DK141722B - Fast flokkuleringsmiddel indeholdende en polymer flokkulant. - Google Patents

Description

141722

Den foreliggende opfindelse angår et fast flokkulerings-middel indeholdende en polymer flokkulant.

Visse polymere kan anvendes som flokkulanter til afsætning af faste stoffer i dynamisk suspension i væsker, 5 f.eks. i spildevand. Hvis man ønsker at behandle en sådan strøm kontinuerligt, f.eks. ved et arbejdsskift, er det ikke tilstrækkeligt kun at danne en blok af den polymere og anbringe den i spildevandet, da der dannes en kolloid gel på overfladen af blokken, hvilket hindrer en yderligere fri-10 gørelse af flokkulanten. Organer til kontinuerlig dispergering af flokkulanten er dyre og har tilbøjelighed til at svigte.

De kan også kræve hyppig overvågelse under arbejdsgangen. Det er derfor ønskeligt at have et formuleret produkt, der kan anbringes i spildevand, og som langsomt vil frigøre flokkulan-15 ten kontinuerligt over et vist tidsrum.

Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes der et fast flokkuleringsmiddel indeholdende en polymer flokkulant, hvilket flokkuleringsmiddel er ejendommeligt ved, at det indeholder 0,1-60 vægtprocent af en polymer flokkulant 20 med en molekylvægt fra 100.000 til 30 millioner, 0,5-99 vægtprocent af et vandopløseligt salt af en uorganisk eller organisk syre som fikseringsmiddel for flokkulanten og resten vand.

Fra USA patentskrift nr. 3.435.618 kendes faste flok-25 kuleringsmidler bestående af en vandopløselig polymer flokkulant, et simpelt vandopløseligt salt (elektrolyt) og desuden en vandopløselig fast matrix af voks. Flokkulerings-blandingen ifølge nævnte USA patentskrift er imidlertid ba-> seret på ikke-vandige materialer, mens tilsætningen af vand 30 ifølge den foreliggende opfindelse har afgørende betydning.

Dette vil blive forklaret nærmere i det følgende.

Som nævnt ovenfor, skal der ved den foreliggende opfindelse anvendes et trekomponentsystem.

Til sammenligning skal følgende tokomponentsystemer 35 betragtes.

2 141722 I. Kun polymer og vand

Ved en blanding af 25 dele polymer med 45 dele vand forbliver temperaturen af blandingen konstant, og i stedet for at der dannes individuelle, delvis hydratise-5 rede partikler af den polymere (som ved den foreliggende opfindelse) danner det hele en gelagtiv masse, ud fra hvilken det er umuligt at fremstille en briket, hvilken masse ved anbringelse i et vandigt medium ikke frigiver flokkulant med hverken en fornuftig eller kontrolleret ha-10 stighed. Den gelagtige masse har snarere tendens til at forblive i sin uopløste tilstand i et forlænget tidsrum, idet flokkulanten frigøres i en mængde på mindre end 0,01 ppm sammenlignet med briketten ifølge den foreliggende opfindelse, hvis frigørelseshastighed er mellem 1,0 og 15 1,5 ppm.

II. Kun polymer og fikseringsmiddel

Den tørre blanding, der fremkommer ved blanding af 25 dele polymer og 30 dele natriumcarbonat, kan sammentrykkes under tryk til en passende briket. Når denne an-20 bringes i et vandigt medium, frigøres der imidlertid ikke nogen flokkulant, snarere fraskilles faste polymerpartikler fra blokken ud i det vandige medium, og disse opløses kun med en ekstrem langsom hastighed, fordi de ikke er blevet hy-dratiseret på forhånd. På det tidspunkt, hvor opløsningen 25 er sket (et spørgsmål om timer snarere end sekunder som ved trekomponentbriketten ifølge den foreliggende opfindelse) er polymerpartiklerne skyllet væk fra den reaktionszone, hvor flokkulantemissionen var nødvendig.

En forøgelse eller formindskelse af mængden af 30 den ene af komponenterne i de ovennævnte tokomponentsystemer på bekostning af den anden komponent løser ikke de beskrevne problemer med tokomponentsystemerne.

Som det fremgår af det ovennævnte, er det essentielt, at alle tre komponenter er til stede både ved fremstil-35 lingen af produktet og ved dettes operationsmåde.

3 141722 Når en blanding af tørt polymerpulver og tørt fikseringsmiddelpulver dispergeres i en passende mængde vand sker der følgende: (i) Kontakten mellem fikseringsmiddel og vand frigør var-5 me på grund af opløsningsvarmen for reaktionen mellem fikseringsmidlet og vand.

(ii) Den betydelige temperaturforøgelse forøger signifikant hydratiseringshastigheden af den polymere, hvilket tillader, at der dannes en delvis hydratiseret polymer.

10 Begge faste faser forsøger derfor at danne en op løsning. Da der er utilstrækkeligt vand til opnåelse af en opløsning, indtræder der en størkning, som kan kontrolleres ved formning af den oprindelige blanding til en forudbestemt form.

15 Som resultat af hydratiseringsvarmen overføres den polymere i en tilstand af delvis opløsning. Dette bevirker en forøgelse af polymeropløseligheden og forbedrer således frigørelseshastigheden af flokkulanten. Det antages, at dette opnås ved at overføre den polymere i en delvis opløs-20 ning ved accelereret hydratisering, hvorved opløsningstiden formindskes fra 1-2 timer ned til sekunder.

Bortset fra at være en varmekilde ved blandingen med vand tilvejebringer fikseringsmidlet også et størkningsmedium, som senere vil opløses, når den dannede briket an-25 bringes i det vandige medium.

I det tilfælde, hvor den tørre blanding af polymer og fikseringsmiddel sættes direkte til et stort rumfang vand, f.eks. spildevand eller en vandforsyningsledning, forhindrer manglen på temperaturforøgelse på grund 30 af den store mængde vand den delvise hydratisering af den polymere, og der opnås følgelig ikke en kontrolleret emission af flokkulanten.

Ved den foreliggende opfindelse spiller alle tre komponenter altså en essentiel rolle. Den polymere er kil-35 den for flokkulant, fikseringsmidlet giver grundlaget for varmefrigørelsen og den efterfølgende briketstørkning, og vandet er essentielt til tilvejebringelse af varmefrigø- 4 141722 relse i forbindelse med fikseringsmidlet og til, ved delvis hydratisering af den polymere, at bevirke, at der senere sker en kontrolleret og hurtig frigørelse af flokku-lanten. Vand i den korrekte mængde er især en essentiel 5 komponent i det her omhandlede middel. Det faktum, at den fremkomne briket senere skal anvendes i et vandigt medium, er uden betydning, da opløsningsvarmen stammende fra opløsningen af fikseringsmidlet i vand skal være tilstrækkeligt til at bevirke den hurtige hydratisering af polymer-10 partiklerne, og den nødvendige temperaturforhøjelse til denne hydratisering kan ikke opnås, når der er et overskud af vand til stede.

Ved den foreliggende opfindelse sker altså en kompleks faseproces mellem vand, fikseringsmiddel og poly-15 mer, hvilket ikke er beskrevet i det ovennævnte USA patentskrift og ikke kan udledes herfra.

Den mængde, i hvilken det faste flokkulerings-middel ifølge opfindelsen opløses i en væske, bestemmes af de indbyrdes mængder af ingredienserne.

20 Midler med langsom frigørelse indeholder ingredi enserne i følgende mængder (vægtprocent):

Flokkuleringsmidler med langsom frigørelse Sædvanligvis Foretrukket Mest foretrukket 25 Fikseringsmiddel 0,5-60 mindst 1 5-35

Flokkulant 0,1-60 0,1-50 5-25

Vand 5-99 5-80 35-70

Flokkuleringsmidler med hurtigere frigørelse inde-'holder fortrinsvis 0,1-10 vægtprocent flokkulant, en til-strækkelig vandmængde til at befugte flokkulanten og resten vandopløseligt fikseringsmiddel.

Ved midler med langsom frigørelse blandes flokkulanten og bindingsmidlerne fortrinsvis først, hvorpå vandet tilsættes. Blandingerne størkner af sig selv til dannelse af faste legemer, sædvanligvis i løbet af 5 mi- 5 141722 t nutter til 12 timer under udvikling af varme. Ved midler med hurtigere frigørelse blandes flokkulanten og vandet først, hvorpå fikseringsmidlet tilblandes. Tablettering af den fugtige blanding i en passende presse er fordelag-5 tig.

Flokkuleringsmidler ifølge opfindelsen kan være blokke af cylindrisk form, hvis størrelse og overfladen-areal kan indstilles således, at blokken nedbrydes til frigørelse af flokkulanten over et forudbestemt tidsrum, 10 f.eks. fra 8 timer til 8 dage. I et specifikt eksempel anbringes en blok med et rumfang på 550 m i en vandstrøm, der strømmer med 454 1 pr. time ved 20°G. Blokken varer 24 timer, i hvilket tidsrum flokkulantkoncentrationen i strømmen var 1 p.p.m. Flokkuleringen kan udføres i 15 sure, neutrale eller basiske væsker.

Egnede flokkulanter til anvendelse ved den foreliggende opfindelse omfatter homo- og copolymere af et substitueret og usubstitueret acrylamid, f.eks. polyacrylamid, delvis hydrolyserede polyacrylamider og delvis kvaterniserede 20 polyacrylamider. Andre polymere omfatter polymeriserede amider, aminer, iminer, ethyleniminer, eller ethoxy-rester. Flok-kulantpolymeren har fortrinsvis en molekylvægt på 100.000 til 30 millioner, især 1 million til 15 millioner. Naturligt forekommende materialer kan også anvendes som hel eller del-25 vis del af flokkulantingrediensen.

Fikseringsmidlet er fortrinsvis et vandopløseligt salt af en uorganisk syre eller en organisk syre, idet det særlig anvendte salt bestemmes af polymerflokkulanten. Eksempler på egnede salte er natrium-, kalium- og ammoniumsalte af 30 carbonsyre, svovlsyre, kiselsyre, benzoesyre, citronsyre, phosphorsyre og borsyre. For lavt hydrolyserede polyacrylamider er det foretrukne bindingsmiddel natriumcarbonat, mens det for middelhydrolyserede polyacrylamider foretrækkes at anvende natriumtetraborat alene eller med et carbonat. For 35 højt hydrolyserede polyacrylamider foretrækkes det at anvende et carbonat, og for kationiske polymere foretrækkes anvendelsen af tripolyphosphater.

6 141722

Opfindelsen skal illustreres nærmere ved hjælp af de følgende eksempler, i hvilke alle dele er vægtdele.

Eksempel 1 til 8.

5

Formuleringer fremstilles, idet der anvendes de i den følgende tabel angivne ingredienser. I hvert tilfælde tørblandes flokkulanten og fikseringsmidlet, vand tilsættes, og produktet rotationsblandes til dannelse af en"våndig-op-10 slæmning- Denne hældes ud i forme til dannelse af terninger.

Disse fjernes og anvendes til flokkulering af zinkhydroxidslam i zinkpletteringsspildevand ved en pH-værdi på 8,5. Blokkene holdes i en trådkurv i spildevandet og kompletteres efter hvert arbejdsskift. Undersøgelser viser, at flokkulanten fri-15 gøres med en næsten konstant mængde under skiftene ved opløsning af blokken, og der sker en kontinuerlig tilfredsstillende flokkulering.

7 141722

Eksempel Flokkulant Fikseringsmiddel Vand

Kemikalie Dele Kemikalie Dele Dele ^ T Anionisk poly- 25 Natrium- acrylamid molvægt carbonat 50 45 15 millioner II Højthydrolyseret Natrium- polyacrylamid,_ 6 carbonat 42 52 10 molvægt 15 mil lioner III Middel hydrolyseret Natrium- polyacrylamid, mol- 8 tetraboratna- 5 50 vægt 20 millioner triumcarbonat 57 15 --- IV Kationisk polyacryl- Natriumtri- 55 50 amid, molvægt 15 polyphosphat 2 millioner 20 V Anionisk polyacrylat 15 Natriumhydro- 55 50 molvægt 10 millioner qencarbonat • VI Ikke ionisk poly- 25 Natriumbenzoat 55 40 acrylamid, molvægt 8 millioner 25 - VII Højthydrolvseret 35 Kaiiumcarbonat 10 55 polyacrylamid, mol- vægt, 5 millioner VIII Kationisk poly- 20 Natriumtetra- 30 acrylamid, mol- borat 10 70 vægt 5 millioner 141722 8

Eksempel 9.

Polyethylenoxid, molvægt 1 million, (1 del) be-fugtes med vand (2 dele) og optages i natriumcarbonat 5 (97 dele), Det fremkomne fugtige pulver sammenpresses i en tabletteringspresseform til dannelse af en blok. Denne anbringes i spildevandsstrømmen fra en gasvaskningsproces, og blokken opløses til frigørelse af carbonatet til indstilling af pH-værdien af gasvandet og til frigørelse af 10 flokkulanten til flokkulering af partikelformet materiale i spildevandet.