweise Hydrolyse von Polyacrylamid hergestellt worden ist.
4. Konzentrat gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer weiterhin von Vinylacetat, Acrylnitril, Methacrylnitril, einem Vinylalkylather oder einem Vinylhalogenid abgeleitete Einheiten enthält.

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5. Konzentrat gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an festem Verdünnungsmittel, bezogen auf das Gewicht des polymeren Flokkungsmittels, bei 10 bis 80 Gew.% liegt.
6. Konzentrat gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an festem Verdünnungsmittel 40 bis 60 Gew.% und der Gehalt an Wasser 1 bis 10 Gew.% beträgt, jeweils bezogen auf das Gewicht des polymeren Flokkungsmittels.
7. Konzentrat gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Verdünnungsmittel Natriumchlorid, Natriumsulfat, Soda, Natriumsulfit, Magnesiumsulfat, Natriumbisulfit oder Natriumhydrosulfit ist.
8. Verwendung eines Konzentrats gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 zur Herstellung eines flüssigen Flockungsmittels als Zusatz zu Industriegebrauchswasser oder Abwasser bei dessen Klärung.

ugs:bü

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