DK161506B

DK161506B - Flokkuleringsmiddel samt fremgangsmaade til fremstilling deraf

Info

Publication number: DK161506B
Application number: DK561584A
Authority: DK
Inventors: Olof Carlsson
Original assignee: Olof Carlsson
Priority date: 1983-12-09
Filing date: 1984-11-27
Publication date: 1991-07-15
Also published as: EP0145686B1; SE446969B; NO157373B; NO844899L; CA1251594A; FI844019L; SE8306797L; NO157373C; FI74085C; AU568700B2; DK561584A; ES8601805A1; ZA849033B; ES538370A0; SE8306797D0; EP0145686A2; FI74085B; US4582627A; AU3578184A; DK561584D0

Description

DK 161506 B

i

Den foreliggende opfindelse angår alment en fremgangsmåde til fremstilling af et flokkuleringsmiddel samt det således fremstillede flokkuleringsmiddel. Mere specielt angår opfindelsen en fremgangsmåde til fremstilling af et flok-5 kuleringsmiddel, der især kan anvendes inden for vandrens ningsteknikken til fjernelse af forureninger og inden for papirfremstillingsteknikken som retentionsmiddel og fikseringsmiddel for lim.

Inden for vandrensningsteknikken og papirteknikken er det 10 kendt at anvende aluminiumsulfat som et sådant middel. En af ulemperne ved aluminiumsulfat er imidlertid, at det kræver en relativt lav pH-værdi på ca. 5,5 for at fungere optimalt.

Indenfor papirteknikken er det gennem den publicerede euro-15 pæiske patentansøgning nr. 0063812 desuden kendt i stedet for aluminiumsulfat at anvende aluminiumhydroxycfalorid med formlen

Al (OH) Cl0 n m 3n-m hvor forholdet Cl/OH er ca. 2:1. Dette aluminiumpolyhydroxy-20 chlorid indeholder ikke nogen sulfatanioner.

1 det svenske fremlæggelsesskrift nr. 7201333-7 med publi-ceringsnr. 372.497 bskrives fremstilling af et sulfatholdigt, basisk aluminiumchlorid med formlen [Al(OH) Cl (SO.) /0] L x y 4 z/2 n 25 hvor x+y+z=3, ogy+z betegner en værdi mellem 1 og 2 og z en værdi mellem 0,02 og 0,3. Dette sulfatholdige, basiske aluminiumchlorid egner sig til anvendelse ved rensning af afløbsvand. Kombinationer af aluminiumchlorid med f.eks. en kationisk polymer fremgår ikke af fremlæggelses- 30 skriftet.

DK 161506B

2

Fra DE-patentskrift nr. 29 07 354 er det kendt inden for papirteknikken som retentionsmiddel og hjælpemiddel ved limning at anvende et basisk aluminiumchlorid med formlen

Al (OH) Cl, .SO. · , n m 3n-m 4 5 hvor 100m = go + s 3n og anhonen SO^ foreligger i forholdet S0^:A1 =0,16.

Ved fremstilling af papir· ifølge DE-patentskrift nr.

29 07 354 tilsættes foruden ovennævnte basiske salt også 10 konventionelle tilsætningsmidler, som f.eks. organiske reten tionsmidler, såsom kationisk stivelse, polyacrylamid og poly-ethylenimin. Disse sidstnævnte midler tilsættes imidlertid separat efter ovennævnte basiske salt.

På tilsvarende måde er det via det britiske patentskrift 15 nr. 1.512.022 kendt til behandling af vand at anvende en ureageret blanding af et uorganisk flokkuleringsmiddel, såsom ferrisulfat eller aluminiumchlorhydrat,og en organisk, kationisk polymer, såsom et polyamid eller en polyamin.

Det er endelig også kendt inden for papirteknikken som flok- j 20 kuleringsmiddel at anvende polymert aluminiumhydroxychlorid j med den almene formel

Al (OH), (SO.) Cl-, . 0 a b 4c 3a-b-2c i form af en vandholdig, i alt væsentligt mættet opløsning.

Som eksempel på værdierne for a, b og c i ovenstående formel 25 kan nævnes a = 13, b = 34 og c = 1. Ud over vand indeholder væsken ca. 20-30 vægt%, sædvanligvis ca. 27 vægt%, faste

DK 161506 B

3 stoffer og fortrinsvis ca. 10,5 vægt% A^O^, ca. 5,4 vægt%

Al, ca. 9,0 vægt% Cl og ca. 2,5 vægt% S04· Væskens pH-værdi er ca. 2,6. Dette flokkuleringsmiddel fremstilles af firmaet AB EKOFLOCK, Sverige og sælges under varebetegnelsen "EKO-5 FLOCK".

Den foreliggende opfindelse har til hensigt at tilvejebringe et i forhold til den kendte teknik forbedret flokkulerings-middel, der ved vandrensning skaber effektiv flokkulering af forureninger, og som ved papirfremstilling er effektiv 10 til fiksering af limningsmidler og til retention af fyldstoffer.

Dette formål opnås ved, at man som flokkuleringsmiddel anvender det produkt, der opnås, når sulfationholdigt alumi-niumpolyhydroxychlorid (i det følgende for enkelthedens skyld 15 kaldet polyaluminiumchlorid) bringes til at reagere med mindst én kationisk polymer.

Opfindelsens nærmere kendetegn fremgår af krav 1'.'s kendetegnende del.

Som polyaluminiumchlorid kan ifølge opfindelsen i princip-20 pet anvendes ethvert sulfationholdigt aluminiumpolyhydroxy-chlorid, f.eks. det ifølge det ovennævnte DE-patentskrift nr. 29 07 354, men det foretrækkes specielt at anvende det polyaluminiumchlorid, der markedsføres under det i Danmark endnu ikke registrerede varemærke "EKOFLOCK". Det skal i den-25 ne sammenhæng nævnes, at man har fundet, at det er af vigtighed, at polyaluminiumchloridet indeholder sulfatanioner. Såfremt der ikke forefindes sulfatanioner, som f.eks. i aluminium-polyhydroxychloridet ifølge den europæiske patentansøgning nr. 0063812, opnås effekten ifølge opfindelsen ikke.

30 Som kationisk polymer kan man ifølge opfindelsen i princippet anvende enhver kationisk polymer, hvorved der med kationiske

DK 161506B

4 j i j polymere henvises til alt fra 100% kationaktive polymere til sådanne med en ladning på ca. -5 mV. Det foretrækkes dog især som kationisk polymer at anvende en eller flere polymere, der vælges blandt polyacrylamid, polyamidamin og 5 polyethylenimin. De mest foretrukne polymere ifølge opfin delsen er polyacrylamid og polyamidamin og da specielt den førstnævnte. Den mængde kationisk polymer, som sættes til polyaluminiumchloridopløsningen, svarer almindeligvis til ca. 0,3-60 vægtdele, beregnet på 100-vægtdele polyaluminium- 10 chlorid. . " j j - i

De polyacrylamider, der anvendes som kationisk polymer ifølge g opfindelsen, har en molekylvægt på op til 17 x 10 og sædvan-6 ligvis 1-17 x 10 . De,har·sædvanligvis form som faste stoffer, f.eks. i form af mikroperler. Som eksempel på egnede 15 polyacrylamider kan nævnes de, der sælges under varemærket "PERCOL" af firmaet Allied Colloids Limited, England, f.eks. "PERCOL 63", "PERCOL 140", "PERCOL 292" og "PERCOL 455".

Den mængde polyacrylamid, som sættes til polyaluminiumchlo-ridet og bringes til at reagere med dette, udgør maksimalt 20 ca. 8 vægtdele, beregnet på 100 vægtdele polyaluminiumchlo- rid, eftersom større mængder giver en alt for høj viskositet.

Det foretrækkes at tilsætte polyacrylamidet i en mængde på ca. 0,35-2,0 vægtdele.

De polyamidaminer, der anvendes som kationisk polymer ifølge 25 opfindelsen, har en molekylvægt på ca. 60.000-100.000. Sådan ne polyamidaminer forekommer som handelsvarer normalt i form af en 20-30 vægt% vandig opløsning, der ifølge opfindelsen tilsættes i en mængde på ca. 20-200 vægtdele, beregnet på 100 vægtdele polyaluminiumchlorid, til polyaluminiumchlorid-30 opløsningen med henblik på reaktion med denne. Det foretræk kes at tilsætte ca. 110-200 vægtdele polyamidaminopløsning. Beregnet på ren polyamidamin tilsættes den i en mængde på ca. 4-60 vægtdele, fortrinsvis 20-60 vægtdele pr. 100 vægtdele polyaluminiumchlorid, til den 20-30 vægt% vandige opløsning

DK 161506 B

5 af polyaluminiumchlorid, dvs. polyamidamin tilsættes normalt i en større mængde end polyacrylamid. Som et eksempel på en kationaktiv polyamidamin kan nævnes den polyamidamin, der markedsføres i form af en vandig opløsning under han-5 delsbetegnelsen "ARETIN" af firmaet Kemijski Kombinat "Chro-mos", Zagreb, Jugoslavien.

Som nævnt tidligere kan også polyethyleniminer anvendes som den kationiske polymer ifølge den foreliggende opfindelse. Polyethyleniminer opnås via polymerisation af ethylenimin 10 i nærværelse af H+, som virker som katalysator. Polyethylen-imin kan angives med den almene formel (-C^CiL^NH-) . Under polymerisationsreaktionen bindes ethyleniminen også i et vist omfang til sekundære aminogrupper, hvorved der opnås en sidekæde og tertiære aminogrupper, der har stærk 15 kationisk karakter. Polyethylenamin anvendes ifølge opfindelsen i mængder, der svarer til de, der angives for polyamidamin. Polyethylenimin er på grund af sundhedsrisikoen mindre foretrukket som kationisk polymer ifølge opfindelsen end polyacrylamid og polyamidamin.

20 Det er et vigtigt træk ved opfindelsen, at polyaluminiumchlo-ridet og den kationiske polymer ikke tilføres separat, dvs. tilsættes separat til en papirmængde eller til det vand, som skal renses, således som det foregår i den kendte teknik. Dette har nemlig ikke vist sig at give de fremragen- -25 de resultater, der opnås via opfindelsen. De fremragende resultater ifølge opfindelsen opnås heller ikke, såfremt polyaluminiumchloridet og den kationiske polymer blot blandes med hinanden og derefter anvendes som flokkuleringsmid-del. I stedet er det ifølge opfindelsen nødvendigt, at poly-30 aluminiumchloridet og den kationiske polymer først bringes til at reagere kemisk med hinanden til dannelse af et reaktionsprodukt, hvorefter man som flokkuleringsmiddel anvender dette reaktionsprodukt.

DK 161506 B

6

Reaktionen mellem polyaluminiumchloridet og den kationiske polymer gennemføres ved forhøjet temperatur i løbet af et forudbestemt tidsrum. Almindeligvis gennemføres reaktionen ved en temperatur fra ca. 80°C til reaktionsblandingens koge-5 punkt, der sædvanligvis ligger omkring 100-110°C. Den foretrukne reaktionstemperatur er ca. 96-98°C, og mest foretrukket er en temperatur på 97°C. Reaktionstiden er sædvanligvis den tid, der kræves, for at man ud fra den oprindelige reaktionsblanding, der udgøres af en vandholdig suspension, skal 10 opnå en i alt væsentlig klar væske. Sædvanligvis udgør reak- tionstiden ca. 2-4 timer, hvor en reaktionstid på ca. 3-4 timer foretrækkes, og ca. 3 timer er den til det foreliggende formål mest foretrukne reaktionstid.

Den kemiske reaktion, der indtræder mellem polyaluminium-15 chloridet og den kationiske polymer, er ikke klarlagt i øjeblikket, men som nævnt ovenfor har man konstateret, at reaktionsprodukterne har helt andre og overlegne egenskaber i sammenligning med et middel, der udgøres af en fysisk blanding af komponenterne.

20 En af fordelene ved flokkuleringsmidlet ifølge opfindelsen er således, at man ikke behøver at tilsætte det i lige så stor mængde som konventionelle flokkuleringsmidler. Man har ved forsøg konstateret, at en så lille mængde som 1/3 af mængden af konventionelt flokkuleringsmiddel er ti1stræk-25 kelig. Desuden kræver flokkuleringsmidlet ifølge opfindelsen ikke en lav pH-værdi for at fungere effektivt. Den optimale pH-værdi for flokkuleringsmidlet ifølge opfindelsen er 7-7,5, der skal sammenlignes med en pH-værdi på 5,5 for konventionelt aluminiumsulfat.

Claims

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et flokkuleringsmid-del, kendetegnet ved, at en vandholdig suspension 5 af sulfationholdigt aluminiumpolyhydroxychlorid med et tør stofindhold på 20-30 vægt% blandes med 0,3-60 vægtdele kat-ionisk polymer, beregnet på 100 vægtdele sulfationholdigt aluminiumpolyhydroxychlorid, og at blandingen opvarmes i 2-4 timer til en temperatur, der varierer fra 80°C til 10 blandingens kogepunkt.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den kationiske polymer vælges blandt mindst én af poly-acrylamid, polyamidamin og polyethylenimin.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet 15 ved, at den kationiske polymer udgøres af polyacrylamid, der tilsættes i en mængde på op til 8 vægtdele, beregnet pr.100 vægtdele sulfationholdigt aluminiumpolyhydroxychlorid.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den kationiske polymer udgøres af polyamidamin, der 20 tilsættes i en mængde på 4-60 vægtdele, beregnet pr. 100 vægtdele sulfationholdigt aluminiumpolyhydroxychlorid.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at blandingen opvarmes til en temperatur på 96-98°C.

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-5, kende tegnet ved, at blandingen opvarmes i 3-4 timer.

7. Flokkuleringsmiddel, kendetegnet ved, at det er fremstillet ved fremgangsmåden ifølge krav 1.