KR20070061483A - 역유화 중합체 및 그 사용방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아크릴중합체의 수용액으로 이루어지는 분산된 상 및 지방산과 수용성 알코올의 에스테르로 이루어지는 연속상을 포함하는 역유화 중합체를 제공한다. 본 발명은 또한 상기 역유화 중합체를 공업용수 시스템에 첨가하는 단계; 및
상기 지방산과 수용성 알코올의 에스테르를 지방산염으로 가수분해시키는 단계를 포함하는 수처리방법을 포함한다. 상기 역유화 중합체는 응집제로서 사용되어 증가된 온도 및/또는 증가된 압력 및 높은 pH의 공업용수 시스템들을 정화시키는 데 사용될 수 있다.
에멀젼, 역유화, 지방산, 수용성 알코올, 에스테르, 탄화수소-기저, 응집제
Description
본 발명은 아크릴중합체의 수용액으로 이루어지는 비연속상 및 지방산과 수용성 알코올의 에스테르로 이루어지는 연속상을 포함하는 역유화 중합체 및 특히 상기 역유화 중합체를 공업용수 시스템에 적용시키고, 그리고 상기 연속상을 지방산염으로 가수분해시키는 것을 포함하는 수처리방법에 관한 것이다.
역유화 중합체들은 광물 추출 동안에 얻어지는 액체 또는 슬러리 중에 현탁된 미세한 입자물질들의 분리를 위한 중합체성 응집제로서 통상적으로 사용되었다. 역유화 중합체들은 전형적으로 중합기술에 의해 생산되어 오일 중에 분산된 수용성 중합체의 미세하게 분할된 수용액을 형성하는 수중유(water-in-oil)형 에멀젼들이다. 중합체성 응집제들은 미세한 입자들을 병합시켜 보다 큰 집합체들을 형성시키는 것에 의하여 현탁된 입자들을 분리한다. 상기 집합체들의 증가된 크기는 상기 집합체들이 상당한 속도로 침강되는 원인이 되며, 그에 의하여 상기 액체를 정화시킨다. 이러한 방법에서의 액체의 정화는 침강 공정에 의해 수행되며, 이는 전형적으로 이러한 목적을 위하여 설계된 큰 용기들(예를 들면, 침강조들 또는 정화조들) 내에서 수행된다.
통상의 탄화수소-기저의 또는 파라핀-기저의 응집제들은 상기 분리 공정의 하류의 시스템들, 설비들 또는 공정들에 대해서뿐 만 아니라 상기 액체에 대하여도 해로운 영향을 주는 경향이 있다. 상기 탄화수소-기저의 오일상은 액체의 후속의 처리를 요구하는 유기물질의 증가된 양으로 상기 액체를 부유화시킨다. 더욱이, 증가된 온도 및/또는 증가된 압력들에서의 액체 및/또는 수계 내에서의 탄화수소-기저의 중합체성 응집제들의 사용은 이러한 조건들 하에서의 상기 탄화수소 오일 상의 휘발성이 폭발의 실질적인 위험 및 상기 광물 처리 공정 동안에 얻어지는 물 농축물의 오염을 수반하기 때문에 제한된다.
따라서 유화 중합체가 적용되는 수계 또는 액체로부터 후속되는 생산물의 품질 또는 회수에 역으로 영향을 주지 않는 역유화 중합체에 대한 필요성이 존재한다. 증가된 온도 및/또는 증가된 압력에서 수계 또는 액체들에 적용되기 위한 안전하고 효과적인 역유화 중합체에 대한 필요성이 또한 존재한다.
본 발명의 하나의 구체예에 있어서, 아크릴중합체의 수용액으로 이루어지는 비연속상 및 지방산과 수용성 알코올의 에스테르, 계면활성제, 낮은 친수친유평형값(Hydrophilic Lipophlic Balance)의 유화제 및 높은 친수친유평형값의 유화제들로 이루어지는 연속상을 포함하는 역유화 중합체가 제공된다. 상기 아크릴중합체는 (메타)아크릴산의 염들, (메타)아크릴레이트에스테르, (메타)아크릴아미드, N-히드록시(메타)아크릴아미드 및 (메타)아크릴아미도살리실산 및 그의 염들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 단량체들로 합성될 수 있다. 지방산과 수용성 알코올의 에스테르의 예들에는 지방산메틸에스테르오일, 대두유, 메틸화 대두유, 에틸화 대두유, 메틸 소이예트(methyl soyate), 에틸 소이예트(ethyl soyate), 메틸팔미테이트, 메틸스테아레이트, 메틸올레이트, 메틸리놀레이트, 메틸리놀리네이트, 라우레이트-기저 오일들, 캐스터오일, 아마인유, 코코넛오일, 옥수수유, 면실유, 우족유(neatsfoot oil), 올리브유, 팜유, 땅콩유, 평지씨유(rapeseed oil), 홍화유(safflower oil), 참기름, 경유(sperm oil), 해바라기유, 톨유(tall oil), 수지(獸脂 ; tallow) 및 이들의 혼합물들이 포함되나, 이들에 제한되는 것은 아니다.
다른 구체예에 있어서, 본 역유화 중합체는 증가된 온도 및/또는 증가된 압력 및 높은 pH에 있는 광물 추출 시스템 중에 존재하는 현탁된 입자들을 응집시키는데 사용된다. 여기에서 사용된 것으로서, "높은 pH"는 적어도 약 8 및 전형적으로는 12 내지 14의 범위 이내인 것을 의미한다. 이 구체예에 있어서, 상기 지방산과 수용성 알코올의 에스테르는 지방산염으로 쉽게 가수분해되어 상기 시스템 상에 실질적으로 증기압을 부여하지 않는 비휘발성의 부산물을 생성한다. 게다가, 상기 지방산염은 상기 응집된 입자화 집괴물들과 분리되어 그 안에 거의 없거나 또는 실질적으로 퇴적된 유기물질이 없는 정화된 액체를 수득할 수 있도록 한다. 이는 통상의 탄화수소-기저의 응집제들로 정화된 액체들로부터 수득된 광물 침전들과 비교하여 보다 높은 수준의 순도를 갖는 후속의 광물 침전의 회수에 유리하게 기여한다.
본 발명의 또 다른 구체예에 있어서, 역유화 중합체의 제조방법이 제공된다. 이 방법은 (메타)아크릴산의 염들, (메타)아크릴레이트에스테르, (메타)아크릴아미드, N-히드록시(메타)아크릴아미드 및 (메타)아크릴아미도살리실산 및 그의 염들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 단량체들의 수용액을 지방산과 수용성 알코올의 에스테르, 높은 친수친유평형값의 유화제, 낮은 친수친유평형값의 유화제 및 게면활성제를 포함하는 오일상에 첨가하는 단계; 및 중합을 개시하여 상기 역유화 중합체를 형성하는 단계;들을 포함한다.
본 발명의 부가적인 특징들 및 이점들은 이하의 바람직한 구체예의 상세한 설명에 기술되어 명확하게 될 것이다.
바람직한 구체예의 상세한 설명
본 발명은 대체로 역유화 중합체에 관한 것으로서, 또한 가역적 수중유 중합체 에멀젼 또는 라텍스 중합체라고도 언급된다. 본 발명의 상기 역유화 중합체는 아크릴중합체의 용액으로 이루어지는 비연속상 또는 분산된 수성상, 지방산과 수용성 알코올의 에스테르, 낮은 친수친유평형값의 유화제, 높은 친수친유평형값의 유화제 및 계면활성제를 포함한다. 상기 비연속상은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려진 바와 같이 연속적인 오일상 내에 미크론(micron) 크기의 입자들로서 분산된 것이다.
본 발명의 상기 역유화 중합체는 초기에 (메타)아크릴산의 염들, (메타)아크릴레이트에스테르, (메타)아크릴아미드, N-히드록시(메타)아크릴아미드 및 (메타)아크릴아미도살리실산 및 그의 염들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 또 는 그 이상의 단량체들을 용해시켜 상기 적절한 단량체 또는 단량체들의 수용액을 형성시키는 것에 의해 제조될 수 있다.
여기에서 사용된 것으로서, "(메타)아크릴산"은 아크릴산 또는 메타크릴산을 의미하고, "(메타)아크릴아미드"는 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드를 의미하고, "히드록시(메타)아크릴아미드"는 히드록시아크릴아미드 또는 히드록시메타크릴아미드를 의미하고, "(메타)아크릴레이트에스테르"는 (메타)아크릴산의 알킬 및 아릴 에스테르를 의미하고, 그리고 "(메타)아크릴아미도살리실산"은 아크릴아미도살리실산 또는 메타크릴아미도살리실산을 의미한다. "AMPS"는 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산을 의미한다. 대표적인 염들에는 나트륨염, 칼륨염 및 암모늄염들이 포함된다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 수용액에 킬레이트화제가 첨가될 수 있다. 계속해서, 상기 낮은 친수친유평형값의 유화제, 높은 친수친유평형값의 유화제 및 게면활성제들이 상기 식물성 유래의 오일에 용해될 수 있다. 계속해서, 상기 수용액이 상기 오일상에 첨가되어 에멀젼을 형성시킬 수 있다.
당해 기술분야에서는 잘 알려진 바와 같은 자유라디칼 중합 또는 레독스 중합에 의해 중합이 개시되어 상기 아크릴중합체가 형성될 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 등록상표 바조 64(Vazo® 64) 및 등록상표 바조 52(Vazo® 52)가 자유라디칼 개시제로 사용된다. 상기 아크릴중합체는 상기 적절한 단량체를 30 내지 85℃의 온도에서 1 내지 24시간 동안의 중합에 의해 제조될 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 중합은 40 내지 70℃의 온도에서 3 내지 6시간에 걸쳐 일어난다. 또 한 상기 에멀젼에 안정화제가 첨각되어 상기 중합체를 안정화시킬 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 안정화제는 폴리알킬렌 말단기들을 갖는 폴리이소부틸렌 유도체들, 암모늄티오시아네이트 및 이들의 조합들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것이 될 수 있다.
상기 역유화 중합체의 상기 비연속상은 아크릴중합체의 수용액이 될 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 아크릴중합체는 (메타)아크릴산의 염들, (메타)아크릴레이트에스테르, (메타)아크릴아미드, N-히드록시(메타)아크릴아미드 및 (메타)아크릴아미도살리실산 및 그의 염들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 단량체들로 이루어지는 호모중합체 또는 공중합체가 될 수 있다. 다른 구체예에 있어서, 상기 아크릴중합체는 폴리(메타)아크릴산, 히드록사민산 펜던트기를 포함하는 폴리(메타)아크릴산, 살리실산 펜던트기를 포함하는 폴리(메타)아크릴산, 폴리알킬(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴산/알킬(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/(메타)아크릴아미드 공중합체, 히드록사민산 펜던트기를 포함하는 (메타)아크릴산/(메타)아크릴아미드 공중합체, 살리실산 펜던트기를 포함하는 (메타)아크릴산/(메타)아크릴아미드 공중합체, (메타)아크릴산/(메타)아크릴아미드/알킬(메타)아크릴레이트 3원공중합체 및 (메타)아크릴산/(메타)아크릴아미드/AMPS 3원공중합체들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것이 될 수 있다. 따라서, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 상기 아크릴중합체가 임의의 조합, 수 및 형태의 아크릴아미드, 아크릴산 및/또는 아크릴레이트 단량체들을 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상기 연속상은 지방산과 수용성 알코올의 에스테르를 포함한다. 상기 지방산과 수용성 알코올의 에스테르는 동물 또는 식물 유래의 것이 되거나 또는 합성의 것이 될 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 지방산과 수용성 알코올의 에스테르는 하나 또는 그 이상의 탄소수 12 내지 20의 지방산들과 하나 또는 그 이상의 수용성 히드록실 화합물들로부터 파생되는 지방산에스테르이며, 상기 히드록실 화합물은 모노히드록실 화합물(예를 들면, 1가 알코올) 또는 다가 알코올 화합물(예를 들면, 글리세롤)이다. 바람직한 수용성 알코올은 탄소수 1 내지 4의 히드록실 화합물들이다. 상기 지방산과 수용성 알코올의 에스테르는 원료에 따라 서로 다른 알킬쇄 길이들 및 서로 다른 포화도 또는 불포화도의 혼합물임은 이해될 수 있는 것이다.
적절한 지방산 에스테르 오일들에는 지방산메틸에스테르, 대두유, 메틸화 대두유, 에틸화 대두유, 메틸 소이예트, 에틸 소이예트, 메틸팔미테이트, 메틸스테아레이트, 메틸올레이트, 메틸리놀레이트, 메틸리놀리네이트, 라우레이트-기저 오일들, 캐스터오일, 아마인유, 코코넛오일, 옥수수유, 면실유, 우족유, 올리브유, 팜유, 땅콩유, 평지씨유, 홍화유, 참기름, 경유, 해바라기유, 톨유, 수지(獸脂) 및 이들의 혼합물들이 포함되나, 이들에 제한되는 것은 아니다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 연속상은 전적으로 상기 지방산과 수용성 알코올의 에스테르로 이루어진다. 다른 구체예에 있어서, 상기 지방산과 수용성 알코올의 에스테르는 메틸 소이예트이다.
하나의 구체예에 있어서, 상기 연속상은 전적으로 식물 유래의 오일로 이루 어진다.
다른 구체예에 있어서, 상기 식물 유래의 오일은 지방산메틸에스테르, 대두유, 메틸화 대두유, 에틸화 대두유, 메틸 소이예트, 에틸 소이예트, 메틸팔미테이트, 메틸스테아레이트, 메틸올레이트, 메틸리놀레이트, 메틸리놀리네이트, 라우레이트-기저 오일들 및 이들의 혼합물들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다.
또 다른 구체예에 있어서, 상기 지방산과 수용성 알코올의 에스테르는 탄소수 16 내지 18의 지방산들의 메틸에스테르 및 에틸에스테르로부터 선택되는 것이다.
상기 낮은 친수친유평형값의 유화제는 1.5 내지 7.5의 친수친유평형값을 갖는 것이 될 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 낮은 친수친유평형값의 유화제의 상기 친수친유평형값은 2 내지 6이 될 수 있다. 적절한 낮은 친수친유평형값의 유화제들에는 솔비탄지방산에스테르, 지방산의 에톡실화 솔비탄에스테르 또는 이들의 혼합물들이 포함된다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 낮은 친수친유평형값의 유화제는 솔비탄모노올레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노스테아레이트 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다.
상기 높은 친수친유평형값의 유화제는 9 내지 16의 친수친유평형값을 갖는 것이 될 수 있다. 적절한 높은 친수친유평형값의 유화제들에는 당해 기술분야에서 잘 알려진 것으로서 폴리옥시알켄솔비탄지방산에스테르가 포함될 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 높은 친수친유평형값의 유화제는 폴리옥시에틸렌솔비탄라우레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄팔미테이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄스테아레이트, 폴 리옥시에틸렌솔비탄올레이트 및 이들의 혼합물들이 포함된다.
본 발명의 역유화 중합체의 상기 계면활성제는 당해 기술분야에서 잘 알려진 것으로서 폴리옥시알킬렌 변성 블록 공중합체로 이루어진 것이 될 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 계면활성제는 유용성/수불용성이 될 수 있으며, 폴리에틸렌 친수성기에 결합된 폴리히드록시지방산소수성기를 갖는다. 다른 구체예에 있어서, 상기 계면활성제는 상기 에멀젼 중에서 상기 중합체를 안정화시키기에 적절한 폴리옥시알킬렌 말단기들을 갖는 폴리이소부틸렌 유도체가 될 수 있다.
감소된 비점도(reduced specific viscosity ; RSV)는 중합체의 쇄의 길이 및 평균분자량의 표시이다. 당해 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이, 상기 RSV가 주어진 중합체 농도 및 온도에서 측정된다. 본 발명의 상기 아크릴중합체에 대한 상기 RSV값은 적어도 약 10dL/g, 바람직하게는 적어도 약 20dL/g이다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 아크릴중합체의 상기 RSV는 23 내지 32dL/g이다.
본 발명의 하나의 구체예에 있어서, 상기 수처리방법은 상기 역유화 중합체를 공업용수 시스템에 적용시키고, 그리고 상기 공업용수 시스템으로부터 농축물을 회수하거나 또는 달리 수집하는 것을 포함할 수 있다. 상기 농축물은 전형적으로 수용액이다. 다른 구체예에 있어서, 상기 농축물의 수집은 예를 들면 베이어 공정(Bayer process) 등과 같은 광물 추출 공정에서의 침강 단계 동안에 상기 역유화 중합체를 응집제로서 첨가하는 것으로 일어날 수 있다.
광물 추출 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 상기 농축물은 상기 추출 공정으로 재순환될 수 있다. 달리, 상기 농축물은 제2의 공업용수 시스템에 부여될 수 있다. 상기 농축물이 부여될 수 있는 적절한 공업용수 시스템에는 보일러 시스템, 폐수처리 시스템 및 광물추출 시스템들이 포함될 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 제2의 공업용수 시스템은 보일러 시스템이 될 수 있다. 이러한 상황에서, 상기 농축물의 상기 증가된 온도는 다른 시스템들 및/또는 설비들을 가열 및/또는 동력을 공급하는 데 사용될 수 있다.
통상의 탄화수소-기저의 역유화 중합체들의 오일상 내에 존재하는 저비점의 탄화수소들은 당해 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이 상기 농축물 내에 수집되는 경향이 있다. 이는 이들 탄화수소들이 상기 농축물을 받아들이는 임의의 제2의 공업용수 시스템에 대해 나쁜 영향을 줄 수 있다는 문제점이 있다. 상기 농축물 내로 증류되어 나오는 상기 탄화수소 오일 성분들은 배관 또는 다른 내부 표면들에 코팅되어 예를 들어 보일러 시스템 등과 같은 상기 제2의 공업용수 시스템 내에서 흐름 저항 및 다른 문제들을 야기할 수 있다.
농축물이 회수되는 광물 추출 시스템에 본 발명에 따른 역유화 중합체를 적용시키는 다른 이점은 초기 공업용수 내에서의 상기 식물 유래의 오일의 지방산으로의 가수분해를 근본적으로 확실하게 하여 실질적으로 상기 농축물에 오일, 오일 성분들 또는 지방산들이 나타나지 않도록 한다는 것이다. 따라서, 상기 농축물의 수집 동안에, 실질적으로 모든 지방산들은 상기 공업용수 시스템 내에 잔류하여 어떠한 오일 성분들 및/또는 지방산 성분들도 없는 농축물을 생산한다. 상기 오일 가수분해의 알코올 산물이 상기 농축물 내에 나타나거나 또는 달리 축적된다는 것이 밝혀졌다. 전형적으로 이는 상기 알코올이 상기 농축물 중에 쉽게 용해되기 때 문에, 예를 들면 보일러 시스템 등과 같은 제2의 공업용수 시스템에 대해 거의 또는 전혀 영향을 주지 않는다.
예를 들면, 상기 베이어 공정에 있어서, 미분화된 보오크사이트 광석이 슬러리 믹서에 공급되고, 여기에서 염기성의 슬러리가 준비된다. 가성소다의 용액이 알루미늄의 산화물들을 용해시킨다. 상기 보오크사이트 광석 슬러리는 희석되고 하나의 침지기(digester) 또는 일련의 침지기들을 통하여 통과하며, 여기에서 높은 압력 및 온도 하에서 총 획득가능한 알루미나의 높은 분율이 염기-용해성(caustic-soluble)의 소듐알루미네이트(sodium aluminate)로서 상기 광석으로부터 방출된다. 침지 후에, 상기 슬러리를 여러 플래시탱크(flash tank)들을 통하여 통과시켜 여기에서 상기 침지된 슬러리의 온도 및 압력을 감소시킨다.
상기 플래시탱크(플래시 작업)를 떠난 상기 알루미네이트 슬러리는 대체로 1차 침강기 공급물(settler feed)로 언급되며, 전형적으로 보오크사이트 광석 고체들의 1 내지 20중량%의 염기-불용성의 성분들("적색 진흙"이라고 언급됨)을 포함하며, 이는 그 후에 남게 되는 상기 불용성의 잔류물들로 이루어지거나 또는 침지 동안에 침전된 것이다. 상기 미세한 고체들은 일반적으로 먼저 중력 침강 또는 응집제에 의해 보조되는 퇴적에 의해 그리고 계속해서 필요에 따라 여과에 의해 상기 액체로부터 분리된다. 일단 분리된 후, 알루미나 3수화물이 상기 수산화나트륨 수용액으로부터 침전되고, 제품으로서 수집된다.
상기 액체로부터 상기 적색 진흙을 분리하기 위한 응집제로서 사용된 통상의 탄화수소-기저의 역유화 중합체들은 여러 가지 이유들로 불리하다. 통상의 탄화수 소-기저의 응집제들은 상기 알루미나가 분리되어 나오는 상기 액체를 유기물질의 증가된 양으로 부유화시키는 담체로서 상당한 양의 오일을 포함한다. 상기 액체 내의 이들 유기물들은 알루미나의 침전을 저해할 수 있다. 게다가, 통상의 에멀젼들의 잔류하는 탄화수소-기저의 오일들은 상기 플래싱(플래시 공정 ; flashing) 또는 액체 증발 공정 동안에 휘발되어 폭발의 위험 및 상기 농축물의 오염을 증가시킨다.
유사하게, 상기 침지된 슬러리는 전형적으로 증가된 온도에서 상기 플래시탱크로부터 방출된다. 상기 1차 침강기 공급물은 일반적으로 상기 1차 침강 단계에 투입되기 전에는 더 냉각되지 않는다. 따라서, 상기 침강 공정 동안에 상기 액체는 증가된 온도에서 있을 수 있으며(예를 들면, 주변온도 이상의 온도), 80 내지 120℃의 사이에 있을 수 있다. 이들 증가된 온도들은 통상의 탄화수소-기저의 에멀젼들의 증기압을 증가시켜 상기 농축물을 상기 탄화수소-기저의 오일로 오염시키는 원인이 된다.
다른 구체예에 있어서, 상기 역유화 중합체는 상기 베이어 공정의 침강 단계에서 현탁된 입자들을 응집시키는 데 사용될 수 있다. 상기 응집 물질은 앞서 언급한 바와 같은 비연속성의 수성 아크릴중합체 용액이 될 수 있다. 본 발명은 알루미나 추출 공업에서 사용된 통상의 탄화수소-기저의 응집제들에 대해 여러 이점들을 제공한다. 앞서 언급한 바와 같이, 상기 베이어 슬러리는 염기성이고(예를 들면 9 내지 14의 pH), 그리고 상기 응집제가 상기 액체를 정화시키기 위하여 적용되는 때에는 전형적으로 80 내지 120℃의 증가된 온도에 있다. 이들 조건들 하에 서의 상기 베이어 슬러리에의 본 발명의 역유화 중합체의 첨가는 상기 지방산과 수용성 알코올의 에스테르를 예를 들어 지방산의 염과 메탄올 등과 같은 알코올로 쉽게 가수분해되며, 이들 2 성분들은 상기 액체 중에 가용성이거나 또는 달리 용해될 수 있다. 상기 에스테르의 가수분해는 실질적으로 증기압을 전혀 부여하지 않는 가용성의, 비-휘발성의 지방산염을 산출한다. 그에 의해 본 발명의 역유화 중합체는 상기 시스템에 대한 스트레스를 감소시키는 것에 의해 안전하고 유효한 응집제를 제공하며, 실질적으로 폭발의 위험성 및 상기 농축물의 오염을 제거한다.
본 발명의 또 다른 이점은 통상의 탄화수소-기저의 응집제들에서 일어나는 것과 같이 상기 지방산이 유기물로서 상기 액체 중에서 축적되지 않는다는 것이다. 오히려, 상기 지방산염은 응집 동안에 상기 진흙으로 침강되어 나간다.
다른 구체예에 있어서, 상기 수처리방법은 본 발명의 상기 역유화 중합체를 고압의 상층액 분리 광물 추출 시스템(high pressure decantation mineral extraction system)에 첨가하고, 그리고 상기 현탁된 입자들을 상기 비연속상으로 응집시키는 것을 포함한다.
또한 이중 침지라고도 불리우는, 고압 상층액 분리(high pressure decantation ; HPD)는 알루미나 회수를 위한 개선된 방법으로 최근 관심을 끌고 있는 알루미나 추출 공업에서 사용되어 오던 정화 기술이다. HPD는 뵘석 전환(boehmite reversion), 석영 어택(quartz attack) 및 가성의 손실(caustic losses) 등과 같은 전통적인 알루미나 추출의 많은 단점들을 극복한다. HPD는 침지 온도에서 필수적으로 수행되는 가압된 진흙 분리의 사용과 관련되는 이들 문제 들을 피한다.
HPD에 있어서, 보오크사이트는 제1의 침지기로 공급되어 알루미나 3수화물의 대부분을 추출하고, 뒤에 다른 알루미나 함유 성분들을 포함할 수 있는 분순물들을 남긴다. 계속해서 상기 슬러리는 가압 상층액분리기(pressure decanter)에로 보내어진다. 상기 슬러리의 분리는 필수적으로 침지 조건들에서 수행된다. 계속해서 본 발명의 상기 역유화 중합체는 상기 가압 상층액분리기 내에서 상기 슬러리에 첨가되어 상기 현탁된 입자들을 응집시킬 수 있다. 상기 가압 상층액분리기 내에서의 상기 슬러리의 온도는 120 내지 250℃가 될 수 있다. 상기 가압 상층액분리기 내에서의 상기 슬러리의 압력은 1 내지 30기압이 될 수 있다.
상기 알루미나의 상기 잔류물의 추출을 위하여 상기 가압 상층액분리기로부터 상기 슬러리가 고온, 전형적으로는 165 내지 200℃의 온도에서 동작하는 다른 침지기에로 공급될 수 있다.
또 다른 구체예에 있어서, 상기 역유화 중합체는 상기 제2의 침지기로부터 수득된 머드를 분리하기 위하여 첨가될 수 있다.
제한을 위한 것이 아닌 설명을 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 이하에 기재한다.
실시예들
역유화 중합체의 조성을 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
| 중량% (조성) | 중량(g) (1000g) | ||
| 단량체상 | 물 | 12.124 | 121.2395 |
| 67% 암모늄아크릴레이트 | 58.854 | 588.5375 | |
| 베르센(Versene ; 상표명, EDTA) | 0.008 | 0.0790 | |
| 오일상 | 소이골드 1100(상표명) | 25.426 | 254.2590 |
| 스판 85(상표명) | 1.400 | 14.0000 | |
| 트윈 81(상표명) | 0.100 | 1.0000 | |
| 하이퍼머 B-210(상표명) | 0.500 | 5.0000 | |
| 개시제 | 바조 64(상표명) | 0.041 | 0.4100 |
| 바조 52(상표명) | 0.003 | 0.0250 | |
| 소듐하이포포스파이트 | 0.038 | 0.3800 | |
| 물 | 0.057 | 0.5700 | |
| 첨가제 | 55% 암모늄티오시아네이트 | 1.450 | 14.5000 |
| 합 계 | 100.000 | 1000.0000 | |
| 오일상 조성 | 결합 | 조성의 백분율 | O2 백분율 |
| 메틸팔미테이트 | C-16 | 10.0 | 11.8 |
| 메틸스테아레이트 | C-18 | 04.0 | 10.7 |
| 포화% | 14.0 | ||
| 메틸올레이트 | C-18=1 | 25.0 | 10.8 |
| 메틸리놀레이트 | C-18=2 | 53.0 | 10.9 |
| 메티리놀리네이트 | C-18=3 | 08.0 | 10.9 |
| 불포화% | 86.0 | ||
| O2의 총 평균 | 11.0 |
메틸 소이예트 내의 39.8% 암모늄아크릴레이트 라텍스 연속상을 다음의 방법으로 제조하였다. 기계적 교반기, RTD, 질소 퍼지관, 콘덴서 및 가열 및 냉각수단들이 장착된 2000㎖ 반응플라스크에 254.2590g의 소이골드 1100, 14.0g의 스판 85, 1g의 트윈 81, 0.5g의 하이퍼머 B-210을 첨가하는 것에 의하여 용액 A를 만들었다. 이 혼합물을 60℃로 가열시켜 모든 성분들을 분산시켰다. 별도의 용기(1000㎖ 플라스크) 내에서, 121.2395g의 물, 미리 암모니아와 아크릴산으로부터 만들어진 588.5375g의 67.00% 암모늄아크릴레이트 단량체 용액 및 0.0790g의 베르센을 첨가하는 것에 의하여 용액 B를 만들었다. 이 용액의 pH를 7.2로 조절하였다.
계속해서 용액 A를 교반시키면서 용액 B를 천천히 첨가하는 것에 의하여 상기 2상들의 에멀젼을 제조하였다. 계속해서 상기 조 에멀젼(crude emulsion)을 메디엄 타입의 제너레이터(medium type generator)가 장착된 IKA T25 등과 같은 고속의 "호모게나이저"의 수단에 의해 60초 동안 에멀젼화시켰다. 이 에멀젼의 온도는 42℃로 조절되었다.
계속해서 개시제 등록상표 바조 64 및 등록상표 바조 52를 첨가하였다. 질소 퍼지를 개시하고, 상기 반응혼합물을 5시간 동안 42℃로 조절하고, 밀도에 의한 전환율을 구하였다. 90 내지 95%의 전환에서, 소듐하이포포스파이트의 용액을 첨가하였다. 상기 반응을 50℃까지 가열시키고, 50℃에서 2시간 동안 유지시켰다. 계속해서 상기 반응을 냉각시키고, 생성물을 100-메쉬의 스크린을 통해 여과하였다. 상기 생성물은 연속상으로서 메틸 소이예트를 갖는 부드러운 에멀젼이었다. 상기 생성물의 RSV을 2몰랄 농도의 질산나트륨(NaNO3) 중의 0.040%의 중합체에서 측정하였다. 상기 생성물은 30.67의 RSV를 갖는다.
본 명세서에서 기술된 바람직한 구체예들에 대한 여러 변형들 및 변경들이 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 자명할 수 있음은 이해될 수 있는 것이다. 본 발명의 정신 및 관점으로부터 벗어남이 없이 그리고 수반되는 이점들의 손실없이 이러한 변경 및 변형들이 이루어질 수 있다. 따라서 이러한 변형들 및 변경들은 첨부된 특허청구범위들에 의해 보호되는 것으로 의도되어야 한다.
따라서 본 발명은 아크릴중합체의 수용액으로 이루어지는 비연속상 및 지방 산과 수용성 알코올의 에스테르로 이루어지는 연속상을 포함하는 역유화 중합체 및 특히 상기 역유화 중합체를 공업용수 시스템에 적용시키고, 그리고 상기 연속상을 지방산염으로 가수분해시키는 것을 포함하는 수처리방법을 제공하는 효과가 있다.
Claims (27)
- 아크릴중합체의 수용액으로 이루어지는 비연속상;지방산과 수용성 알코올의 에스테르로 이루어지는 연속상;계면활성제;낮은 친수친유평형값의 유화제; 및높은 친수친유평형값의 유화제;들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 아크릴중합체가 (메타)아크릴산의 염들, (메타)아크릴레이트에스테르, (메타)아크릴아미드, N-히드록시(메타)아크릴아미드 및 (메타)아크릴아미도살리실산 및 그의 염들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 단량체들로 합성된 것임을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 지방산과 수용성 알코올의 에스테르가 지방산메틸에스테르오일, 대두유, 메틸화 대두유, 에틸화 대두유, 메틸 소이예트, 에틸 소이예트, 메틸팔미테이트, 메틸스테아레이트, 메틸올레이트, 메틸리놀레이트, 메틸리놀리네이트, 라우레이트-기저 오일들, 캐스터오일, 아마인유, 코코넛오일, 옥수수유, 면실유, 우족유, 올리브유, 팜유, 땅콩유, 평지씨유, 홍화유, 참기름, 경유, 해바라기유, 톨유, 수지(獸脂) 및 이들의 혼합물들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 연속상이 전적으로 식물-유래의 오일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 4 항에 있어서,상기 식물 유래의 오일이 지방산메틸에스테르, 대두유, 메틸화 대두유, 에틸화 대두유, 메틸 소이예트, 에틸 소이예트, 메틸팔미테이트, 메틸스테아레이트, 메틸올레이트, 메틸리놀레이트, 메틸리놀리네이트, 라우레이트-기저 오일들 및 이들의 혼합물들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 지방산과 수용성 알코올의 에스테르가 탄소수 16 내지 18의 지방산들의 메틸에스테르 및 에틸에스테르들로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 계면활성제가 폴리옥시알킬렌 변성 블록 공중합체, 폴리옥시알킬렌 말단기들을 갖는 폴리이소부틸렌 유도체 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 낮은 친수친유평형값의 유화제가 솔비탄지방산에스테르, 솔비탄올레인산에스테르 및 이들의 혼합물들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 낮은 친수친유평형값의 유화제가 1 내지 7의 친수친유평형값을 갖는 것을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 높은 친수친유평형값의 유화제가 폴리옥시에틸렌솔비탄라우레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄팔미테이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄스테아레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄올레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 높은 친수친유평형값의 유제가 9 내지 16의 친수친유평형값을 갖는 것을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 역유화 중하체가 10 내지 50dL/g의 RSV값을 갖는 것을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 역유화 중합체가 적어도 10의 RSV값을 갖는 것을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 역유화 중합체가 적어도 20의 RSV값을 갖는 것을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 역유화 중합체가 23 내지 32dL/g의 RSV값을 갖는 것을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항에 있어서,상기 아크릴중합체가 폴리(메타)아크릴산, 히드록사민산 펜던트기를 포함하는 폴리(메타)아크릴산, 살리실산 펜던트기를 포함하는 폴리(메타)아크릴산, 폴리알킬(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴산/알킬(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/(메타)아크릴아미드 공중합체, 히드록사민산 펜던트기를 포함하는 (메타)아크릴산/(메타)아크릴아미드 공중합체, 살리실산 펜던트기를 포함하는 (메타)아크릴산/(메타)아크릴아미드 공중합체, (메타)아크릴산/(메타)아크릴아미드/알킬(메타)아크릴레이트 3원공중합체 및 (메타)아크릴산/(메타)아크릴아미드/AMPS 3원공중합체들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 역유화 중합체.
- 제 1 항의 상기 역유화 중합체를 공업용수 시스템에 첨가하는 단계; 및상기 공업용수 시스템 내에서 오일을 지방산으로 가수분해하는 단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 수처리방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 공업용수 시스템이 20 내지 250℃의 온도를 갖는 것임을 특징으로 하는 수처리방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 공업용수 시스템이 80 내지 250℃의 온도를 갖는 것임을 특징으로 하는 수처리방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 공업용수 시스템이 광물 추출 시스템 및 고압의 상층액 분리 광물 추출 시스템으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 수처리방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 공업용수 시스템이 9 내지 14의 pH를 갖는 것임을 특징으로 하는 수처리방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 공업용수 시스템에 정의 압력을 적용시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리방법.
- 제 22 항에 있어서,상기 정의 압력이 1 내지 30기압임을 특징으로 하는 수처리방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 공업용수 시스템으로부터 농축물을 수집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 농축물을 제2의 공업용수 시스템으로 분배하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 제2의 공업용수 시스템이 보일러 시스템, 폐수처리 시스템 및 광물 추출 시스템으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 수처리방법.
- (메타)아크릴산의 염들, (메타)아크릴레이트에스테르, (메타)아크릴아미드, N-히드록시(메타)아크릴아미드 및 (메타)아크릴아미도살리실산 및 그의 염들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 단량체들의 수용액을 지방산과 수용성 알코올의 에스테르, 높은 친수친유평형값의 유화제, 낮은 친수친유평형값의 유화제 및 게면활성제를 포함하는 오일상에 첨가하는 단계; 및중합을 개시하여 상기 역유화 중합체를 형성하는 단계;들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 역유화 중합체의 제조방법.
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