FI70230B - Rakkedjiga basiska polymerisat foerfarande foer deras framstaellning och deras anvaendning - Google Patents

Description

70230

Suoraketjuisia, emäksisiä polymeraatteja, menetelmä niiden valmistamiseksi sekä niiden käyttö

Saksalaisesta hakemusjulkaisusta DE 17 20 737 5 tunnetaan menetelmä emäksisten polymeraattien valmistamiseksi, jossa menetelmässä poly-N-vinyyli-N-metyyli-karboksyylihappoamideja saatetaan korotetussa lämpötilassa happameen hydrolyysiin. Saadaan emäksisiä polymeraatte ja, joissa on sekundaarisia amino-ryhmiä. Formyyli-10 yhdisteiden hydrolyysi tapahtuu tosin 100-110°C:ssa riittävän nopeasti, mutta kuitenkin saadaan (esimerkin 2 mukaisesti) stökiometrisillä kloorivetyhappomäärillä noin 100°C:ssa vain noin 62 mooli-%:n hydrolysoitumisaste.

93 mooli-%:n hydrolysoitumisastetta varten tarvitaan 2,6 15 moolia kloorivetyhappoa moolia kohti formyyliryhmä-ekvi-valenttia 108-109°C:ssa (esimerkki 1). Tämän vaikutuksesta muuttuvat polymeraatit osittain ei-toivotussa määrässä.

Saksalaisesta hakemusjulkaisusta DE 16 92 854 20 on tunnettua lisätä sulppuun vedenpoistonopeuden parantamiseksi paperinvalmistuksessa N-vinyyli-N-metyyli-karboksyylihappoamidien polymeraatteja vedenpoistoapu-aineiksi. Näiden vedenpoistoapuaineiden tehokkuudessa on kuitenkin parantamisen varaa.

25 US-patentista 4 217 214 on tunnettua käyttää polyvinyyliamiinihydrokloridia, jonka molekyylipaino on 5 suurempi kuin 3 x 10 , höytelöimisaineena veteen suspen-doituja osasia varten sekä jätevesien ja lietteiden käsittelyyn. Polyvinyyliamiinihydrokloridi valmistetaan 30 patentissa esitettyjen tietojen mukaan saattamalla aset-aldehydi ja asetamidi reagoimaan etylideeni-bis-asetami-diksi, joka termisesti pilkkoutuu N-vinyyliasetamidiksi ja asetamidiksi, polymeroimalla N-vinyyliasetamidi ja hydrolysoimalla poly-N-vinyyliasetamidi. Polyvinyyliamii-35 nihydrokloridi on tosin hyvä höytelöimisaine, mutta kui- 2 70230 tenkin näyttää tämän tuotteen tehokkuus lietteiden käsittelyssä vielä olevan parantamisen tarpeessa.

Tämän keksinnön tehtävänä on asettaa käytettäväksi suoraketjuisia, emäksisiä polymeraatteja, jotka polyme-5 roituneina sisältävät luonteenomaisena aineosana yksiköitä, joilla on kaava: -CH--CH-^ »

NH

10 ja jotka käytettäessä pidätysaineena, vedenpoistoapuai-neena ja höytelöimisaineena paperinvalmistuksessa tai lietteiden höytälöinnissä, antavat tunnettuihin emäksisiin polymeraatteihin verrattuina parantuneita tuloksia.

Tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti suoraket-juisilla, emäksisillä polymeraateilla, jotka ovat tunnettuja siitä, että ne sisältävät 10-90 mooli-% yksiköitä, joilla on kaava: 20

-CH -CH-3 I

NH-CHO

ja että niiden K-arvo Fikentscher'in mukaan on 10-200 22 (mitattuna 0,5-%:sessa vesipitoisessa keittosuolaliuoksessa 25°C:ssa).

Yhdisteen, jolla on kaava CH2=CH-NH-CH0 (N-vinyyli-formamidi), valmistus on selostettu ensimmäistä kertaa saksalaisessa kuulutusjulkaisussa DE 12 24 304. N-vinyyli-3q formamidin homopolymerointi ei ole tähän asti ollut tunnettu. Nyt keksittiin, että N-vinyyliformamidi käyttäen radikaalisia polymerointi-initiaattoreita, esim. peroksideja, vetyperoksideja, hapetuspelkitys-katalyyttejä tai radikaaleissa hajoavia atsoyhdisteitä, voidaan polymeroida. Edul-^2 lisesti käytetään polymerointia varten niitä atsoyhdisteitä, joita tätä varten on esitetty hakemusjulkaisussa 3 70230 DE 14 95 692. Polymerointi totetutetaan liuottimessa tai laimennusaineessa lämpötila-alueella väliltä 30-140°C. Polymerointiolosvihteista riippuen saadaan polymeraatteja, joilla on erilainen molekyylipaino, jota seuraavassa 5 luonnehditaan K-arvojen avulla Fikentscher1 in mukaan.

K-arvo voi vaihdella laajoissa rajoissa, esimerkiksi välillä 10-200. Polymeraatteja, joilla on suuri K-arvo, esim. yli 80, valmistetaan edullisesti polymeroimalla N-vinyyliformamidi vedessä. Polymeraatteja, joilla on pieni 10 K-arvo, esim. alle 80, saadaan, kun polymerointi toteutetaan tunnettujen polymerointia säätelevien aineiden läsnäollessa tai liuottimessa, joka säätelee polymeroitumista, esim. alkoholeissa, kuten metanolissa, etanolissa, n- ja isopropanolissa sekä asetonissa ja metyylietyyli-15 ketonissa. Muita polymeroitumista sääteleviä aineita ovat esimerkiksi hydroksyyliammonium-suolat, klooratut hiilivedyt sekä tio-yhdisteet, kuten dodekyylimerkaptaani. Poly-meraatteja, joilla on pieni K-arvo, voidaan saada esimerkiksi polymeroimalla N-vinyyliformamidi isopropanolissa 20 käyttäen siihen liukenevia polymerointi-initiaattoreita, jotka perustuvat atso-yhdisteisiin. Eräs erityisen sopiva atso-yhdiste polymerointia varten isopropanolissa on esimerkiksi 2,2’-atso-bis-(isobutyronitriili) . N-vinyyli form-amidin suurmolekyylisten polymeraattien valmistusta varten 25 käytetään vesiliukoisia atso-yhdisteitä, esim. 2,2'-atso-bis (2-amidiinipropaani) -hydrokloridia ja 4,4'-atso-bis- (4'-syaani-pentaanihappoa), jolloin reaktio saatetaan tapahtumaan vesipitoisessa liuoksessa. Paitsi liuospolymerointia vedessä, veteen liukenevassa liuottimessa, veden ja veteen 30 liukenevan liuottimen seoksissa voi polymerointi tapahtua myös veden kanssa sekoittumattomassa liuottimessa kuten vesi-öljyyn-emulsiopolymerointina. Myös päinvastainen sus-pensiopolymerointi hienojakoisten polymeraattien valmistamiseksi on mahdollinen. pH-arvo polymeroinnissa - mikäli 35 työskennellään vesipitoisessa väliaineessa - on väliltä 4-9, edullisesti välillä 5-7. Liuospolymeroinnissa valmis- 4 70230 tetaan vallitsevasti polymeraatti-liuoksia, joiden kuiva-ainepitoisuus on 5-50, edullisesti 3-30 paino-%.

Polymeroinnissa saaduista reaktiotuotteista valmistetaan solvolyysillä, lohkaisten formyyli-ryhmä lämpötila-5 alueella 20-200, edullisesti 40-180°C happojen tai emästen läsnäollessa, poly-(1-aminoetyleeniä). Solvolyysi toteutetaan edullisesti lämpötila-alueella 70-90°C. Formyy-liryhmä-ekvivalenttia kohti poly-N-vinyyliformamidissa tarvitaan noin 0,05-1,5 ekvivalenttia (ekvivalentilla tarkoi-10 tetaan tässä, kuten jäijempänäkin 1 grammaekvivalenttia, joka on sama kuin merkintä 1 vai) happoa, kuten kloorivety-happoa, bromivetyhappoa, fosforihappoa ja rikkihappoa. pH-arvo happamessa hydrolyysissä on väliltä 5-0, edullisesti välillä 3-0. Se voidaan asettaa joko lisäämällä karbonihap-15 poa, kuten muurahaishappoa, etikkahappoa tai propioni-happoa, sulfonihappoa, kuten bentseenisulfonihappoa tai tolueenisulfonihappoa tai jotakin epäorgaanista happoa, kuten kloorivetyhappoa, rikkihappoa, fosforihappoa tai bromivetyhappoa. Hydrolyysi tapahtuu olennaisesti nopeammin 20 kuin N-metyyli-N-vinyyliformamidin polymeraattien hydrolysoiminen ja voidaan siten toteuttaa lievemmissä olosuhteissa, ts. alemmissa lämpötiloissa ja ilman happojen ylimäärää.

Tämän lisäksi voidaan poly-N-vinyyliformamidin for-myyli-ryhmien solvolyysi toteuttaa myös emäksisessä väli-25 aineessa, esim. pH-alueella 9-14. Tämä pH-arvo asetetaan edullisesti lisäämällä NaOH tai KOH. On kuitenkin myös mahdollista käyttää ammoniakkia, amiineja ja alkalimetalliemäk-siä, esim. kalsiumhydroksidia. Emäksistä hydrolyysiä varten käytetään 0,05-1,5 edullisesti 0,4-1,0 ekvivalenttia 30 emästä.

Formyyli-ryhmän lohkaisu voi tapahtua erilaisissa liuottimissa, esim. vedessä, alkoholeissa, ammoniakissa ja amiineissa tai esim. veden ja alkoholien seoksissa tai ammoniakin ja/tai amiinien vesipitoisissa liuoksissa. Jois-35 sakin tapauksissa saattaa olla edullista toteuttaa solvolyysi inertissä laimennusaineessa, esim. dioksaanissa, 5 70230 alifaattisissa tai aromaattisissa hiilivedyissä. Kaikissa tapauksissa saadaan poly-(1-aminoetyleeniä). Hydrolyy-sissä, ts. formyyli-ryhmä lohkaistaan vedessä hapoilla tai emäksillä poly-N-vinyyliformamidista, saadaan sivu-5 tuotteena muurahaishappoa tai muurahaishapon suoloja. Sol-volyysissä alkoholeissa - samoin happojen tai emästen läsnäollessa - syntyy muurahaishapon estereitä sivutuotteena, kun taas solvolyysissä ammokiakissa tai amiineissa saadaan formamidia tai substituoituja formamideja. Solvolyysiin 10 sopivat erityisesti matalalla kiehuvat alkoholit, kuten metanoli, etanoli, isopropanoli, n-propanoli, n-butanoli ja isobutanoli.

Solfolyysin sivutuotteet voidaan poistaa systeemistä joko solvolyysin lopettamisen aikana tai senjälkeen. Siten 15 on esimerkiksi mahdollista käytettäessä alkoholia liuottimena poistaa syntyneet muurahaishappoesterit aseotrooppi-sesti reaktioseoksesta, jolloin mahdollisesti on tarpeen käyttää mukana irrotusainetta. Myös hydrolyysin tapauksessa voidaan sivutuote (muurahaishappo) poistaa systeemistä hyd-20 rolyysin lopettamisen aikana tai senjälkeen. Edullisesti polyvinyyliformamidit hydrolysoidaan NaOH:lla tai kloori-vetyhapolla lämpötila-alueella 70-90°C vesipitoisessa liuoksessa. Hydrolysoitujen polymeraattien K-arvo vastaa N-vinyyliformamidin hydrolysoimattomien homopolymeraattien 25 K-arvoa.

Polyvinyyliformamidit hydrolysoituvat tällöin osittain, niin että 10-90, edullisesti 20-90 % polyvinyyliform-amidin formyyli-ryhmistä pilkkoutuu. Tällä tavalla saadaan polymeraatteja, jotka sisältävät tilastollisesti jakautu-30 neena 90-10 mooli-% yksiköitä, joilla on kaava: -CH2-CH-, ja NH2 10-90 mooli-% yksiköitä, joilla on kaava: 35 70230 6 -ch9-ch-

^ I

NH-CHO

ja joita voidaan luonnehtia esimerkiksi seuraavan 5 kaavan avulla:

CH--CH - CH9-CH

10 n V 1-n L J " / ^0 nh9 nhc ^

^ H

jossa n on luku väliltä 0,9-0,1, edullisesti väliltä 15 0,2-0,9.

Hydrolyysi riippuu reaktio-olosuhteista. Se voidaan toteuttaa normaalipaineessa, alennetussa paineessa tai myös suuremmassa paineessa. Saadaan vesipitoisia tai alkoholi-pitoisia liuoksia, joista polymeraatti pienmole-20 kyylisten aineosien erottamisen jälkeen voidaan eristää. Solvolyysissä saatuja vesipitoisia tai alkoholi-pitoisia liuoksia voidaan kuitenkin käyttää myös suoraan pidätys-aineina, vedenpoistoapuaineina ja höytelöimisaineina paperinvalmistuksessa tai höytelöimisaineina lietteitä var-25 ten. Näillä polymeraateilla on erinomainen tehokkuus ja ne ylittävät tunnettujen kaupallisten tuotteiden kuten polyetyleeni-imiinien tai etyleeni-imiinillä modifioitujen polyamidi-amiinien tehokkuuden. Hydrolyysissä emästen kanssa saadaan polymeraatteja, joissa on vapaita ami-30 no-ryhmiä, kun taas hydrolyysissä happojen kanssa syntyy vastaavia polymeeri-suoloja, joista kuitenkin emäksien, kuten NaOHrin tai KOH:in lisäämisen jälkeen samoin syntyy polymeraatteja, joissa on vapaita amino-ryhmiä.

Keksinnön mukaisia suoraketjuisia emäksisiä poly-35 meraatteja käytetään vedenpoiston kiihdyttämiseen märästä 70230 kuitumatosta ja hieno- ja täyteaineen retention lisäämiseen sellukuiduille paperinvalmistuksessa. Nopeampi vedenpoisto sulpusta paperikoneella antaa mahdollisuuden nostaa paperikoneen nopeutta ja siten tuotantoa.

5 Lisäksi nämä yhdisteet tekevät mahdolliseksi paremman rainan muodostuksen ja vähentävät vielä kostean paperin vesipitoisuutta, niin että rainan kuivaamiseen tarvitaan vähemmän energiaa kuin käytettäessä tähänastisia vedenpoisto- ja pidätysaineita.

10 Parantunut pidättyminen paperinvalmistuksessa sääs tää raaka-ainetta, tekee mahdolliseksi halvempien täyteaineiden käytön kalliimpien kuituaineiden sijasta, keventää paperitehtaan vedenkiertokuormitusta ja saa hieno- ja täyteaineiden paremman ja tasaisemman kiinnitty-15 misen ansiosta aikaan paperin paremman painettavuuden. Parantunut pidättyminen saa myös aikaan sen, että vähemmän aineita joutuu jäteveteen.

Poly-N-vinyyliformamidien solvolyysissä saatuja poly-(1-aminoetyleenejä) lisätään määrässä 0,005-0,5, 20 edullisesti 0,01-0,1 paino-%, laskettuna kuivasta kuitu-aineesta, sulppuun ennen rainan muodostusta paperinvalmistusta varten. Erityisen edullisia vaikutuksia saadaan tällöin sellaisilla emäksisillä polymeraateilla, joiden K-arvo on suurempi kuin 80.

25 Keksinnön mukaisia polymeraatteja käytetään myös kun nallisista vedenpuhdistuslaitoksista tai teollisuuden ve-denpuhdistuslaitoksista peräisin olevien lietteiden käsittelyyn. Tähän sopivat edullisesti polymeraatit, joiden K-arvot ovat suurempia kuin 80 200:aan asti. Lietteissä on 30 kysymys niistä aineista, jotka jätevettä selkeytettäessä ovat laskeutuneet käsittelylaitteiden pohjalle. Lietteiden kuiva-ainepitoisuus on noin väliltä 2-8 paino-%. Lisäämällä keksinnön mukaisesti käytettäviä polymeraatteja lietteisiin, erityisesti lietteisiin, jotka tulevat kunnal-35 lisistä vedenpuhdistuslaitoksista, on mahdollista saada hyvin suodatettava tai lingottava jäännös, jolla on suuri 8 70230 kuiva-ainepitoisuus, noin 30 paino-%:iin asti. Höytälöi- 3 misaineita käytetään määrässä 100-350 g/cm lietettä. On tarpeen jakaa käytetty höytälöimisaine hyvin lietteeseen. Tämä tapahtuu esimerkiksi sekoitusrummussa. Höytälöimis-5 vaikutus alkaa käytännössä heti höytälöimisaineen lisäämisen jälkeen. Höytälöityvien kiintoaineiden osaskoon kasvua voidaan tarkkailla. Vesi erotetaan tavallisten laitteiden, kuten sihtinauhapuristimien tai linkojen avulla jäännöksestä. Jäännös voidaan sitten varastoida varastoon tai 10 voidaan myös polttaa.

Polymeraattien K-arvo mitattiin H. Fikentscher'in mukaan, Cellulosechemie 13, 58-64 ja 71-74 (1932) 0,5-%: sessa vesipitoisessa keittosuolaliuoksessa 25°C:n lämpö- 3 tilassa; tällöin tarkoittaa K = k.10 .

15 1. Polymeraattien valmistus

Esimerkki 1.1

Keittopullossa, joka oli varustettu sekoittimella, lämpömittarilla ja laitteella työskentelyä varten typpi-atmosfäärissä, liuotettiin 80 g (1125 mM) vinyyliform-20 amidia 385 g:aan vettä. Tähän lisättiin 1,3 g (4,8 mM) 2,2'-atso-bis-(2-amidiinipropaani)-hydrokloridia, poistettiin happi johtamalla typpeä ja lämmitettiin reaktioseos puolen tunnin aikana 60°C:n lämpötilaan. Tämä lämpötila ylläpidettiin 5 tuntia. Senjälkeen oli reaktio 99,3-%:nen.

25 Näin saatuun viskoosiseen polymeraatti-liuokseen (K-arvo 81) lisättiin sitten 450 g 10-%:sta NaOH (1125 mM) ja kuumennettiin 5 tuntia 80°C:n lämpötilassa. Tällöin saatiin polymeraatti, jossa kaikki formyyli-ryhmät olivat pilkkoutuneet (hydrolyysiaste = 90 %). Yhteensä saatiin 916 g 30 vesipitoista polymeeri-liuosta, jonka viskositeetti oli 140 mPas (Brookfield, 25°C) .

Esimerkki 1.2

Esimerkissä 1 kuvatussa laitteessa liuotettiin 80 g N-vinyyliformamidia 385 g:aan vettä ja polymeroitiin li-35 säämällä 0,65 g 2,2'-atso-bis-(2-amidiinipropaani)-hydrokloridia 5 tunnin aikana 55°C:n lämpötilassa 98,1-%:seen

II

9 70230 reaktioon. Tällöin saatua polymeraattia (K-arvo 95) kuumennettiin 23 g:n kanssa 36-%:sta kloorivetyhappoa (227 mM) 3 tuntia 80°C:ssa. Saatiin 489 g polymeeri-liuosta, jonka polymeraatissa formyyli-ryhmät oli pilkottu 5 20 %:iin asti. Liuoksen viskositeetti oli 16000 mPas (Brookfield, 25°C).

Esimerkki 1.3

Esimerkissä 1 esitetyssä laitteessa liuotettiin 80 g N-vinyyliformamidia 385 g:aan vettä, lisättiin 0,65 g 10 esimerkissä 1 esitettyä atso-yhdistettä polymerointi-ini-tiaattoriksi ja kuumennettiin yhden tunnin aikana 55°C:n lämpötilaan. Polymerointi toteutettiin 5 tunnin aikana 55°C:ssa. Reaktion saamiseksi täydelliseksi kuumennettiin reaktioseosta polymerointiajan päätyttyä vielä puoli tun-15 tia 60°C:n lämpötilassa. Tällöin reaktio oli 100-¾:nen.

Näin saatua polymeraattia (K-arvo 120) hydrolysoitiin sitten 68,5 g:lla 36 %:sta kloorivetyhappoa (676 mM) 2 tuntia 90°C:ssa. Saatiin 534,5 g vesipitoista polymeeri-liuosta, jonka viskositeetti oli 10500 mPas (Brookfield, 20 25°C). 60 % hydrolyysiin saatetun polymeraatin formyyli- ryhmistä oli pilkkoutunut.

Esimerkki 1.4

Keittopulloon, joka oli varustettu sekoittimella, lämpömittarilla ja laitteella työskentelyä varten typpi-25 atmosfäärissä, liuotettiin 1410,8 g N-vinyyliformamidia 7888,4 g:aan vettä. Tähän lisättiin 8,07 g 2,2'-atsobis-(2-amidiinipropaani)-hydrokloridia, poistettiin happi johtamalla typpeä ja reaktioseos lämmitettiin 1,4 tunnin aikana 50°C:n lämpötilaan. Tämä lämpötila ylläpidettiin 7 30 tuntia. Senjälkeen reaktio oli 99,6 %:nen.

Näin saatua viskoosista polymeraatti-liuosta (homo-polymeraatin K-arvo oli 120) kuumennettiin sitten 1715,4 g:n kanssa väkevää kloorivetyhappoa 4 tuntia 90°C:n lämpötilassa. Saatiin polymeraatti, joka sisälsi 10 mooli-% N-vi-35 nyyliformamidi- ja 90 mooli-% N-vinyyliamiini-yksiköitä mukaanpolymeroituneina (90 % polymeraatin formamidi-ryhmistä 70230 10 oli hydrolysoitunut, K-arvo oli 120)-Esimerkki 1.5

Esimerkissä 1.4 kuvatussa laitteessa polymeroitiin 1410,8 g N-vinyyliformamidia 7888,4 ml:ssa vettä 50°C:n 5 lämpötilassa käyttäen 2,2'-atsobis-(2-amidiinipropaani)-hydrokloridia polymerointi-initiaattorina. Polymerointi oli päättynyt 7 tunnin kuluttua, reaktio oli 99,6 %:nen.

Viskoosiseen polymeeri-liuokseen (polymeraatin K-arvo oli 120) lisättiin 1143,6 g väkevää kloorivetyhappoa 10 ja reaktioseosta kuumennettiin 4 tuntia 90°C:n lämpötilassa. Saatiin polymeraatti, joka sisälsi 40 mooli-% N-vinyyliformamidi-yksiköitä ja 60 mooli-% aminoetyleeni-yksiköitä mukaanpolymeroituneena (60 % N-formyyli-ryhmis-tä oli hydrolysoitunut, K-arvo 120).

15 Esimerkki 1.6 (vertailu)

Tekniikan tason mukaisena höytälöimisaineena käytettiin polydimetyyli-aminoetyyli-metakrylaatti-hydro-kloridia, jonka K-arvo oli 160.

2a. Polymeerin käyttö pidätysaineena, vedenpoisto-20 apuaineena ja höytälöimisaineena. Käytettiin seuraavia polymeraatteja:

Polymeeri I; Kaupallisesti saatava suurmolekyylinen poly-etyleeni-imiini

Polymeeri II: Polyamidiamiini, joka on saatu adipiiniha-25 posta ja dietyleenitriamiinista ja joka on ympätty etylee-ni-imiinillä ja silloitettu polyetyleeniglykolidikloori-hydriinieetterillä, jossa on 9 etyleenioksidi-yksikköä, vert. esimerkki 3 patenttijulkaisussa DE 2 434 816. Polymeeri III: Esimerkin 1.3 mukainen polymeraatti 30 Polymeeri IV; Esimerkin 1,2 mukainen polymeraatti Polymeeri V: Esimerkin 1,1 mukainen polymeraatti Polymeeri VI; Esimerkin 1,3 mukainen polymeraatti, jolloin kuitenkin polymeroitiin ainoastaan K-arvoon 102 asti ja 82 % formyyli-ryhmistä hydrolysoitiin pois saippuoimalla 35 kloorivetyhapolla.

11 70230

Polymeeri VII: N-metyyli-N-vinyyliformamidista saatu polymeraatti, jonka K-arvo oli 106 ja joka oli 75 %:iin asti saippuoitu kloorivetyhapolla (valmistettu esimerkin 2 mukaisesti hakemusjulkaisussa DE 16 92 854.

5 Esimerkki 2:1 1 litraan puu- ja kaoliinipitoista sanomalehtipape- risulppua, jonka sakeus oli 2 g/1 ja pH-arvo 7,8, lisät tiin eri määriä eri määriä koestettavia polymeerejä ja määritettiin Schopper-Riegler-laitteen avulla suotautumis-10 vastus SR sekä vedenpoistoaika, ts. aika, jona 700 ml vii-ranalusvettä juoksi laitteesta. Käytetyt polymeraatit sekä niillä saadut tulokset on esitetty taulukossa 1.

Taulukko 1 15 Suotautumisvastus (SR) ja vedenpoistoaika (S) polymeerilisäyksellä 0,02 % 0,06 % 0,1 % 0,02 % 0,06 % 0,1 %

Ilman lisäystä 64 99,2

Polymeeri I

(vertailu) 57 45 40 75,2 47,4 39,4

Polymeeri II

(vertailu) 54 40 36 67,2 39,6 32,5

Polymeeri III (keksinnön mukainen) 46 33 30 51,0 28,8 24,8 25

Esimerkki 2.2

Polymeerin V vedenpoistoa kiihdyttävän vaikutuksen testaamiseksi meneteltiin kuten esimerkissä 1. Vertailua varten tekniikan tasoon käytettiin polymeeriä II. Tulok-30 set on esitetty taulukossa 2.

Taulukko 2

Suotautumisvastus (SR) ja vedenpoistoaika (S) Polymeerilisäyksellä 35 12 70230 0,06 % 0,1 % 0,06 % 0,1 %

Ilman lisäystä 66 107,5

Polymeeri II

(vertailu) 50 41 56,8 41,4

Polymeeri V 47 38 51,0 36,3

Esimerkki 2.3 1 litraan paperisulppua, jossa oli 80 % valkaistua sulfiittisellua ja 20 % kaoliinia, joka sisälsi 0,5 % 10 alunaa, ja jonka sulpun pH-arvo oli 6, lisättiin eri määriä taulukossa 3 esitettyjä polymeerejä ja valmistettiin Rapid-Köthen-arkinmuodostuslaitteella paperiarkkeja. Paperiarkkien neliömassa ja täyteainepitoisuus, joka määritettiin tuhkaksi polttamalla, ovat arvosteluperusteet 15 polymeerin tehokkuudelle. Mitä suurempi paperiarkkien neliömassa ja täyteainepitoisuus on, sitä paremmaksi on pidätysaineen tehokkuus arvioitava.

Taulukko 3 2 20 Neliömassa (g/cm ) ja tuhkapitoisuus (%) polymeerilisäyksellä 0,02 % 0,04 % 0,06 % 0,02 % 0,04 % 0,06 %

Ilman lisäystä 58,0 4,2

_ _ Polymeeri I

(vert.) 61,3 62,1 62,6 7,7 9,1 9,7

Polymeeri II

(vert.) 62,3 64,1 64,5 9,6 11,7 12,0

Polymeeri III

67,6 69,9 70,8 12,0 14,7 14,7 30

Esimerkki 2.4 Täyteaineen pidättyminen määritettiin paperisulpulle, joka koostui 80 %:sta valkaistua sulfiittisellua ja 20 %: sta kaoliinia ja joka sisälsi 1,5 % alunaa. Paperisulpun 35 pH-arvo oli 4,8. Täyteaineen pidättyminen määritettiin esimerkissä 3 esitettyjen lukujen perusteella. Polymeerin 13 70230 IV tehokkuutta verrattiin tunnettuihin pidätysaineisiin I ja II. Tulokset on koottu taulukkoon 4.

Taulukko 4 5 Tuhkapitoisuus polymeerilisäyksellä 0,02 % 0,04 % 0,06 %

Ilman lisäystä 3,7

Polymeeri I

(vertailu) 5,8 6,3 7,0

Polymeeri II

^ (vertailu) 8,8 9,5 9,9

Polymeeri IV 10,9 11,9 12,6

Esimerkki 2.5

Keksinnön mukaisten polymeerien höytälöimisvaiku-15 tuksen ja jäteveden selkeyttämisen määrittämiseksi sekoitettiin runsaasti hienojaetta sisältävään paperisulppuun, joka sisälsi litraa kohti 1 g sulfiittisellua ja 0,25 g kaoliinia, eri määrien kanssa taulukossa 5 esitettyjä polymeerejä. Suspension sekoittamisen ja laskeuttamisen 20 jälkeen määritettiin kulloinkin päällä olevan kirkkaan veden läpinäkyvyys fotometrisestä. Tulokset on koottu taulukkoon 5.

Taulukko 5 25 Läpinäkyvyys (%) polymeerilisäyksellä 0,02 % 0,04 %

Ilman lisäystä 19,0

Polymeeri I

(vertailu) 42,0 60,8

30 Polymeeri II

(vertailu) 41,9 52,1

Polymeeri III 57,5 77,8

Esimerkki 2.6 35 1 litraan puu- ja kaoliini-pitoista sanomalehti- sulppua, jonka sakeus oli 2 g/1 ja pH-arvo 7,8, lisättiin 14 70230 eri määriä koestettavia polymeerejä ja määritettiin Schopper-Riegler-laitteen avulla suotautumisvastus (SR) sekä vedenpoistoaika, ts. aika, jona 700 ml viiranalus-vettä juoksee laitteesta. Taulukossa 6 on esitetty käy-5 tetyt polymeraatit sekä niillä saavutetut tulokset.

Taulukko 6

Suotautumisvastus (SR) ja vedenpoistoaika (S) polymeerilisäyksellä 10 0,02 % 0,06 % 0,1 % 0,02 % 0,06 % 0,1 %

Ilman lisäystä 62 99,3 61 101,0

Polymeeri II 51 38 34 68,0 40,1 34,0 (vert.) 51 39 34 68,2 40,2 34,0 ie Polymeeri VII 50 50 50 66,8 64,6 66,0 (vertailu) 50 49 50 66,5 63,8 67,0

Polymeeri VI 49 34 31 61,4 33,4 29,3 49 33 31 62,0 32,3 29,5

Keksinnön mukaisesti käytettävän polymeerin VI

20 tehokkuus verrattuna tekniikan tasolla lähinnä olevaan (polymeeriin VII) on parantunut tavalla, joka ei ollut etukäteen nähtävissä.

Esimerkki 2.7 Täyteaineen pidättyminen määritettiin paperisulpul-25 la, joka koostui 80 %:sta valkaistua sulfiittisellua ja 20 %:sta kaoliinia ja sisälsi 0,5 % alunaa. Paperisulpun pH-arvo oli 6,0. Yhteen litraan tätä sulppua lisättiin eri määriä taulukossa 7 esitettyjä polymeerejä ja valmistettiin sitten Rapid-Köthen-arkinmuodostuslaitteella pape-30 riarkkeja. Paperiarkkien täyteainepitoisuus, joka määritettiin tuhkaksi polttamalla, on eräs arvosteluperuste polymeerin tehokkuudelle pidätysaineena.

Il 70230

Taulukko 7

Tuhkapitoisuus polymeeri-lisäyksellä 0,02 % 0,04 % 0,06 % 5 Ilman lisäystä 3,7

Polymeeri II

(vertailu) 9,3 10,6 11/5

Polymeeri VII

(vertailu) 10,0 9,8 9,9

Polymeeri VI 9,6 12,1 13,1 10 2b. Polymeraattien käyttö höytälöimisaineena lietteitä varten

Esimerkkien 1.4, 1.5 ja 1.6 mukaista polymeeristä valmistettiin 0,l-%:sia vesipitoisia liuoksia ja testat-15 tiin höytälöimisaineina selkeytyslietettä varten. Käytettiin seuraavia testimenetelmiä: a) Höytälöitymisluvun ja suodatusnopeuden määritys 500 ml:aan jätevesilietettä sekoitettiin 1 litran mittasylinterissä tiettyjä määriä 0,l-%:sta vesipitois- 20 ta höytälöimisaineliuosta. Höytälöityminen tapahtui perusteellisen sekoittamisen aikana. Mittasylinterin sisältö tyhjennetään sitten Biichner-suppilocn ja suodatetaan. Suodattimen perusteella arvioidaan höytälöityminen näön perusteella. Tällöin tarkoitti: 2 5 tuskin näkyvä höytälöityminen = höytälöitymisluku 1 vähäistä höytälöitymistä = 2 kohtalainen höytälöityminen = 3 hyvä höytälöityminen, käytäntöä varten useimmiten riittävä = -"- 4 erittäin hyvä, optimaalinen höytälöityminen = -"- 5

Samanaikaisesti mitattiin suodosmäärä 30, 60, 90 ja 120 sekunnin kuluttua.

b) Höytälöimistehokkuus 35 Tässä testissä määritettiin samoin - 1 litran mittasylinterissä - höytälöimisainemäärä, joka täytyy lisä- 16 70230 ta johonkin lietteeseen optimaalisen höytälöitymisen (höytälöitymislukuun = 5) saavuttamiseksi.

Esimerkki 3

Kunnallisesta vedenpuhdistuslaitoksesta saadusta 5 märkäliejusta määritettiin höytälöimistehokkuus esimerkkien 1.4 ja 1.5 mukaisille polymeereille verrattuna esimerkin 1.6 mukaiseen polymeeriin edellä kohdassa b) esitetyn menetelmän mukaisesti. Esimerkin 1.4 mukaiselle polymeerille oli määrä optimaalista höytälöitymistä varten 200 10 mg/1 lietettä, esimerkin 1.5 mukaiselle polymeerille 150 mg/1, kun taas käytettäessä esimerkin 1.6 mukaista polymeeriä täytyi käyttää 250 mg/1 lietettä.

Esimerkkien 1.4 ja 1.5 mukaiset polymeerit olivat merkitsevästi tehokkaampia kuin tekniikan tason mukainen 15 polymeeri.

Esimerkki 4

Kunnallisesta vedenpuhdistuslaitoksesta saadulla märkäliejulla määritettiin höytälöitymisluku ja suodatus-nopeus esimerkkien 1.4 ja 1.5 polymeereille verrattuna 2Q esimerkin 1.6 mukaiseen polymeeriin edellä kohdassa a) esitetyn menetelmän mukaisesti:

Polymeeri Lisäys- Höytälöi- Suodosmäärä ml:oissa, kun on kulunut esimerkistä määrä tymisluku 3Q 90 120 ^ mg/1 _lietettä_ 2 5 1.4 100 3-4 1.4 150 4-5 1.4 200 5 310 360 370 375 1.5 50 3-4 1.5 100 4 30 1.5 150 5 325 370 380 390

Vertailu 1.6 150 3 1.6 200 4 1.6 250 5 230 325 350 370

Claims (7)

17 70230

1. Suoraketjuisia, emäksisiä polymeraatteja, tunnettu siitä, että ne sisältävät 90-10 mooli-% 5 yksiköitä, joilla on kaava: -CH^-CH- ja ^ I NH2 10-90 mooli-% yksiköitä, joilla on kaava: -ch9-ch- ^ I NH-CHO 15 ja että niiden K-arvo Fikentscher'in mukaan on 10-200 (mitattuna 0,5-%:sessa vesipitoisessa keittosuolaliuoksessa 25°C:ssa).

2. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisten suora-20 ketjuisten, emäksisten polymeraattien valmistamiseksi, tunnettu siitä, että yhdiste, jolla on kaava CH2=CH-NH-CH0 (N-vinyyliformamidi), polymeroidaan radikaalisten polymerointi-initiaattoreiden läsnäollessa poly-vinyyliformamideiksi ja näin saadut polymeraatit 20-200°C:n 25 lämpötiloissa happojen tai emästen läsnäollessa solvoly-soidaan pilkkoen 10-90 % N-vinyyliformamidin homopolyme-raatin formyyli-ryhmistä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vinyyliformamidia polymeroidaan ve- 30 sipitoisessa liuoksessa käyttäen polymerointi-initiaatto-reita, jotka pohjautuvat vesiliukoisiin atso-yhdisteisiin, ja näin valmistetut polymeraatit solvolysoidaan alkoholissa tai vedessä.

4. Patenttivaatimusten 2 ja 3 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että polymeroinnissa saadun poly- 18 70230 vinyyliformaiiiidin formyyli-ryhmä-ekvivalenttia kohti käytetään 0,05-1,5 ekvivalenttia mineraalihappoa tai emästä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polymeroinnissa saadun polyvinyyli- 5 formamidin formyyli-ryhmä-ekvivalenttia kohti käytetään 0,4-1 ekvivalenttia mineraalihappoa.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polyvinyyliformamidien formyyli-ryhmä-ekvivalenttia kohti käytetään 0,4-1 ekvivalenttia emästä.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukaisten suoraketjuisten, emäksisten polymeraattien käyttö pidätysaineina, vedenpois-toapuaineina ja höytälöimisaineina paperinvalmistuksessa tai höytälöimisaineina lietteitä varten. li 19 70230