ES2214874T3 - Uso de polimeros de dispersion hidrofilos para depuracion de aguas residuales aceitosas. - Google Patents
Uso de polimeros de dispersion hidrofilos para depuracion de aguas residuales aceitosas.Info
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Abstract
Un procedimiento para romper una emulsión de aceite en agua que comprende las etapas de: a) añadir entre 0, 5 ppm y 500 ppm en peso de un copolímero de dispersión hidrófilo soluble en agua a la emulsión, en la que dicho copolímero soluble en agua se forma en condiciones de polimerización de formación de radicales libres en un medio que contiene agua, los monómeros, un polímero estabilizador y una solución de sal aniónica acuosa, y en la que dicho copolímero soluble en agua se forma a partir de la polimerización de: i. acrilamida o metacrilamida; y ii. un monómero catiónico seleccionado del grupo formado por: haluros de dialil-N, N-dimetil amonio, y monómeros de **fórmula** en la que R1 se selecciona del grupo formado por hidrógeno y grupos metilo, R2 y R3 se seleccionan del grupo formado por grupos alquilo C1 y alquilo C2; R4 se selecciona del grupo formado por hidrógeno, grupos alquilo C1 y alquilo C2; A se selecciona del grupo formado por un átomo de oxígeno y NH; B se selecciona del grupo formado por grupos alquilo C2, alquilo C3 y alquilo C4 y X- es un contraión aniónico en el que la relación molar de acrilamida o metacrilamida a monómero catiónico está entre 95:5 y 50:50 para formar una fase de aceite y una fase de agua; y b) recuperar dicha fase de agua.
Description
Uso de polímeros de dispersión hidrófilos para
depuración de aguas residuales aceitosas.
Se describe un procedimiento para eliminar aceite
emulsionado de corrientes de aguas residuales industriales usando
copolímeros de dispersión continua en agua. Los copolímeros de
dispersión continua en agua preferidos son poli(sal
cuaternaria de cloruro de metilo acrilato de
dimetilaminoetilo/acrilamida) y poli(cloruro de dialildimetil
amonio/acrilamida).
En la industria, las aguas residuales aceitosas
se producen en varios procedimientos localizados en la industrias
del acero y aluminio, industria de procesamiento químico (IPQ),
industria del automóvil, industria de lavado e industria de
refinería. En estas industrias, los aceites muy refinados,
lubricantes y grasas entran en contacto con el agua con varios fines
según la industria particular. Esto da como resultado una emulsión
de aceite en agua muy dispersa o severa en las corrientes de aguas
residuales.
Por ejemplo, en las industrias de acero y
aluminio, las aguas residuales de fábricas de acero y aluminio que
usan laminación en caliente contienen hidrocarburos lubricantes y de
presión hidráulica. Las aguas residuales de laminación en frío
contienen aceites que lubrican las láminas y reducen la corrosión.
Específicamente, en laminación en frío, las emulsiones de aceite en
agua se extienden sobre el metal durante el laminado para actuar
como refrigerantes. Además, las plantas metalúrgicas generan
corrientes de aguas residuales que contienen aceites lubricantes y
lubricantes de corte, compuestos lapidadores y de desbarbado,
fluidos de rectificación y otros fluidos especiales. Estos aceites
son generalmente hidrocarburos muy refinados.
El aceite residual de refinería viene de dos
fuentes diferentes: (1) espumado del equipo de depuración del agua,
es decir, FAD, separadores API, y está formado principalmente por
petróleo bruto; y, (2) pérdidas de procedimientos recogidas mediante
trampas y sumideros por toda la planta. Este aceite se envía
normalmente a una planta de tratamiento de aguas residuales.
Un tipo de aceite residual se forma durante el
procedimiento de retirada de aceite disperso de las aguas residuales
en las plantas de tratamiento de aguas residuales. El aceite
(denominado "flotador" o "espumado") se concentra en los
contenedores de depuración como, por ejemplo, unidades de flotación
de aire disuelto (FAD), unidades de flotación de gas inducido (FGI),
interceptores de placa ondulados (IPO), y tanques de retención. El
aceite flota hasta la parte superior de estas unidades, se elimina
por medios mecánicos y entonces se almacena. Es posible deshacerse
de este aceite residual mediante incineración, enviar a sitios que
reclamen aceite, o tratarse in situ. Estos aceites residuales
tienen un mínimo de 50% a 95% de aceite y contienen agua emulsionada
y sólidos que se estabilizan mediante productos químicos usados para
eliminar el aceite de las aguas residuales.
Las aguas residuales de las plantas de
fabricación de algodón y lana contienen aceites y grasas de las
operaciones de desengrasado, desapresado y acabado. Los aceites
finales usados en la fabricación de algodón y lana para reducir la
fricción y rozadura de las fibras de las máquinas de hilado acaban
en las aguas residuales. Los procedimientos en otras industrias
también generan aguas residuales aceitosas como por ejemplo:
pinturas, revestimientos de superficies, y adhesivos; jabones y
detergentes; tintes y tintas; y la industria del cuero. En cada una
de las industrias descritas anteriormente, los aceites usados en los
procedimientos contaminan al final las corrientes de aguas
residuales mediante emulsiones muy dispersas o de aceite en
agua.
El aceite emulsionado en las aguas residuales
está presente normalmente en el intervalo de varios cientos a
decenas de miles de ppm. Es crítico eliminar este aceite de una
corriente de agua residual antes de la descarga desde un punto de
vista medioambiental. La Agencia de Protección Medioambiental de
Estados Unidos ha puesto estrictas restricciones en los límites de
aceite y grasas totales (AGT) para el agua que se va a descargar en
los suministros de agua potable públicos o en masas abiertas de
agua. La eliminación de este aceite es muy crítica para cumplir los
límites de descarga establecidos para los sólidos disueltos totales
(SST), demanda química de oxígeno (DQO), demanda biológica de
oxígeno (DBO) y carbono orgánico total (COT) en las alcantarillas
municipales y ríos. No ha sido sólo la EPA quien ha establecido
límites estrictos en la descarga de aceite y grasas, estas
industrias también están afectadas por las ordenanzas
municipales.
Una emulsión es una mezcla estrecha de dos fases
líquidas, como aceite y agua, en la que los líquidos son mutuamente
insolubles y en la que cada fase puede estar dispersa en la otra.
Una emulsión residual aceitosa, en la que el aceite se dispersa en
la fase acuosa, puede contener cualquiera de diversos aceites en un
gran intervalo de concentraciones. Estos aceites se definen como
sustancias que se pueden extraer del agua mediante hexano,
tetracloruro de carbono, cloroformo o fluorocarbonos. Además de los
aceites, los contaminantes típicos de estas emulsiones pueden ser
sólidos, sedimentos, partículas de metal, emulsionantes,
limpiadores, jabones, disolventes y otros residuos. Los tipos de
aceites encontrados en estas emulsiones dependerán de la industria.
Pueden ser lubricantes, fluidos de corte, hidrocarburos pesados como
alquitrán, grasa, petróleo bruto y gasoil y también hidrocarburos
ligeros que incluyen gasolina, queroseno y combustible de reactor.
Su concentración en las aguas residuales puede variar desde sólo
unas pocas partes por millón hasta como mucho entre 5 y 10% en
volumen.
Una emulsión de aceite en agua estable es un
sistema coloidal de gotitas de aceite eléctricamente cargadas
rodeadas por un ambiente iónico. La estabilidad de la emulsión se
mantienen mediante una combinación de mecanismos físicos y
químicos.
Las emulsiones se pueden romper mediante
procedimientos químicos, electrolíticos, o físicos. La ruptura de
una emulsión también se denomina resolución, ya que el objetivo es
separar la mezcla original en sus partes. Los productos químicos se
usan comúnmente para el tratamiento de aguas residuales aceitosas, y
también se usan para mejorar el tratamiento mecánico. En la ruptura
de las emulsiones, se deben neutralizar los factores estabilizadores
para permitir que las gotitas emulsionadas se unan. Las cargas
eléctricas acumuladas en las gotitas emulsionadas se neutralizan
para permitir que las gotitas emulsionadas se unan. Las cargas
eléctricas acumuladas en las gotitas emulsionadas se neutralizan al
introducir una carga opuesta a la de la gotita. Los trituradores de
emulsión químicos proporcionan esta carga opuesta, y son por lo
tanto de naturaleza iónica.
El tratamiento de las aguas residuales aceitosas
se divide normalmente en dos etapas, es decir, coagulación, que es
la destrucción de las propiedades emulsionantes del agente
tensioactivo o neutralización de la gotita de aceite cargada, y
floculación, que es la aglomeración de las gotitas neutralizadas en
glóbulos distintos más grandes. El término aguas residuales
aceitosas se refiere a una emulsión de aceite en agua que puede
contener aceite, sólidos dispersos, y agua.
Históricamente, los polímeros secos, polímeros en
solución, y látex de emulsión inversos se han usado para tratar las
aguas residuales. Cada material tiene sus propias ventajas y
desventajas.
Las emulsiones de agua en aceite de polímeros de
adición de vinilo solubles en agua, denominados en la presente
memoria descriptiva como polímeros de látex, se usan bastante
frecuentemente, a pesar de que tienen varias desventajas. La primera
desventaja es que el polímero de látex se debe invertir antes de
usar, lo que complica el procedimiento de alimentación del polímero
dentro del sistema. Numerosos problemas asociados con este
procedimiento de alimentación han provocado que muchos usuarios
eviten los polímeros de látex. Además, los látex generalmente tienen
un estrecho intervalo de tratamiento, lo que puede dar como
resultado un sobretratamiento en dosificaciones mayores. Además, los
polímeros de látex añaden más aceite a la corriente a tratar porque
los polímeros de látex incluyen normalmente 20-30%
en peso de una fase continua de hidrocarburo. Por supuesto, la
adición de más aceite y tensioactivos al sistema es indeseable
cuando se tratan corrientes de aguas residuales.
Aunque los polímeros en solución no requieren una
disposición previa, el contenido de polímero activo y las
características de peso molecular de estos polímeros están
inherentemente limitadas. Estos coagulantes de usan a menudo para
romper emulsiones de aceite en agua, pero son incapaces de flocular
el aceite disperso, requiriendo de este modo un producto químico
adjunto (un floculante) para completar el procedimiento.
Los polímeros catiónicos solubles en agua para la
eliminación de aceite emulsionado del agua producida en el campo del
aceite se han descrito en la patente de Estados Unidos Nº 5.330.650.
Las dispersiones de polímeros catiónicos solubles en agua para la
eliminación de aceite emulsionado de agua inactivada con etileno se
han descrito en la patente de Estados Unidos Nº 5.294.347. Se
describe un procedimiento para reciclar fluidos de aceite residual
con una dispersión de un polímero catiónico soluble en agua en la
patente de Estados Unidos Nº 5.332.507. Además, los polímeros de
dispersión solubles en agua para fines como flocular y/o deshidratar
residuos o para separar y tratar aguas residuales industriales que
contienen aceite se han descrito en las patentes de Estados Unidos
Nº 4.929.655; 5.006.590; 5.708.071; 5.587.415; y documento JP
7-71678. Sin embargo, dichos polímeros son
dispersiones hidrófobas, ya que están polimerizados por al menos 5%
de monómeros de fórmula general II.
Además, los polímeros de dispersión hidrófilos,
se han descrito para uso en las industrias de pasta de madera y
papel para aumentar la retención y el drenaje en el documento
EP0831177A2; para destinte en la patente de Estados Unidos Nº
5.750.034 y para tratar desechos recubiertos reciclados en el
documento EP0821099A1. Sin embargo, no hay ninguna indicación de que
esos polímeros también puedan ser demulsionantes.
Los polímeros de dispersión catiónicos solubles
en agua que tienen un porcentaje en moles menor de 5 de
funcionalidad bencílica que se pueden usar como demulsionantes se
describen en las patentes de Estados Unidos Nº 5.614.602; 5.696.194
y 5.707.533. Sin embargo, los polímeros de dispersión descritos en
esas memorias descriptivas son hidrófobos, debido a que la
incorporación de acrilamidas sustituidas desde 1 hasta
aproximadamente el conjunto de porcentaje en moles de
N-alquil acrilamida,
N,N-dialquilacrilamida o mezclas de éstas. Además,
los intentos para fabricar polímeros sin la incorporación de
monómeros de acrilamida sustituidos no tuvieron éxito, como se
describe en los ejemplos comparativos 1 y 2, columna 8 de la patente
de Estados Unidos Nº 5.707.533. Por lo tanto, estas patentes
representan unas enseñanzas alejadas de los polímeros de dispersión
hidrófilos del tipo que hemos descubierto.
Según la invención se proporciona un
procedimiento para romper una emulsión de aceite en agua según la
reivindicación 1.
Un aspecto de esta invención es un procedimiento
para romper una emulsión de aceite en agua que comprende las etapas
de:
a) añadir entre 0,5 ppm y 500 ppm en peso de un
copolímero de dispersión hidrófilo soluble en agua a la emulsión en
la que dicho copolímero soluble en agua se forma en condiciones de
polimerización de formación de radicales libres en un medio que
contiene agua, los monómeros, un polímero estabilizador y una
solución de sal aniónica acuosa, y en la que dicho copolímero
soluble en agua se forma a partir de la polimerización de
i. acrilamida o metacrilamida; y
ii. un monómero catiónico seleccionado del grupo
formado por:
haluros de
dialil-N,N-dimetil amonio,
y monómeros de fórmula I
en la que R_{1} se selecciona del grupo
formado por hidrógeno y grupos metilo, R_{2} y R_{3} se
seleccionan del grupo formado por grupos alquilo C_{1} y alquilo
C_{2}; R_{4} se selecciona del grupo formado por hidrógeno,
grupos alquilo C_{1} y alquilo C_{2}; A se selecciona del grupo
formado por un átomo de oxígeno y NH; B se selecciona del grupo
formado por grupos alquilo C_{2}, alquilo C_{3} y alquilo
C_{4} y X^{-} es un contraión aniónico en el que la relación
molar de acrilamida o metacrilamida a monómero catiónico está entre
95:5 y 50:50 para formar una fase de aceite y una fase de agua;
y
b) recuperar dicha fase de agua.
La etapa de recuperación se puede llevar a cabo
mediante cualquier modo convencional conocido generalmente por
aquellos expertos en la técnica. Preferiblemente, el polímero de
dispersión hidrófilo de la invención es un copolímero de monómero
catiónico cuaternario de cloruro de metilo (met)acrilato de
dimetilaminoetilo (DMAEA\cdotMCQ) y (met)acrilamida o
cloruro de dialildimetil amonio y (met)acrilamida. Se ha
encontrado que los polímeros descritos anteriormente confieren
ventajas para uso en un procedimiento que genera aguas residuales
aceitosas. Específicamente, los polímeros de dispersión hidrófilos
de la invención muestran actividad mejorada con respecto a la
ruptura de emulsiones en comparación con el látex cuaternario de
cloruro de metilo DMAEA patrón comercial de la misma carga, y
también en comparación con polímeros de dispersión continuos en
agua, solubles en agua hidrófobos. El uso de estos floculantes
permite la eliminación de materiales en partículas sin la adición no
deseada de aceites y tensioactivos contenidos en los polímeros de
látex convencionales. Además, estos floculantes no requieren ningún
sistema invertidor y se pueden introducir en la corriente del
procedimiento usando equipo de alimentación sencillo. Látex se
define dentro de esta solicitud como un polímero de emulsión de agua
en aceite.
En lo que concierne a los monómeros de haluro de
dialil-N,N-dimetil amonio, un
ejemplo de un haluro específico es DAD-MAC (cloruro
de dialil dimetil amonio). Preferiblemente, la cantidad de cloruro
de dialil dimetil amonio presente en el copolímero está entre
aproximadamente un porcentaje en moles de 5 y aproximadamente un
porcentaje en moles de 30. Los haluros de
dialil-N,N-dimetil amonio,
especialmente cloruro de dialildimetil amonio son muy conocidos y
están comercialmente disponibles de diversas fuentes. Además de
cloruro, el contraión también puede ser bromuro, sulfato,
mono-hidrógeno fosfato y nitrato entre otros. Un
procedimiento para la preparación de DADMAC se detalla en la patente
de Estados Unidos Nº 4.151.202, cuya descripción se incorpora en lo
sucesivo mediante referencia en la presente memoria descriptiva.
Los ejemplos del monómero representado por la
fórmula I anterior incluyen sales como (met)acrilato de
dimetilaminoetilo, (met)acrilato de dietilaminoetilo,
(met)acrilamida de dimetilaminopropilo, (met)acrilato
de dimetilhidroxipropilo, y sales cuaternarias metiladas y etiladas.
Un ejemplo específico de una cuaternaria de (met)acrilato
aplicable es DMAEA\cdotMCQ (sal cuaternaria de cloruro de metilo
acrilato de dimetilaminoetilo). Preferiblemente, la cantidad de
DMAEA\cdotMCQ presente en el copolímero está entre aproximadamente
un porcentaje en moles de 0,1 y aproximadamente un porcentaje en
moles de 30. Las cuaternarias de (met)acrilato de
dialquilaminoalquilo, especialmente DMAEA\cdotMCQ están
comercialmente disponibles de diversas fuentes.
El término sal cuaternaria como se usa en la
presente memoria descriptiva contempla el uso de cualquier agente
cuaternizante convencional, como por ejemplo, cloruro de metilo,
bromuro de metilo, yoduro de metilo y sulfato de dimetilo.
La sal aniónica polivalente a incorporar en la
solución acuosa según la presente invención es adecuadamente un
sulfato, un fosfato o una mezcla de éstos. Las sales preferibles
incluyen sulfato amónico,sulfato sódico, sulfato magnésico, sulfato
de aluminio, hidrógeno fosfato amónico, hidrógeno fosfato sódico e
hidrógeno fosfato potásico. En la presente invención, estas sales se
pueden usar cada una como una solución acuosa de éstas que tiene una
concentración de un 15% o más.
Un polímero dispersante (también denominado
polímero estabilizador) está presente en la solución de sal aniónica
acuosa en la cual ocurre la polimerización de los monómeros
anteriores. El polímero dispersante es un polímero catiónico de
elevado peso molecular soluble en agua. El polímero dispersante es
preferiblemente soluble en la solución de sal acuosa anteriormente
mencionada. El polímero dispersante se usa preferiblemente en una
cantidad entre 1 y 10% en peso en función del peso total de los
monómeros. El polímero dispersante está compuesto por unidades de
monómero catiónico de haluro amónico dialil disustituido o
(met)acrilatos de
N,N-dialquil-aminoetilo y sus sales
cuaternarias. Preferiblemente, el % en moles residual es acrilamida
o metacrilamida. El peso molecular del dispersante está
preferiblemente en el intervalo de 10.000 a 10.000.000 Los
dispersantes preferidos son homopolímeros de cloruro de
dialildimetil amonio, sal cuaternaria de cloruro de metilo acrilato
de dimetilaminoetilo y sal cuaternaria de cloruro de metilo
metacrilato de dimetilaminoetilo. Según una realización de la
invención, un alcohol multifuncional como glicerina o
polietilenglicol es coexistente en el sistema de polimerización. La
deposición de las partículas finas se lleva a cabo sin problemas en
presencia de estos alcoholes.
Se describen procedimientos representativos de
los procedimientos para la síntesis de los polímeros de dispersión
hidrófilos en la patente de Estados Unidos Nº 5.750.034, cuya
descripción se incorpora por la presente mediante referencia. Para
las polimerizaciones, se puede emplear un agente usual que forma
radicales soluble en agua, pero se usan preferiblemente compuestos
azo solubles en agua como por ejemplo clorhidrato de
2,2'-azobis(2-amidinopropano)
y diclorhidrato de 2,2'-azobis
(2-(2-imidazolidin-2-il)propano).
Según una realización de la invención, se añade
un polímero germen antes del comienzo de la polimerización de los
monómeros anteriores con el fin de obtener una dispersión fina, o,
alternativamente, se forma in situ antes de la adición de más
monómero. El polímero germen es un polímero catiónico soluble en
agua insoluble en la solución acuosa de la sal de anión polivalente.
El polímero germen es preferiblemente un polímero preparado a partir
de la mezcla de monómero anterior mediante el procedimiento descrito
en la presente memoria descriptiva. Sin embargo, la composición de
monómero del polímero germen no necesita ser siempre igual a la del
polímero catiónico soluble en agua formado durante la
polimerización. Sin embargo, como el polímero soluble en agua
formado durante la polimerización, el polímero germen debe contener
al menos un porcentaje en moles de 1 de unidades de monómero
catiónico de sal cuaternaria de cloruro de metilo acrilato de
dimetilaminoetilo. Según una realización de la invención, el
polímero germen usado en una reacción de polimerización es el
polímero soluble en agua preparado en una reacción previa que usó la
misma mezcla de monómero.
Preferiblemente, el polímero de dispersión se
polimeriza a partir de acrilamida y un monómero catiónico que es sal
cuaternaria de cloruro de metilo acrilato de dimetilaminoetilo, y la
relación molar de acrilamida a sal cuaternaria de cloruro de metilo
acrilato de dimetilaminoetilo es de aproximadamente 95:5 a
aproximadamente 50:50; o el monómero catiónico también puede ser
cloruro de dialildimetil amonio y la relación molar de acrilamida a
cloruro de dialildimetil amonio es de aproximadamente 95:5 a
aproximadamente 50:50. El polímero de dispersión hidrófilo puede
tener una carga catiónica de aproximadamente 1% en moles y
aproximadamente 30% en moles.
Hemos descubierto que el carácter hidrófobo es
menos ventajoso para la demulsificación eficaz de aguas residuales
aceitosas. Por lo tanto, el uso de monómeros tales como acrilamidas
N-mono o -di-sustituidas en
cualquier cantidad, y sal cuaternaria de cloruro de bencilo
(met)acrilato de dimetilaminoetilo en una relación molar
mayor de un 5%, daría como resultado un polímero que tiene un grado
de carácter hidrófobo que le vuelve menos adecuado para los fines
descritos en la presente memoria descriptiva. Por contraste, los
polímeros de dispersión de la invención actual no tienen carácter
hidrófobo, ya que no contienen monómeros del tipo definido
anteriormente.
Además, también se pueden usar coagulantes
convencionales, floculantes convencionales, alumbre, o una
combinación de éstos como adjuntos con los polímeros de dispersión,
aunque debe enfatizarse que el polímero de dispersión no requiere
ningún adjunto para la optimización de la actividad.
Además, el intervalo de viscosidades intrínsecas
para los polímeros de dispersión hidrófilos de la invención puede
estar entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 15 dL/g.
Dependiendo de las condiciones en el procedimiento a tratar, la
dosificación puede estar dentro del intervalo entre aproximadamente
0,5 y aproximadamente 500 ppm. Las condiciones exacerbadas pueden
requerir una mayor dosificación.
Cuando la eliminación del aceite residual de las
emulsiones de aceite en agua se efectúa mediante un demulsionante
químico como el copolímero preparado más adelante en la presente
memoria descriptiva, el triturador de la emulsión se añade en la
zona de succión de la bomba de abastecimiento, o influente de la
unidad FAD. La cantidad efectiva variará, dependiendo de la
aplicación y tipos de aceites presentes. El aceite residual, como se
describe en la presente memoria descriptiva puede abarcar aceites
como lubricantes, grasa y sólidos dispersos entre otros como se
describe anteriormente. Parece que dependiendo del sistema
particular, se alcanzará una dosificación efectiva en grado máximo
en un cierto punto. Por encima de ese nivel de dosificación, el
polímero comienza a sobre tratar el sistema, lo que provoca un
descenso en la claridad de las aguas residuales.
Los siguientes ejemplos se representan para
describir las realizaciones y utilidades preferidas de la invención
y no intentan limitar la invención a menos que se indique lo
contrario en las reivindicaciones adjuntas a éstos.
Se usó la prueba de jarra para evaluar los
polímeros de dispersión hidrófilos como demulsionantes en unas aguas
residuales aceitosas (influente API) de una refinería. El
demulsionante a analizar se añadió a 100 ml de las aguas residuales
obtenidas de refinerías a las concentraciones deseadas y se mezcló
usando un agitador múltiple Phipps and Bird durante 2 minutos a 330
rpm y entonces se mezcló durante 3 minutos a 30 rpm. La solución se
dejó reposar entonces durante 2 minutos. Se extrajo entonces una
alícuota sub-natátil y se midió la turbidez del agua
usando un turbidímetro Hach ratio/xR. Los resultados de la prueba se
tabulan a continuación en la Tabla I-IV. Las
unidades de turbidez en todas las tablas son UNT. Un valor menor
indica que ha ocurrido mayor demulsificación. Con fines
comparativos, se midió la turbidez de las aguas residuales aceitosas
no tratadas a 400 UNT. El polímero C, representativo de los
polímeros de la invención actual se comparó con el polímero A, un
copolímero de dispersión hidrófobo y polímero B, la misma química
que el polímero C en la forma de un látex.
La medida de la relación de sustitución
encontrada en las Tablas I-IV es una indicación de
la eficacia del polímero, es decir, cuanta dosis se requiere para
obtener un cierto nivel de eficacia. La relación de sustitución de
un polímero experimental se calcula en referencia a un polímero
patrón. Por ejemplo, en la Tabla III, A es el polímero de dispersión
hidrófobo convencional poli(sal cuaternaria de cloruro de
bencilo acrilato de dimetilaminoetilo/acrilamida) y C es el polímero
de la invención actual, un polímero de dispersión hidrófilo
poli(sal cuaternaria de cloruro de metilo acrilato de
dimetilaminoetilo/acrilamida). El nivel de eficacia seleccionado es
una turbidez de 46 UNT, que es la menor turbidez lograda. La dosis
del polímero A para lograr esta turbidez es 10 ppm mientras que la
de C es 6 ppm. La relación de sustitución es por lo tanto 6/10 =
0,6, lo que ilustraría que el polímero C proporciona inesperadamente
superiores resultados.
La tabla I muestra una comparación del polímero
de dispersión C, representativo de los nuevos polímeros descritos en
la presente memoria descriptiva frente a copolímero de látex B de la
misma química que el polímero de dispersión hidrófilo C y frente al
polímero de dispersión hidrófobo A. C da como resultado una mayor
reducción de la turbidez en dosificaciones menores que los otros
polímeros. Por lo tanto, los polímeros de dispersión hidrófilos
descritos en la presente memoria descriptiva representan un avance
significativo en la tecnología de demulsificación ya que se pueden
usar eficazmente en bajas dosificaciones.
| Tratamiento | |||
| Dosis^{1} (ppm) | A^{2} | B^{3} | C^{4} |
| 1 | 65,7 | 70,2 | 52 |
| 2 | 54,9 | 54 | 36,4 |
| 3 | 34 | 46,4 | 32,1 |
| 4 | 26,6 | 40,9 | 27,9 |
| RS^{5} | 1 | - | 0,7 |
1 = en una base de activos
igual
2 = copolímero de dispersión hidrófobo
poli(DMAEA\cdotBCQ/AcAm), relación molar 10/90, IVI =
15-20 dL/g medido a una concentración de 0,045% de
polímero en NaNO_{3} 0,25 M, disponible de Nalco Chemical Co, de
Naperville, IL.
3 = polímero de látex
poli(DMAEA\cdotMCQ/AcAm), relación molar 10/90, IVI =
13-21 dL/g medido a una concentración de 0,045% de
polímero en NaNO_{3} 1 M, disponible de Nalco Chemical Co, de
Naperville, IL.
4 = copolímero de dispersión hidrófilo
poli(DMAEA\cdotMCQ/AcAm), relación molar 10/90, IVI =
15-20 dL/g medido a una concentración de 0,045% de
polímero en NaNO_{3} 1 M, disponible de Nalco Chemical Co, de
Naperville, IL.
5 = relación de sustitución
La Tabla II proporciona una comparación del
polímero de dispersión hidrófilo C, representativo de los polímeros
descritos en la presente memoria descriptiva frente al polímero A en
una corriente de aguas residuales diferente de la que se demulsionó
para proporcionar los resultados de la Tabla I, que tiene el mismo
IVI y relación molar de acrilamida, a menores dosificaciones y en
dosificaciones graduales más pequeñas que en la tabla I. Esta Tabla
también ilustra que los polímeros de dispersión hidrófilos son
superiores en la reducción de la turbidez que los polímeros de
dispersión hidrófobos, ya que se puede usar menos para lograr la
demulsificación.
| Tratamiento | ||
| Dosis^{1} (ppm) | A^{2} | C^{4} |
| 0,5 | 135 | 117 |
| 1 | 86 | 53 |
| 1,5 | 59 | 46 |
| 2 | 56 | 37 |
| 2,5 | 34 | 34 |
| RS^{5} | 1 | 0,8 |
1 = en una base de activos
igual
2 = copolímero de dispersión hidrófobo
poli(DMAEA\cdotBCQ/AcAm), relación molar 10/90, IVI =
15-20 dL/g medido a una concentración de 0,045% de
polímero en NaNO_{3} 0,25 M, disponible de Nalco Chemical Co, de
Naperville, IL.
4 = copolímero de dispersión hidrófilo
poli(DMAEA\cdotMCQ/AcAm), relación molar 10/90, IVI =
15-20 dL/g medido a una concentración de 0,045% de
polímero en NaNO_{3} 1 M, disponible de Nalco Chemical Co, de
Naperville, IL.
5 = relación de sustitución
La tabla III demuestra la mejora en la eficacia
de los polímeros de tipo C sobre los polímeros de tipo A en una
tercera corriente de aguas residuales. La tendencia general de
eficacia mejorada también es evidente aquí. Por lo tanto, las
Tablas I-III muestran que en diversas corrientes de
aguas residuales, se preferirían los nuevos polímeros de tipo C para
la ruptura de una emulsión, ya que se requeriría una menor
dosificación.
| Tratamiento | ||
| Dosis^{1} (ppm) | A^{2} | C^{4} |
| 2 | 93 | 91 |
| 4 | 75 | 67 |
| 6 | 66 | 45 |
| 8 | 50 | 43 |
| 10 | 46 | 47 |
| RS^{5} | 1 | 0,6 |
1 = en una base de activos
igual
2 = copolímero de dispersión hidrófobo
poli(DMAEA\cdotBCQ/AcAm), relación molar 10/90, IVI =
15-20 dL/g medido a una concentración de 0,045% de
polímeroen NaNO_{3} 0,25 M, disponible de Nalco Chemical Co, de
Naperville, IL.
4 = copolímero de dispersión hidrófilo
poli(DMAEA\cdotMCQ/AcAm), relación molar 10/90, IVI =
15-20 dL/g medido a una concentración de 0,045% de
polímero en NaNO_{3} 1 M, disponible de Nalco Chemical Co, de
Naperville, IL.
5 = relación de sustitución
La tabla IV ilustra los resultados para otro tipo
de polímero D, de dispersión hidrófilo, poli(cloruro de
dialildimetil amonio/acrilamida), en comparación con un polímero E
de látex polimerizado a partir de los mismos componentes monoméricos
de las mismas relaciones molares. D es más efectivo a menores
dosificaciones que E.
| Tratamiento | ||
| Dosis^{1} (ppm) | D^{5} | E^{6} |
| 4 | 59,7 | - |
| 5 | 51 | 60,6 |
| 6 | 49 | 58,1 |
| 7 | 54,9 | 49,8 |
| 8 | - | 62 |
| 9 | - | 78,6 |
\newpage
(Tabla IV
continuación)
| Tratamiento | ||
| Dosis^{1} (ppm) | D^{5} | E^{6} |
| 10 | 65 | - |
| RS | 0,79 | 1 |
1 = en una base de activos
igual
5 = copolímero de dispersión hidrófilo
poli(DADMAC/AcAm), relación en peso 50/50, IVI =
4-6 dL/g medido a una concentración de 0,045% de
polímero en NaNO_{3} 1 M, disponible de Nalco Chemical Co, de
Naperville, IL.
6 = copolímero de látex
poli(DADMAC/AcAm), relación en peso 50/50, IVI =
4-6 dL/g medido a una concentración de 0,045% de
polímero en NaNO_{3} 1 M, disponible de Nalco Chemical Co, de
Naperville, IL.
Se pueden hacer cambios en la composición,
funcionamiento y disposición del procedimiento de la presente
invención descrito en la presente memoria descriptiva sin alejarse
del concepto y alcance de la invención tal como se define en las
siguientes reivindicaciones.
Claims (6)
1. Un procedimiento para romper una emulsión de
aceite en agua que comprende las etapas de:
a) añadir entre 0,5 ppm y 500 ppm en peso de un
copolímero de dispersión hidrófilo soluble en agua a la emulsión, en
la que dicho copolímero soluble en agua se forma en condiciones de
polimerización de formación de radicales libres en un medio que
contiene agua, los monómeros, un polímero estabilizador y una
solución de sal aniónica acuosa, y en la que dicho copolímero
soluble en agua se forma a partir de la polimerización de
i. acrilamida o metacrilamida; y
ii. un monómero catiónico seleccionado del grupo
formado por:
haluros de
dialil-N,N-dimetil amonio,
y monómeros de fórmula I
en la que R_{1} se selecciona del grupo
formado por hidrógeno y grupos metilo, R_{2} y R_{3} se
seleccionan del grupo formado por grupos alquilo C_{1} y alquilo
C_{2}; R_{4} se selecciona del grupo formado por hidrógeno,
grupos alquilo C_{1} y alquilo C_{2}; A se selecciona del grupo
formado por un átomo de oxígeno y NH; B se selecciona del grupo
formado por grupos alquilo C_{2}, alquilo C_{3} y alquilo
C_{4} y X^{-} es un contraión aniónico en el que la relación
molar de acrilamida o metacrilamida a monómero catiónico está entre
95:5 y 50:50 para formar una fase de aceite y una fase de agua;
y
b) recuperar dicha fase de agua.
2. El procedimiento de la reivindicación 1 en el
que dichos monómeros de fórmula I se seleccionan del grupo formado
por sal cuaternaria de cloruro de metiloacrilato de
dimetilaminoetilo y sal cuaternaria de cloruro de metilo metacrilato
de dimetilaminoetilo.
3. El procedimiento de la reivindicación 2 en el
que dicho monómero de fórmula I es sal cuaternaria de cloruro de
metilo acrilato de dimetilaminoetilo.
4. El procedimiento de la reivindicación 1 en el
que dicho monómero catiónico es cloruro de dialildimetil amonio.
5. El procedimiento de la reivindicación 1 en el
que el copolímero de dispersión soluble en agua se forma a partir de
la polimerización de acrilamida y sal cuaternaria de cloruro de
metilo acrilato de dimetilaminoetilo en una relación molar de
acrilamida a sal cuaternaria de cloruro de metilo acrilato de
dimetilaminoetilo de 90:10 y tiene un IVI de entre 15 a 20 dL/g en
una concentración de polímero de 0,045 por ciento en NaNO_{3} 1
M.
6. El procedimiento de la reivindicación 1 en el
que el copolímero de dispersión soluble en agua se forma a partir de
la polimerización de acrilamida y cloruro de dialildimetil amonio en
una relación ponderal de acrilamida a cloruro de dialildimetil
amonio de 50:50 y tiene un IVI de entre 4 a 6 dL/g en una
concentración de polímero de 0,045 por ciento en NaNO_{3} 1 M.
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