FI57735C - Anvaendning av anjoniska derivat av galaktomannangummi som flockningsmedel vid vattenrening - Google Patents

Description

G3CT γβΊ ««kwwlutusjulkaisu ^nn-ic ygrg W WutlAggningsskrift 5 ' rob C Patentti oy2nn-:-tty 10 10 1930 •Jffä Patent meddelat (51) K».ik.Va3 C 02 F 1/56 // B 01 D 21/01, C 08 B 37/00 SUOMI—»FINLAND φ) PmiiiicMi·^—Ρβ*·βι«Μ*ΐ 2577/73 (22) Htk«wltpHvl—Aiwttknlnpdn l6.08.73 (23) AlkupIlY»—GIWgh*t»dig 16.08.73

(41) Tullut Julktouksl — Blhrtt affmtlig 03.07.7U

htmttl· j* r*kl»t*rlh»IIItllt /444 Nlhtivftk*l|Mnon j« laiuLlulkalwn pvm. —

Patent· och r*gi*t«rftyr*l*en ' AmMcm uttagd och utUkrtftun puMleurud 30.06.80 (32)(33)(31) Pyy*·»? utuetkuu*—Baglrt prtorltut Q2.01.73 USA(US) 320U09 (71) Henkel Corporation, Minneapolis, Minnesota, USA(US) (72) Fritz MK Werdouschegg, St. Paul, Minnesota, USA(US) (7U) Berggren Oy Ab (5U) Galsktomannaanikumin anionisten johdannaisten käyttö flokkaus-aineena veden puhdistuksessa - Användnihg av anjoniska derivat av galaktomannangimmii som flockningsmedel vid vattenrening Tämä keksintö koskee menetelmää veden puhdistamiseksi; tarkemmin sanottuna keksintö koskee menetelmää poistaa orgaaniset aineet vedestä käyttäen galaktomannaanilimojen anionisia derivaat-teja.

Tuore vesi joista, virroista, järvistä, lammikoista, vesialtaista, kaivoista jne. sisältää yleensä kasvien hajoamistuotteita joko kiinteässä, kolloidisessa tai liuenneessa muodossa.

Sitä paitsi nämä vedet oivat olla saastuneita kaikentyyppisillä jätevesillä, kuten asumajätevesillä ja sellu-, paperi- ja kartonkitehtaiden jätevesillä jne. Sen lisäksi ne voivat ottaa orgaanista ainetta luonnollisesta ympäristöstään. Näissä vesissä olevat orgaaniset aineet voivat joissain tapauksissa olla värillisiä yhdisteitä. Värilliset orgaaniset aineet eivät ole väriaineita sinänsä. Tuore-, joki- tai jätevedessä ne ovat saasteita. Tuore-veden puhdistuksessa on päämääränä poistaa kiinteät aineet, väri ja sameus. Puhdistettaessa poistovesiä, so. teollisuuslaitosten varsinaisia jätevesiä, on päämääränä poistaa väri, sameus, sus-pendoituneet kiinteät aineet sekä vähentää biologista hapentarvetta .

Vedessä tavattavan orgaanisen aineen luonne ja reaktiokyky vaihtelee suuresti. Sitä paitsi määrätyn tyyppinen orgaaninen aine on poistettavissa 2 57735 vain määrätyllä poistomenetelmällä. Yleensä on veden saastumisen synty kussakin erikoistapauksessa tuntematon. Näin ollen tehokas käsittelymenetelmä määritetään pääasiassa kokeellisesti. Ensimmäinen vaihe vedenpuhdistuksessa on tavallisesti aikaansaada saastuttavan aineen koaguloituminen. Aineen koaguloituminen voidaan aloittaa lisäämällä useampivalenssista kationia Z-potentiaalin neutraloimiseksi. Z-potentiaali on sähkövaraus partikkelin ja suspensioaineen välisessä rajakerroksessa ja se liittyy samalla tavalla varautuneitten partikkelien poistovoimiin. Kun Z-potentiaali on neutraloitu, lisätään flokkulaatioainetta koaguloituneen aineen agglomeraation helpottamiseksi. Ennestään käytettyjä flokkulaatioaineita ovat kationiset, ei-ioniset ja anioniset polymeerit. Jotkut suspendoituneet tai liuenneet aineet vaativat kationisia polymeerejä, mutta eivät anionisia, ja jotkut aineet taas päinvastoin. Ei-ionisia polymeerejä käytetään taas yleensä liittämisaineina aikaansaataessa suuria kasaantuneita flokkeja.

Plokkulaatioaineina käytetään yleisesti akryyliamidin ja akryy-lihapon anionisia kopolymeerejä, akryyliamidien kationisia kopolymee-rejä ja ei-ionisia polyakryyliamideja. Lisäksi tähän tarkoitukseen on käytetty galaktomannaanilimoja, jotka ovat luonteeltaan ei-ionisia luonnon polymeerejä sekä galaktomannaanien kvaternäärisiä derivaattoja, jotka ovat kationisia.

Anionisten polymeerien joukossa ovat suosituimpia olleet ak-ryylihapon ja akryyliamidin suurimolekyyliset kopolymeerit sekä akryyliamidin osittain hydrolysoidut polymeerit, koska ne ovat osoittaneet käytännössä riittävän voimakasta flokkulaatio-ominaisuutta. Polyakryyliamidi-perustaiset anioniset polymeerit ja muut anioniset polymeerit ovat kuitenkin osoittaneet tätä ennen erään suuren heikkouden. Kun ne muodostavat flokin veden lämpötilan ollessa 12°C, flokin sedimentoitumisnopeus on näissä lämpötiloissa erittäin pieni. Kokemus on osoittanut, että lisättäessä käytetyn flokkulaatioaineen määrää laskeutumisnopeus ei lisäänny alemmissa lämpötiloissa. Tämä flokin laskeutumiskyvyn puute alle 12°C lämpötiloissa muodostaa monia probleemoja veden käsittelyssä kylmissä ilmanaloissa, koska useimmiten käsiteltävän veden lämpötila on rajoissa 0°C - 10°C. Nyt on huomattu, että galaktomannaanilimojen anioniset derivaatat muodostavat helposti laskeutuvan flokin lämpötiloissa 0°-12°C ja ne ovat teholtaan vertailukelpoisia myös korkeammissa lämpötiloissa käytettävien anionisten polymeerien kanssa.

Galaktomannaanilimojen anioniset derivaatat käsittävät galaktomannaanien karboksialkyylieettereitä ja galaktomannaanien 3 57735 karboksialkyloitujen hydroksialkyylieettereitä, joissa saattaa olla jäännöksenä reagoimattomia ei-ionisia substituutioryhmiä. Tässä käytetty termi "galaktomannaani" käsittää yleisen poly-sakkaridiluokan, johon sisältyy sekä galaktoosi- että mannoosi-yksiköt. Galaktomannaaneja löytyy tavallisesti sellaisten palko-kasvien siemenien sisäosista kuin johanneksenleipäpuu.

On myös tunnettua käyttää tärkkelyksen, kuten guarkumin, ja alkalimetallialuminaatin yhdistelmää, joko sellaisenaan tai yhdessä karboksimetyyliselluloosan kanssa, koaguloimisapuaineena, kun koaguloimisaineena käytetään alunaa tai ferrisulfaattia. Nä- - mä apuaineet ovat käyttökelpoisia kylmässä vedessä. On kuitenkin osoittautunut, että ilman alkalimetallialuminaattia guarkumi yksin tai yhdessä karboksimetyyliselluloosan kanssa on tehoton koaguloimisapuaineena.

Oalaktomannaanilimojen karboksialkyylieettereitä voidaan valmistaa käyttäen USA-patentissa n:o 2 520 161 esitettyjä halo-geenirasvahappojen suoloja. Tällä menetelmällä valmistettujen ga-laktomannaanien karboksialkyylieettereitten korkein substituutio-aste on tavallisesti n. 0,5. Yllämainitulla substituutioasteella tarkoitetaan karboksialkyylieetteriryhmien keskimääräistä substituutiota anhydridistä sakkaridiyksikköä kohti. Yllämainitussa julkaisussa esitettynä guar-kumin anhydridisenä sakkaridiyksikkö-nä pidettiin kahta mannoosi- ja yhtä galaktoosiyksikköä. Johan-neksenleipäpuun anhydridi-perussakkaridiyksikkö käsittää neljä mannoosiyksikköä ja yhden galaktoosiyksikön ja Tara-puun perus-sakkaridiyksikkö seitsemän mannoosiyksikköä ja neljä galaktoosiyksikköä. Tässä käytetty termi "moolisuhde" viittaa niitten moolien lukumäärään substituoivaa reagoivaa ainetta, joka reagoi anhydridisen sakkaridiyksikön kanssa. Substituoivissa reagens- - seissa, kuten alkyleenioksidissa, on rakenteessa substituutio-puolet, joihin halogeenirasvahappomolekyyli tai muu alkyleeni-oksidi voi kiinnittyä. Koska moolisuhde on paljon helpompi mitata kuin substituutioaste, kuvataan flokkulaatioaineina käytetyt galaktomannaanin karboksialkyylieetterit ja karboksyloidut hyd-roksialkyylieetterit keksinnössä moolisuhteen perusteella.

Galaktomannaanilimojen karboksialkyylieettereitä, joiden substituutioaste on suurempi kuin 0,5, voidaan valmistaa seuraa-valla tavalla. Sata osaa galaktomannaanilimaa sekoitetaan alkali-metallihydroksidin, sopivimmin natriumhydroksin, vesiliuoksen kanssa, jota lisätään 20-65, sopivimmin 38-46 osaa 73 % liuok- 4 57735 sena. Kaikki osat ovat paino-osia. Natriumhydroksidin lisäys suoritetaan tipoittain 10 minuutin aikana. Hydroksidin lisäämisen jälkeen seosta sekoitetaan 10 min huoneenlämpötilassa. Sen jälkeen sekoitetaan 25-190, sopivimmin 90-110, osaa kuivaajauhemaista halogeenirasvahappoa tai halogeenirasvahapon suolaa seokseen ja sitä kuumennetaan jonkin aikaa. Lämpötila ja aika vaihtele-vat, kuten huoneenlämpötilassa 1 päivä, mutta sopivimmin käytetään lämpötilaa 50-60°C ja 2-3 tunnin aikaa. Jos käytetään liikaa vettä, tuote sulautuu viskoottiseksi taikinaksi, jota ei voida helposti käsitellä. Reaktion kuluttua loppuun voidaan 57735 lisätä orgaanista happoa lopullisen pH:n säätämiseksi. Reagoinut tuote kuivataan kunnes kosteuspitoisuus on pienempi kuin 15 % ja se jauhetaan sitten, niin että se menee 50 meshrin seulan läpi. Varsinaista substituutioastetta säädetään käytettyjen reagenssien määrällä. Sopivia halogeenirasvahappoja ovat kloorietikkahappo, klooripropioni-happo ja kloorimaitohappo tai näiden happojen suolat. Halogeenirasva-happojen rasvahappoketjussa saattaa olla 2-4 hiiliatomia.

Galaktomannaanilimojen karboksialkyloituja hydroksialkyylejä tehdään pääasiassa antamalla galaktomannaanin ensin reagoida alkylee-nioksidin kanssa ja antamalla sitten tuloksena olevan hydroksialkyyli-„ galaktomannaanin reagoida halogeenirasvahapon kanssa. Käyttökelpoisissa alkyleenioksideissa on 2-8 hiiliatomia. Tavallisesti oksiraaniryhmä on pääteasemassa oleva viereinen epoksiryhmä. Tällaisia alkyleeni-oksideja voidaan esittää seuraavalla rakennekaavalla:

H H I I

R - C - C - H

\ / 0 missä R on vetyryhmä tai alkyyliryhmä, jossa on 1-6 hiiliatomia. R on sopivimmin metyyli, kuten propyleenioksidissa. R voi myös kuitenkin olla etyyli, propyyli, butyyli, amyyli, heksyyli tms.

Hydroksialkyylieettereitä valmistetaan pääasiassa antamalla galaktomannaaniliman reagoida alkyleenioksidin kanssa alkaalisen katalyytin läsnäollessa. Kaupallinen galaktomannaanilima sisältää tavallisesti 8-15 paino-$ vettä. Yksinkertaisuuden vuoksi hydroksi-alkyylieetterin valmistus kuvataan seuraavassa viittaamalla galakto-mannaanilimaan ja propyleenioksidiin,jolloin saadaan galaktomannaanin hydroksipropyylieetteriä. Reaktionopeus on riippuvainen katalyytistä, propyleenioksidin konsentraatiosta ja lämpötilasta. Huoneen lämpö-" tilaa korkeammat lämpötilat vaativat tavallisesti painelaitteita.

Keskimääräinen reaktiosaalis on 60-90 %.

Kuten osoitettiin, alkyleenioksidin reaktio galaktomannaaniliman kanssa voidaan suorittaa huoneen lämpötilassa tai korkeammissa lämpötiloissa. Huoneen lämpötilassa reaktio on suhteellisen hidas. Tavallinen lämpötila-alue on 17-100°C. Vaikka korkeampia lämpötiloja saatetaan käyttää, siitä ei yleensä ole mitään hyötyä ja korkeammalla lämpötilalla saattaa olla haitallinen vaikutus lopullisen tuotteen väriin. Jos käytetään muita kuin huoneen lämpötiloja, ovat ne yleensä välillä 50-100°C. Reaktio suoritetaan käyttäen alkaalista katalyyttiä. Tällaisia ovat tavallisesti alkaalinen metalli- tai 57735 alkaalinen maametallihydroksidi kuten natrium-, kalium- tai kalsium-hydroksidi. Ammoniakkia voidaan myös käyttää. Mitään erikoisetuja ei kuitenkaan saavuteta käyttämällä vieraampia emäksisiä tai alkaa-lisia katalyyttejä kuin natriumhydroksidi, joka on tunnetuin saatavissa oleva alkaalinen katalyytti. Vain pieniä määriä katalyyttiä tarvitsee käyttää. Näin ollen ei tavallisesti ole tarpeen ylittää 10 %:a. galaktomannaaniliman painomäärästä. Sopivin määrä on 0,1-5 % galaktomannaanin painosta. Hydroksialkyylieetterin valmistuksessa käytetty paine ei ole kriittinen. Hitaimmissa olosuhteissa tarvitaan aina 100 tunnin aikoja. Tavallisesti tarvitaan ainakin yksi tunti, vaikka tietyissä olosuhteissa voidaan käyttää pienempiä aikoja.

Kun galaktomannaaniliman reaktio alkyleenioksidin kanssa on loppunut voidaan tuloksena oleva hydroksialkyylituote mahdollisesti kuivata pesten tai ilman pesua ja sen pH säädetään orgaanisilla tai mineraalihapoilla.

Valmistettaessa karboksialkyloitua hydroksialkyyligalakto-mannaanilimaa ei ole tarpeen käyttää yllämainittua mahdollista kui-vausmenettelyä. Reagoineen hydroksialkyyligalaktomannaarin voidaan antaa reagoida suoraan halogeenirasvahapon tai sen suolan kanssa. Sopivat halogeenirasvahapot sisältävät 2-4 hiiliatomia rasvahappoketjussa. Happoja käytetään sopivimmin niiden alkalimetallisuolojen muodossa. Sellaisina on sopivaa käyttää natriumsuoloja. NatriumkDooriasetaatti on erikoisen sopiva. Halogeenirasvahapon reaktio suoritetaan käyttäen alkali-metallihydroksidia reaktion aloittajana, joka jo on läsnä edellisestä reaktiosta. Halogeenirasvahappoa käytetään 5-190 osaa, sopivimmin 90-110 osaa, 100 osaa kohti galaktomannaanin painosta. Reaktiolämpötila ja -aika ovat erilaiset, kuten huoneen lämpötilassa yksi päivä, mutta sopivimmin 50-60°C:ssa muutamia tunteja, so. 1-5 tuntia.

Keksinnön mukaisessa vedenpuhdistusprosessissa lisätään ensin kolmevalenssinen metallisuola veteen ja sen jälkeen galaktomannaaniliman anioniderivaatta. Tavallisesti kolmivalenssinen metallisuola ja anioninen galaktomannaaniliman derivaatta lisätään laimeina liuoksina. Puhdistusprosessissa vettä sekoitetaan hiukan, jotta puhdistusaineet jakautuisivat tasaisesti.

Vedessä olevan orgaanisen aineen koaguloiminen aloitetaan lisäämällä liukenevaa kolmivalenssista metallisuolaa. Sopivimpia ovat alumiinisuolat ja sopivin on teollinen aluna tai alumiinisulfaat-ti. Perrisuoloja, sopivimmin kloridia tai sulfaattia voidaan käyttää, kun veden jäännösraudalla ei ole merkitystä. Kolmivalenssisen metalli-ionin konsentraatio, mikä tarvitaan koaguloimaan orgaaniset 57735 aineet, riippuvat pH:sta, johtokyvystä ja Z-potentiaalista vedessä.

Kun Z-potentiaali on neutraloitu, orgaaninen aine koaguloituu. Riippuen ylläolevista tekijöistä kolmivalenssisen metalli-ionin konsentraa-tio, joka riittää koaguloitumisen aikaansaamiseksi, voi olla niin pieni kuin 1 osa miljoonaa paino-osaa kohti määrään, joka ylittää 1000 osaa miljoonaa paino-osaa kohti. Useimmissa tapauksissa riittää kolmivalenssisen metallisuolan konsentraatio, joka on 20-50 osaa miljoonaa paino-osaa kohti, aloittamaan koaguloitumisen. Kun puhdistusprosessissa käytetään vain kolmivalenssista metallisuolaa, muodostuu flokki tavallisesti heikosti ja sillä on pieni laskeutumistaipu-mus. Tyypillinen esimerkki tällaisesta flokista on esitetty esimerkissä I. Kuten helposti huomataan, tämäntyyppinen flokki ei ole hyväksyttävä tai käytännössä tehokas vedenpuhdistuksessa.

^ Kun kolmivalenssinen metalli-ioni neutraloi vesisysteemin Z- potentiaalin, vaikuttaa galaktomannaaniliman anioniset derivaatat neutraloituun orgaaniseen aineeseen muodostaen suurempia kasaumia, jotka ovat helposti poistettavissa. Galaktomannaaniliman anionisia derivaattoja voidaan käyttää konsentraatioissa 0,25-100 osaa miljoonaa paino-osaa kohti. Tuorevedelle on edullinen konsentraatio 0,25-50 miljoonasosaa ja poistovedelle 1-100 miljoonasosaa. Poistovedelle on sopivampi konsentraatio 1-15 miljoonasosaa ja kaikkein sopivin 0,5-5 miljoonasosaa. Galaktomannaanien karboksialkyylieetterien substituu-tioasteet vaihtelevat 0,02:sta 2,Oraan. Moolisuhde on tavallisesti 0,2-2,0. Galaktomannaanien karboksyloitujen hydroksialkyylieetterien substituutioaste voi kokonaisuudessaan olla 0,2-2,0 karboksialkyyli- ja hydroksialkyyliryhmille. Moolisuhde kaikissa tapauksissa voi olla n. 0,2-2. Edullinen flokki on riittävän tiheä, yhtenäinen ja kompakti, niin että se voidaan nopeasti poistaa laskeuttamalla, vaahdottamalla, suodattamalla tai käyttäen keskipakovoimaa. Toivottavaa on myös se, että flokki laskeutuu alhaisessa lämpötilassa, so. 0-12°C:ssa. Tämä ominaisuus on tähän asti puuttunut puhdistettaessa vettä flokkulaa-tiota käyttäen. Plokin nopeata muodostumista, sen koheesioluonnet-ta ja alhaisessa lämpötilassa laskeutumista, mitkä saadaan aikaan käytettäessä galaktomannaaniliman anionisia derivaattoja, kuvataan esimerkeissä II ja III. Samoin kuvataan käytännön flokkulaatiokä-sittely käyttäen kaupallista anionista polyakryyliamidiflokkulaatio-ainetta. Kuten helposti nähdään, galaktomannaaniliman anionisilla derivaatoilla aikaansaatu flokki laskeutui nopeammin alhaisissa lämpötiloissa kuin anionisella polyakryyliamidilla aikaansaatu flokki.

8 57735

Esimerkki I

Tämä esimerkki kuvaa vaikutusta, joka saadaan lisättäessä erilaisia galaktomannaanien anionisia karboksialkyylieettereitä flokkulaatioaineina vesinäytteisiin, jotka oli otettu vesijohtoveden käsittelylaitoksesta. Veden lämpötila oli 9°C ja pH 6,3. Seu-raavia keksintöä edustavia polymeerejä käytettiin:

Polymeeri A - galaktomannaanipolysakkaridin (guar-kumin jyvän ytimestä) karboksimetyylihydroksipropyylieetteri, jonka substituution karboksimetyylimoolisuhde oli 0,25 ja hydroksipropyylimoolisuhde oli 0,5

Polymeeri B - galaktomannaanipolysakkaridin (guar-kumin jyvän ytimes- -tä) karboksietyylieetteri, jonka substituution moo-lisuhde oli 0,75·

Polymeeri C - galaktomannaanipolysakkaridin (guar-kumin jyvän ytimestä) karboksimetyylieetteri, jonka moolisuhde substituutiossa oli 0,2.

Koetusmenettely oli seuraava:

Kuutta 1000 millilitran vesinäytettä sekoitettiin läpikotaisin käyttäen moninopeuksista laboratoriosekoitinta, joka toimi kierros-luvulla 100 r/min, jolloin suspensoituneen kiinteän aineen jakautuminen oli tasaista. Kuhunkin näytteeseen lisättiin alunaa määrä, että saatiin taulukossa 1 esitetyt konsentraatiot. Flokkulaatioaineet lisättiin 30 sekuntia alunalisäyksen jälkeen. Tällöin huomattiin välittömästi muodostuvan flokki. Vesinäytteitten sekoittamista jatkettiin yksi minuutti kierrosnopeudella 100 r/min. Sekoittamista jatkettiin sitten 3 minuuttia kierrosnopeudella 50 r/min ja sitten 4 minuuttia kierrosnopeudella 20 r/min. Sekoitettaessa kierrosnopeuk-silla 50 ja 20 r/min flokkipartikkelien koko arvioitiin silmämääräisesti millimetreinä. Näytteitten annettiin sitten seistä kahdenkymmenen minuutin ajan. Hetkellä, jolloin sekoitinterät nostettiin näytteistä, mitattiin aika sekunneissa siihen hetkeen, kun flokki alkoi laskeutua. 20 minuutin asettumisajan jälkeen pinnalla oleva neste imettiin erillisiin säiliöihin värin arvioimista varten. Värin arviointi tehtiin käyttäen American Public Health Associationin menetelmää C1-64T. Tässä menetelmässä verrataan silmämääräisesti vesinäytteitä APHA-platinakobolttistandardeihin ja määritetään vastaavat koboltti-platina konsentraatiot miljoonasosina. Tulokset on esitetty taulukossa 1.

9 1 ' 0 3 I I Cd ·Η

3 Ρ ·Η ·Η »r-j Φ C Π Π 7 C

•η 3//00 •Η X I I CÖ W X ci Sh CÖ

βϋ W3· J-VO Ο ·£ 6 3 ο ·Η CÖ 4J

1)0 «I Λ Λ «I VO Φ ϋ^*!ΐ0^0 ο ·Η Η Ο Ο Ο Ο ro Ο - Ο, «μ Λ ' ' ' cm LO Ο 3 Λ Μ ·Η •Η , 3·Ρ ΙΡ'ΗΗΛ

•H id I im O J3 P Sh *H i—I »H

G X cm.=t -·> VO Λ g 0) rt cd ra O φ o «* ** o O ro ·Η £ ä λ ·η ti O *> -HHOO.A Φ CM CM D.«m ,3 aa ip 33 "ö ·η o op “I o “1 t -S -äö * v 'S5g 1-10 i i i cd i •H O 3 ·Η »H *r-j i—I CÖ

•H X I I 3 p JsJ o CÖ *H

β ,¾ cm ·=τ -¾- Ό O J3 P w X cö ti ro f-_ ΦΟ *> ·* Λ Λ VP Cd Φ O ·Η Sh ·Η

LO *H r-l O O O O rO ·Η ε Ari Ai CO ·Η H

O " ft<M ω

CM t°i , , L

•H I I ·Η

.Ηϋ O 3 ·Η H

ro βϋι i 3 P Φ (Ö H cö

" Φ O CM -=J- -=T CO O Λ P X Ή cd *H

q n •HHnnnnVO CÖ tl Sh W

cm h α<ρ o o o o ^ s CQ| Φ X P Ή LO I ^ ro »H -H CM -a· ·Η O ·Η Ολ φ φ ·* ·» Φ γΗΦ HO O O v .

cd 1 p

O ·Η I

•h i 3 3 β φ xd xd

•H X I I E S Ä P *H Ä >ί P

o -3- fi Ad -=r co ·=τ O ·Η ® 5 ‘m cm * ΦΟ *> - ««ΦΡ0 '71 2 5 Φ H »rl H OO COCÖtTl ® E ÄÄ £h *** , I g O 0 3

H < I I I IE«333P

O O -=r \o ·=τ-=r o ·Η ·· -Cp AC p Q OJ *% «IA «I «V A (1) 4-5 O -P w X H OOOHOfOK) cd O *H g ·Η ε 3 3 EH φ S <l> 3 -H -H 3 0 0 3 cd -H -=! CAI CÄ βϋ 3 d 3 p p-ι φ a Φ O Φ O Φ O *H 4-5 »C 4-5

H ·γΗΗ·ΗΗ·ΗΗΦ p S

α«Μ Ρι<Η 'Jj | *jjj E

•H 2 =* •rl X I I _ 3 t?

β ^ -=r co ^r-a- O O ÄP

| φ O * A VO i“» Co " H LH ·ΗΗ000ΗΚ\ V/ ^ 6 •H H ft«M A ® cd ‘ t -H S - φ e x i _ 2 - >0 I ·Η Φ O CM Ό O p 33

CM Φ ·Η H « - LO H HP

- a<p o o ^ v p λ ·π cd

Λ Φ E

β cö co Φ cd cd β Φ o C ·ΗΑΙ I 2 O O X r-t C « W ’d ra o oal ο·η e e »e o » cd -3 cd *i-j h-o 3 E 3-H 3·η 3·η C o

Φ e H «M p ^ PE PE φ E g rH

H O ·Η xd ·Η Sh ·Η ^ ·Η ^ O. 3 ° *Η >» OE craotiO^otiOP i? XÖ--5 ΦΟ Aio Alt Alt CP ·Η e β H « Φ·ΗΦ·ΗΦΦΦΦΜΦΦ E Φ •H ·Η ·Η βφ »A Μ·Η ΒΉ ·Η » β , £ t, E tn 3” ^ iiEeded-H S _

Φ Φ PE CO C C 3 _ X

Φ *>Φ (0 £ ·Η Ο ·Η Ο Ή Ο Ρ <ί ·Η W Ρ Η ε cd ε ο εη ειο εcm 3 m cd > 3« >J C >3 cd Ό O ^ c»\ /¾ 3 CQ φβ

H 3HCÖ OA lOV LO'S X .. e < JK O

O H O co 3 o

cl,<o-iosa«: cdO'r-D^wcdH

μ4 co cd <0 J 3 10 57735

Alunan vaikutus yksin vertailuvesinäytteisiin on esitetty taulukossa 2. Koetusmenettely oli sama kuin yllä paitsi, että flok-kulaatioaineita ei lisätty.

Taulukko 2 Näyte n:o 12 3 4 5 6

Aluna, miljoonasosa 0 5 10 20 *10 80

Muodostuneen flokin koko mm:eissä jälkeen 1 min sekoitus ei ei ei ei ei Q 100 kierr/min 3 min sekoitus ei ei ei pieni pieni 0,2- ($) 50 kierr/min f lokki f lokki 0,4 5 min sekoitus pieni pieni pieni 0,4- 0,4- 0,4- @ 20 kierr/min flokki flokki flokki 0,8 0,8 0,8

Laskeutumisnopeus ei ei ei >360 > 360 >360 sekissä asettumis-ajan aikana APHA Väri, miljoonasosaa <10 <10 <10 <10 <10 <10

Laskeutuneen flokin ei hieno hieno karkeita karkeita keskiko- ulkonäkö mitään ja li- ja li- ja irral- ja irral- koisia mainen mainen lisiä lisiä ja. li maisia

Kuten helposti nähdään, aluna on yksin, vaikkakin se on koa-gulointiaine, huono flokkulaatioaine. Ylläolevasta taulukosta nähdään myös, että paras tulos ylläolevalla vedellä saavutettiin käytettäessä 20 miljoonasosaa alunaa.

Esimerkki II

Tässä esimerkissä kuvataan ero galaktomannaaniliman anionis-ten derivaattojen ja tunnettujen anionisten polyakryyliamidien välillä käytettäessä niitä flokkulaatioaineina. Vettä otettiin virrasta, josta paperitehdas otti vetensä. Koetusmenetelmä oli sama kuin esimerkissä I paitsi, että seoksen sekoitusaika oli erilainen flokin muodostuksen aikana. Plokkulaatioaineita käytettiin niin, että lisätty määrä kulloinkin maksoi yhtä paljon. Kuten helposti nähdään, oli poly-akryyliamidin hinta kaksinkertainen anioniseen galaktomannaaniin nähden. Taulukko 3 esittää tulokset, jotka saatiin, kun veden lämpötila oli 24°C, taulukko 4 esittää tulokset lämpötilassa 6,5°C ja taulukko 5 lämpötilassa 5°C. Anioninen polyakryyliamidi oli kaupallinen tuote, jonka molekulaaripaino oli 5 miljoonaa ja jossa ak-ryyliamidi-akryylihapposuhde oli 9s 1· Noin 60 % karboksyyliryhmistä oli ionoitu.

11 57735

Taulukko 3

Polyakryyliamidi Polymeeri C

Aluna, miljoonasosa 70 140 70 140

Polymeeri, miljoonasosa 0,5 0,5 1,1^ Välitön flokin pieni pieni flokki flokki muodostus flokki flokki 2 min: 10 sek: ssa ssa

Flokki sekoituksen jälkeen 3 min Q 100 kierr/min huono hyvä hyvä erinomai nen 10 min Q 20 kierr/min kohta- hyvä erittäin erinomai- lainen hyvä nen

Laskeutumisnopeus sek:ssa 150 140 70 50 pH 6,83 6,21 6,80 6,26 APHA väri, miljoonas- ^ osaa 60 11 64 12

Taulukko 4

Polyakryyliamidi Polymeeri C

Aluna, miljoonasosa 70 100 140 70 100 140

Polymeeri,miljoonasosa 0,5 0,5 0,5 1,14 1,14 1,00 Välitön flokin huono kohta- huono hyvä hyvä erino- muodostus lainen mainen

Flokin tila sekoituksen jälkeen 3 min (S? 100 kierr/min kohta- hyvä kohta- hyvä hyvä erino- lainen lainen mainen 10 min Q 20 kierr/min kohta- hyvä kohta- hyvä erittäin erittäin lainen lainen hyvä hyvä

Laskeutumisnopeus >300 useim- useim- 30 20 60 sek: ssa mat mat 150:ssa 190:ssa APHA väri, miljoonasosaa 66 25 14 40 37 16 ^ pH 6,92 6,62 6,22 6,8 6,7 6,5

Laskeutuneen flokin < 1 2 1-2 5 5 5 koko mm 12 57735

Taulukko 5

Polyakryyliamidi Polymeeri B Polymeeri C

Aluna, miljoonasosa 50 65 50 65 50 65

Polvmeeri, miljoonasosa 0,5 0,5 0,87 0,87 1,1 1,1 Välitön flokin muodostus hidas hidas nopea nopea kohta- kohta lainen lainen

Muodostuneen nokin koko mmrssä sekoituksen jälkeen 2 min G100 kierr/min 0,5- 0,5- 1,0- 2,0- 0,5- 1,0- 0,8 1,0 2,0 4,0 1,0 2,0 10 min Q 20 kierr/min 1,0- 1,5“ 3,0- 3,0- 2,0- 2,0- 2,0 2,5 6,0 6,0 4,0 5,0

Laskeutumisnopeus hyvin hyvin kohta- kohta- kohta- kohta- sek:ssa hidas hidas lainen lainen lainen lainen Värin näkö kullan- väritön kullan- väritön kullan- väritön ruskea ruskea ruskea

Flokin ulkonäkö hieno hieno hyvin hyvin karkea karkea karkea karkea

Kuten ylläolevista tiedoista näkyy, ei aluna yksin saanut aikaan hyväksyttävää flokkia. Galaktomannaaniliman anioninen derivaatta ei myöskään yksin saanut aikaan flokkia. Yhdistämällä aluna-käsittely ja galaktomannaaniliman anioninen derivaatta saatiin aikaan alhaisissa lämpötiloissa helposti laskeutuva flokki. Alhaisissa veden lämpötiloissa galaktomannaaniliman anioniset derivaatat oli teholtaan parempia kuin tunnetut anioniset polyakryyliamidit, joita käytetään käytännön vedenkäsittelylaitoksissa.