FI74085C - Flockningsmedel och saett foer dess framstaellning. - Google Patents

Description

1 74085

Flokkulointiaine ja menetelmä sen valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on yleisesti menetelmä flokkulointi-aineen valmistamiseksi sekä näin valmistettu flokkulointi-5 aine. Erityisesti keksinnön kohteena on menetelmä flokku-lointiaineen valmistamiseksi, jota erityisesti käytetään vedenpuhdistustekniikassa epäpuhtauksien poistamiseksi ja paperinvalmistustekniikassa pidätysaineena ja kiinnitys-aineena liimalle.

10 Vedenpuhdistustekniikassa ja paperitekniikassa on tunnettua käyttää alumiinisulfaattia samankaltaisena aineena. Eräs alumiinisulfaatin haitoista on kuitenkin, että se vaatii suhteellisen alhaisen pH:n n.5.5 toimiakseen optimaalisesti. Paperitekniikassa on julkaistusta EPO-patenttihekemuk-15 sesta no. 0063812 myös tunnettua alumiinisulfaatin asemasta käyttää alumiinihydroksikloridia, jolla on kaava AI (OH) Cl, m n m Jn-m jossa suhde Cl/OH on n. 2:1. Tämä alumiinipolyhydroksi-20 kloridi ei sisällä sulfaatti-anioneja.

Ruotsalaisessa kuulutusjulkaisussa 720 1333-7, jonka julkaisunumero on 372 497, selostetaan sulfaatti-pitoisen, emäksisen alumiinikloridin valmistusta, jolla on kaava 25 ^A1,0H,xC1y(S04>2/2 7 n jossa x + y + z = 3 ja y + z on arvo väliltä 1-2 ja z on arvo väliltä 0,02-0,3. Tämä sulfaattipitoinen, emäksinen alumiini-kloridi sopii käytettäväksi viemäriveden puhdistuksessa.

30 Mikään alumiinikloridin yhdistelmä esim. kationisen polymeerin kanssa, ei käy ilmi kuulutusjulkaisusta.

Saksalaisesta patentista 29 07 354 on tunnettua paperi-tekniikassa pidätysaineena ja apuaineena liimauksessa käyttää emäksistä alumiinikloridia, jolla on kaava 74085 2

Ai (OH) Cl_ .SO. n m 3n-m 4 ^ jossa lOOm =50+5 3n ja anioni SO. on läsnä suhteessa SO.:A1 = 0,6.

J 4 4 10 Valmistettaessa paperia saksalaisen patentin 29 07 354 mukaisesti lisätään edellä mainitun emäksisen suolan lisäksi myös tavanomaisia lisäaineita, kuten esim. orqaanisia oidä-tvsaineita, kuten kationista tärkkelvstä, polvakryyliamidia ja polyetyleeni-imiiniä. Nämä viimemainitut aineet lisätään 15 kuitenkin erikseen edellä mainitun emäksisen suolan jälkeen.

Vastaavalla tavalla on OB-patentista 1 512 022 tunnettua käyttää veden käsittelyyn epäorgaanisen flokkulointiaineen, kuten ferrisulfaatin tai alumiinikloorihvdraatin, ja orgaanisen kationisen polymeerin, kuten polyamidin tai polyamiinin, reagoi-2Q matonta seosta.

Lopuksi on myös paperitekniikasta tunnettua käyttää flokkulointi aineena polymeeristä alumiinihydroksikloria, jolla on yleinen kaava 25 A12(0H>b(S04>cC13a-b-2c vesipitoisen, olennaisesti kyllästetyn liuoksen muodossa. Esimerkkeinä arvoista a:lle, b:lle ja c:lle edellä olevassa kaavassa, voidaan mainita a = 13, b = 34 ja c =1. Veden li-30 säksi neste sisältää n. 20-30 paino-%, tavallisesti n, 27 paino-% kiintoaineita ja edullisesti n. 10,5 paino-% A^O^/ n. 5,4 paino-% Ai, n. 9,0 paino-% Cl ja n, 2,5 oaino-% SO^.

Nesteen ph-arvo on n. 2,6. Tätä flokkulointiainetta valmistaa firma AB EKOFLOCK, Ruotsi ja sitä myydään tavara-35 nimikkeellä EKOFLOCK.

3 74085 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tunnettuun tekniikkaan nähden parannettu flokkulointiaine, joka vedenpuhdistuksessa höytälöi tehokkaasti epäpuhtaudet ja joka paperinvalmistuksessa on tehokas liimausaineiden kiin-5 nittämistä varten ja täyteaineiden pidättämistä varten.

Tämä tarkoitusperä saavutetaan käyttämällä flokku-lointiaineena tuotetta, joka saadaan, kun sulfaatti-ionia sisältävä aluminiumpolyhvdroksikloridi (jota jatkossa yksinkertaisuuden vuoksi nimitetään polyalumiinikloridiksi) 10 saatetaan reagoimaan vähintäin yhden kationisen nolvmeerin kanssa.

Keksinnön lähemmät tunnusmerkit käyvät ilmi jälkeen-tulevista patenttivaatimuksista.

Polyalumiinikloridina voidaan keksinnössä periaat-15 teessä käyttää jokaista sulfaatti-ionia sisältävää alumiini-polyhydroksikloridia, esim. edellä mainitun saksalaisen patentin 28 07 354 mukaisesti valmistettua, mutta parempana pidetään aivan erikoisesti käyttää polyalumiinikloridia, jota markkinoidaan nimikkeellä EKOFLOCK. Tässä yhteydessä 20 mainittakoon että on havaittu olevan painoa sillä, että poly-alumiinikloridi sisältää sulfaatti-anionin. Jos sulfaatti-anioni puuttuu, kuten esim. EPO-patenttihakemuksen 0063812 mukaisesta alumiinipolyhydroksikloridista, ei keksinnön mukaista vaikutusta saavuteta.

25 Kationisena polymeerinä voidaan keksinnössä neriaat- teessa käyttää jokaista kationista polymeeriä, jolloin ka-tionisella polymeerillä tarkoitetaan 100-%:sesti kationiak-tiivisista polymeereistä lähtien sellaisiin, joiden varaus on n. -5 mV, Erityisen edullisena pidetään kuitenkin käyttää 30 kationisena polymeerinä yhtä tai useampia polymeerejä, jotka on valittu polyakryyliamidista, polyamidiamiinista ja polv-etvleeni-imiinistä, Edullisimmat polymeerit keksinnössä ovat polyakrvyliamidi ja polyamidiamiini, ja silloin erityisesti ensinmainittua Kationisen polymeerin määrä, joka lisätään 35 polyalumiinikloridi-liuokseen, vastaa yleisesti n. 0,3-60 paino- 4 74085 osaa, laskettuna 100 paino-osaa kohti polyalumiinikloridia.

Polvakryyliamidien, joita käytetään keksinnössä ka-tionisena polymeerinä, molekvylipaino on korkeintaan 17 x 10^jatavallisesti 1-17 x 106. Ne ovat tavallisesti 5 kiintoaineiden muodossa, esim. mikrohelmien muodossa.

Esimerkkeinä sopivista polyakryyliamideista voidaan mainita ne, joita firma Allied Colloids Limited, Enalanti, myy tavaramerkillä PERCOL, esim. PERCOL 63, PERCOL 140, PERCOL 292 ja PERCOL 455. Polyakryvliamidin määrä, joka 10 lisätään polyalumiinikloridiin ja saatetaan reagoimaan tämän kanssa, on korkeintaan n. 8 paino-osaa, laskettuna 100 paino-osaa kohti polyalumiinikloridia, koska suuremmat määrät antavat aivan liian suuren viskositeetin. On edullista lisätä polyakryvliamidia määrässä n. 0,35-2,0 paino-osaa.

15 Polyamidiamiinien, joita käytetään kationisena poly meerinä keksinnössä, molekvylipaino on n. 60 000 - 100 000. Tämänkaltainen polyamidiamiini esiintyy kauppatavarana normaalisti 20-30 prosenttisen vesiliuoksen muodossa, jota keksinnössä lisätään määrässä n. 20-200 paino-osaa. las-20 kettuna 100 paino-osaa kohti polyalumiinikloridia, polyalu-miinikloridiliuokseen reaktiota varten tämän kansse. On edullista lisätä n. 110-200 paino-osaa polyamidiamiini-liuosta. Laskettuna puhtaana polyamidiamiinia, lisätään sitä määrässä n. 4-60 paino-osaa, edullisesti 20-60 paino-osaa 25 100 paino-osaa kohti polyalumiinikloridia, 20-30 paino-%:seen polvalumiinikloridin vesiliuokseen, ts. polyamidiamiinia lisätään normaalisti suuremmassa määrässä kuin polvakryyli-amidia. Esimerkkinä kationiaktiivisesta polyamidiamiinista voidaan mainita polyamidiamiini, jota firma Kemijski Kombinat 30 "Chromos", Zagreb, Jugoslavia, markkinoi vesiliuoksen muodossa kauppanimikkeellä ARETIN.

Kuten aikaisemmin mainittiin, voidaan myös poly-etyleeni-imiinejä käyttää kationisena polymeerinä tässä keksinnössä. Polyetyleeni-imiini saadaan oolymeroimalla 35 etyleeni-imiiniä H+:n läsnäollessa, joka toimii katalyyttinä.

li 74085

Polyetyleeni-imiiniä voi edustaa yleinen kaava (-CI^CI^NH-) n· Polymeroimisreaktion aikana sitoutuu etyleeni-imiini myös tietyssä määrässä sekundaarisiin aminorvhmiin, minkä johdosta saadaan sivuketju ja tertiaarisia amino-ryhmiä, joilla 5 on voimakas kationinen luonne. Polyetyleeni-imiiniä käytetään keksinnössä määrissä, jotka vastaavat niitä, jotka annettiin polyamidiamiinille. Polyetyleeniamiini on terveysvaaran takia vähemmän edullinen kationisena polymeerinä tässä keksinnössä kuin polyakryyliamidi ja polyamidiam.iini.

10 Eräs tärkeä piirre keksinnössä on, että polyalumiini- kloridia ja kationista polymeeriä ei tuoda erikseen, ts. lisätä erikseen paperimassaan tai puhdistettavaan veteen, kuten tunnetussa tekniikassa on tapahtunut. Tämän ei nimittäin ole havaittu antavan niitä silmiinpistäviä tuloksia, 15 joita saadaan tällä keksinnöllä . Näitä silmiinpistäviä keksinnön mukaisia tuloksia ei liioin saavuteta, jos poly-alumiinikloricä ja kationinen polvmeeri ainoastaan sekoitetaan toistensa kanssa ja senjälkeen käytetään flokkulointi-aineena. Sensijaan on keksinnön mukaisesti välttämätöntä, 20 että polyalumiinikloridi ja kationinen Dolymeeri ensin saatetaan reagoimaan kemiallisesti toistensa kanssa reaktio-tuotteen muodostamiseksi, minkä jälkeen flokkulointiaineena käytetään tätä reaktiotuotetta.

Reaktio polyalumiinikloridin ja kationisen polymeerin 25 välillä saatetaan tapahtumaan korotetussa lämpötilassa ennalta määrätyn ajan. Yleisesti reaktio saatetaan tapahtumaan lämpötilassa n. 80°C:sta reaktioseoksen kiehumapistee-seen, joka tavallisesti on 100-110°C. Edullinen reaktiolämoö-tila on n. 96-98°C ja edullisin on 97°C:n lämpötila. Reak-30 tioaika on yleisesti se aika, joka vaaditaan siihen, että alkuperäisestä reaktioseoksesta, joka koostuu vesipitoisesta suspensiostaj saadaan pääasiallisesti kirkas neste. Normaalisti reaktioaika on n. 2-4 h, jolloin edullisena pidetään reaktioaikaa n. 3-4 h ja n. 3 h on nykyisin parhaana pidetty 35 reaktioaika.

6 74085

Kemiallista reaktiota, joka tapahtuu polyalumiini-kloridin ja kationisen polymeerin välillä, ei toistaiseksi ole selvitetty, mutta kuten edellä on mainittu, on todettu, että reaktiotuotteella on aivan toiset ja vlivoi-5 maiset ominaisuudet verrattuna yhdistelmään, joka koostuu komponenttien fyysisestä seoksesta.

Eräs keksinnön mukaisen flokkulointiaineen eduista on siten, että sitä ei tarvitse lisätä yhtä suuressa määrässä kuin tavanomaisia höytälöimisaineita. Kokeissa on 10 todettu, että niinkin pieni määrä kuin 1/3 tavanomaisen flokkulointiaineen määrästä on riittävä. Edelleen keksinnön mukainen flokkulointiaine ei vna^i alhaista pH-arvoa toimiakseen tehokkaasti. Optimaalinen pH-arvo keksinnön mukaiselle flokkulointiaineelle on 7-7,5, jota tulee verrata pH-arvoon 15 5,5 tavanomaiselle alumiinisulfaatille.

i

Claims (7)

74085

1. Menetelmä flokkulointiaineen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että sulfaatti-ionia sisältävän alumiinipolyhydroksikloridin vesipitoinen suspensio, jonka 5 kiintoainepitoisuus on 20-30 paino-%, sekoitetaan 0,3-60 paino-osan kanssa kationista polymeeriä, laskettuna 100 paino-osaa kohti sulfaatti-ionia sisältävää alumiiniooly-hvdroksikloridia, ja että seosta kuumennetaan 2-4 h lämpötilassa, joka vaihtelee n. 80°C:sta seoksen kiehumapistee- 10 seen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationinen polymeeri valitaan ainakin yhdestä seuraavista polyakryyliamidi, polyamidiamiini ja polyetyleeni-imiini,

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationinen polymeeri on polyakryyliamidi, jota lisätään määrässä 8 paino-osaan asti, laskettuna 1Q0 paino-osaa kohti sulfaatti-ionia sisältävää alumiini-pöly hydroksikloridia.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationinen polymeeri on polyamidiamiini, jota lisätään määrässä 4-60 pair^-osaa, laskettuna 100 paino-osaa kohti sulfaatti-ionia sisältävää alumiini-polyhvdroksikloridia.

5. Jonkun edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seosta kuumennetaan £6-r9-80C:n lämpötilassa,

6. Jonkun edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seosta kuumennetaan 3Q 3-4 tunnin ajan.

7. Flokkulointiaine, tunnettu siitä, että se on valmistettu vaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä.