LT4490B

LT4490B - Katijoninio flokulianto gavimo būdas

Info

Publication number: LT4490B
Application number: LT98-059A
Authority: LT
Inventors: Rima Julė Žemaitaitienė; Edita Mažonienė
Original assignee: Kauno technologijos universitetas
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 1999-04-26
Also published as: LT98059A

Description

Išradimas priskiriamas gamybos technologijoms katijoninių flokuliantų ir sorbentų, kurie galėtų būti taikomi vandenvaloje, ypač tekstilės nuotekų valymui, o taip pat reagentų išskyrimui arba sukoncentravimui.

Žinoma daug flokuliantų polimerinių ketvirtinių amonio druskų pagrindu [Floover M.F. Cationic ąuatemary polyelectrolytes - a literature revievv // J. Macromol. Sci. - Chem. - 1970. - A 4(6). - P. 1327-1417]. Iš jų plačiausiai kaip flokuliantas vandenvaloje, kalnakasyboje, popieriaus pramonėje naudojamas polidimetildialilamonio chloridas (PDMDAAC1). Jis gaminamas iš monomero dimetildialilamonio chlorido radikalinės polimerizacijos būdu, naudojant įvairius iniciatorius: peroksi-, diazo-, fosforoorganinius junginius [EofrpKHHa H.M., ΚριοΊκοΒ B. B. h jp. riojoiMepu Ha ocHOBe N,N-aHMeraji-N,NAHa-T-THjTaMMOHHft xnopima // nnacTii^ecKHe Maccu.- 1987.- N°8. - C.1720], sieros dioksidą arba seleną [A. c. 1571048 (CCCP), C 08 G 73/06 (1980)].

Prototipu parinktas PDMDAAC1, kuris gaunamas, kai iniciatoriais naudojami neorganiniai peroksisulfatai [Pat. 141029 (DDR), C 08 F 126/04, C 08 F4/34 (1979); Pat. 156979 (DDR), C 08 F 126/02, C 08 F4/28 (1982)]. Į 30-70%-inį o

monomero dimetildialilamonio chlorido tirpalą jų dedama nedaug - (0,3-10' -s4-10'“) mol/moliui monomero, optimalaus terpės pH (6,7 -v 10,3) palaikymui naudojant buferines sistemas iš neorganiniij druskų arba įvairių aminų. Taip gaunami didelės molekulinės masės linijiniai tirpūs polimerai vandeninių tirpalų pavidalu.

Trūkumas tas, kad vandenyje gerai tirpius katijoninius flokuliantus, tame tarpe ir poliketvirtines amonio druskas, reikia labai tiksliai dozuoti į valomą tirpalą, · nes šie flokuliantai teršalus suriša ir nusodina tik labai siaurame koncentracijų intervale [Schulz G., Herlinger H. Entfernung von Reaktivfarbstoff Hydrolisaten aus Teilabvvasserstromen durch Fallungs - Flokuugreaktionen /' Textūveredlung.1988,- <\«1.2.- S. 445-448; 1990,- N>1.- S. 23-27; Boothe J. E., Flock H. G., Hoover

M. F. Some homo- and copolymerization studies of dimethyldiallyl-ammonium chloride // J. Macromol. Sci. - Chem. - 1970. - A4(6). - P. 1419-1430.] Perdozavus flokuliantą pasireiškia priešingas - stabilizavimo efektas. Optimali flokulianto koncentracija gali būti vis kitokia kiekvienai atskirai teršalų rūšiai nusodinti, be to, ji priklauso nuo pH, mažamolekulių druskų priedų ir kitų faktorių. Tai labai trukdo panaudoti nuotekų valymo arba kitų reagentų surišimo flokuliantais būdą praktikoje, ypač tekstilės pramonėje. Be to, įprasti katijoniniai flokuliantai yra tirpūs vandenyje ir gali būti naudojami tik nusodinimo-flotavimo operacijose.

Pateikto išradimo tikslas - pagerinti poliketvirtinių amonio druskų flokuliacines savybes ir praplėsti jrj taikymo galimybes, naudojant kaip flokuliantus ir sorbentus.

Tikslas pasiekiamas tuo, kad Į poliketvirtinės amonio druskos tirpalą papildomai dedama kalio arba amonio peroksisulfatų. esant komponentų masių santykiui 1 : (0,1-^9). Sumaišius susidaro šių junginių kompleksai. Šie polimeriniai kondensatai (PK) gaunami sumaišant komponentų tirpalus bet kokiame jų masių santykių intervale. Esant nedideliems kalio ar amonio peroksisulfatų priedams (iki ~0,3 g peroksisulfatų / 1 g polidimetildialilamonio chlorido) gaunami balzgani tirpalai, didinant jų koncentraciją susidaro smulki balta dispersija, kurios maksimali išeiga gaunama, esant masių santykiui peroksisulfatas : katijoninis polimeras = 4:6 (1 lentelė). Tiek PK tirpalai, tiek dispersijos, jas homogenizavus, gali būti panaudojami Įvairių klasių tekstilės dažų ar kitų chemikalų surišimui ir nusodinimui tirpaluose (2 lentelė). PK tirpalai arba dispersijos,.supilti i valomus tirpalus, veikia kaip flokuliantai: po sumaišymo praėjus kelioms minutėms pradeda formuotis flokulės, jos stambėja ir galiausiai nusėda ant dugno.

Tirpalų valymo efektyvumas, palyginus su prototipu - polimerine ketvirtine amonio druska - polidimetildialilamonio chloridu (2 lentelė, Νθ 15, 16) - yra geresnis visose tirtose PK komponentų santykių zonose, išskyrus tik atskirus atvejus, pavyzdžiui, hidrolizuotą aktyvų dažą stipriai šarminėje terpėje, kur naudoti lentelė. Įvairaus sąstato polimerinių kondensatų charakteristika

Efl. Nr.	APS: PDMDAAC1, g/g	Netirpios frakcijos iseiea, %	Pastabos
1	1: 9	0	Beveik skaidrus tirpalas
2	2:8	-	Stipriai balzganas tirpalas
3	3 : 7	~70	Sunkiau atskiriama netirpi frakcija
4	4 : 6	~95	Lengvai atskiriama netirpi frakcija
5	5 : 5	—80	Lengvai atskiriama netirpi frakcija
6	6:4	~65	Lengvai atskiriama netirpi frakcija
7	7:3	~50	Lengvai atskiriama netirpi frakcija
8	8:2	—30	Lengvai atskiriama netirpi frakcija
9	9:1	~15	Lengvai atskiriama netirpi frakcija

amonio peroksisulfato (APS) perteklių (φ>1) yra netikslinga. Poliketvirtinė amonio druska be peroksisulfatų analogiškose sąlygose neblogai nusodino tik hidrolizuotą aktyvų dažą. o kitus chemikalus - blogai arba visai nesurišo. Padidinus PK koncentraciją iki 10 kartų,, perdozavimo nepastebėta (2 lentelė, .\'2 5-7). Vienas APS be katijoninio polimero nerišo aktyvių ir dispersinių dažų ir tik 19% nuspalvino rūgštinio dažo tirpalą (2 lentelė, N° 14). Optimalus anijoninių ir krūvio neturinčių dispersinių dažų bei kitų chemikalų surišimas gautas, kai PK sudarančių komponentų - polimerinės ketvirtinės amonio druskos ir peroksisulfato masių santykis yra 1 : (0,67+1).

Sumaišius komponentus santykiais 1 : (0,4+9), gaunama PK dispersija (1 lentelė), kurią atskyrus nuo tirpalo galima panaudoti kaip sorbentą, per jį filtruojant valomą tirpalą. Sorbeutus ruošti tikslinga iš PK, kur komponentų masių santykis 1 r (0,4+1,5), nes tada gaunamas pakankamas netirpios frakcijos kiekis (išeiga >65%).

PK gali būti sudaryti betarpiškai valomų chemikalų tirpaluose ar nuotekose. Tam tikslui polimerinės druskos ir peroksisulfatų tirpalai ruošiami atskirai, vienas po kito dozuojami į valomą tirpalą ir ten sumaišomi.

lentelė. Įvairių reagenti) surišimas polimeriniais kondensatais

1 C -2 £ 1 Cį ei

c jį Ή et c c V2 Lc

sulforūgšties) j

dinatrio druska

(GOST 6848-65)

f

1

so UO

1

I

r-

SO ra

SO i '

1 1

1

O

1

et

1—

c

Vi et

_t

o

J

_t

ra

’rH

’TT·

J

₍

cn

U

₍

un

_J

SO

cc

un

cn

_t

oo

Vi

E

ra

cit

et

1-^ 1

/—s

c

cs

yr\

Ct

-«-d

o

ra

#*n

₁

c

3

£

d

TT

¹

r-

ra

P

£

tZ'.

»*-«

o.

P—¹

et

C -

:·ς/5

rs ’o

SC CO

TT i

«=3

<

»—4

o

rn

uo

J

_t

ra

TT

'70

T?

c

O\

ra

₍

et C.

Ό

k—H u-

TT

un

sO

ra

tn

rr

O

C-

’C

u

u*

s

<υ v; u*

r-

ra i >—1

U 2-

d

u c. irt

O

ra

c ra

i/n cc

Ό CC

O·

cc T*

t

co.

’rr

r—<

o

ra

&

Q

rt

o.

v* et

X

k—<

u.

.£3

C j

d

·—i

>

cs

1 k—t

o

SO

UO

so

_t

uo

i

sO

t-H

ΓΊ

TT

n

B

co

ao

c.

c\

cc

so

uo

cn

Ui

k-U

Ό

tS

et

«**

k-Lt

u*

cž

•—i

d

ra

cc i

rn

r-

o

SO

m

uo

o

CC

ra

CC

CS

r—l

U

Ct U £

S

k—< l-C

cn

o.

Cs

ld c\

OC

ra

TT

ra

Γ4

*—

et

B C

3 et

C >N

Jį et

<·

•—t

CN

un

co.

ra

Λ

F—(

_<

ra

-2

u,

oc

d

d¹

T—t

d

d¹

id

o

O

d:

o

CU

o

·*-

•.

-

v

.S“

d

ξ

cc

ra

sC

'*O

so

'70

un

c*;

ra

o

Ξ

o

>-»

H

<<

• »

et S

s

r—t

e^J

m

-T

-

-T

*n

un

SO

r-

oc

Cs

s

o ?

o

v:

B-

cų

V?

-

U s

*s -s et

0

ęz?

s

co

<

22

£0 ε

7-

o T3 C c

A -> z·^·.

c ·_>

LC

JJ

p-

£

έ

-

ΓΊ

TT

Ό

ra

cc

Cs

2

d

ra

r^_t·—·4

2

«Λ

SO

¹ - » - -......*...... ··-!» — —.......- ,, ¹ - -- - ¹ ¹ — · · » ..........- - — i —- ----- . i .

Pastabos: - naudoti techninio grynumo dažai, atkinkantys “Colour Index” klasifikaciją.;

- detergentas Sulfonatas - natrio alkansulfonatiĮ (Ο,,ΙΒ,, ,jC,_ri)CIISOjNa, kur n I m = l 1 = 17, mišinys;

- pradinė reagenln koncentracija tirpale - 0,1 g/l.

Siūlomą flokuliantų gavimo būdą realizuoja taip: į paruoštą indą supila reikiamus kiekius vandeninių poliketvirtinių amonio druskų ir (NH^SsOg arba K2S2O5 tirpalų. Susidaro baltos spalvos dispersija., kurios atitinkamą kiekį supila į norimus išvalyti tirpalus. Sumaišo ir palieka flokulėms nusėsti. Galima atskirai paruoštus poliketvirtinės amonio druskos ir peroksisulfato tirpalus pūti paeiliui į valomą tirpalą ir ten sumaišyti. Norint PK dispersiją panaudoti kaip sorbentą, ją nufiltruoja., panaudoja filtro užpildui ir per jį filtruoja norimus išvalyti tirpalus.

Pateikiami konkretūs flokuliantų gavimo ir taikymo pavyzdžiai.

pavyzdys

Į 600 ml 1%-io PDMDAAC1 (TU 6-05-2009-86) tirpalo maišant pilama 400 ml 1%-io amonio peroksisulfato, (NLD^Og (GOST 20478-75), tirpalo. Susidaro baltos spalvos dispersija. Imama po 10 ml dispersijos ir pilama į 11 0,1 g/1 koncentracijos dažų, detergentų arba 2,2'-metilenbis(6-naftalensulforūgšties) dinatrio druskos tirpalus. Sumaišoma ir paliekama flokulėms nusėsti. Po paros imami nuskaidrinto tirpalo pavyzdžiai ir matuojama jų šviesos sugertis fotoelektrokolorimetrais ΚΦΚ-3 arba Specord UV VIS, esant šiems šviesos bangų ilgiams: C.I. Reactive red 2 - 540 nm, C.I. Disperse blue 7 - 592 nm, C.I. Acid red 186 - 520 nm, kalio palmitatui - 364 nm, 2,2^;-metūenbis(6naftalensulforūgšties) dinatrio druskai - 285 nm. Lyginant pradink} ir valytų tirpalų šviesos sugert} apskaičiuojamas valymo laipsnis, %. Liekamoji Sulfonato koncentracija dar nustatoma pagal vandenvaloje naudojamą metodiką, plakant parūgštintą jo tirpalą su chloroformu ir metileno mėliu ir matuojant chloroformo ištraukos šviesos sugerti, esant 650 nm šviesos bangos ilgiui. Gaunama, kad po nusodinimo C.I. Reactive red 2 koncentracija tirpale sumažėjo 90%.., hidrolizuoto C.I. Reactive red 2 - 96%, C.I. Disperse blue 7 - 70%, C.I. Acid red 186 - 75%, 2.2-metilenbis(6-naftalensulforūgšties) dinatrio druskos - 56%, Sulfonato - 50%.

pavyzdys

Analogiškai 1 pavyzdžiui, tik naudojama kita polimerinė ketvirtinė amonio druska - polivinilbenziltrimetilamonio chloridas (PVBTALACl) (TU 6-09-4145-75).

Gaunama mažiau sėdanti PK dispersija, ir smulkesnės nei 1 pavyzdyje flokulės. Išvalymo laipsnis: C.I. Reactive red 2 - 74%, C.I. Disperse blue 7 - 78%.

pavyzdys

Analogiškai 1 pavyzdžiui, tik vietoj amonio peroksisulfato imamas kalio peroksisulfatas (GOST 4146-74). Nusodinant gautu PK C.I. Reactive red 2 dažą, jo koncentracija tirpale sumažėjo 92%.

pavyzdys

Analogiškai 1 pavyzdžiui, tik 150 ml gautos PK dispersijos nufiltruojama, ja užpildomas stiklinis filtras, sudarant 2 cm skersmens ir ~ 1 cm aukščio sorbento sluoksnį, per kurį, esant silpnam vakuumui, naudojant vandens siurblį filtruojamas 0,1 g/l koncentracijos C.I. Reactive red 2 tirpalas. Gaunama >400 ml bespalvio filtrato.

pavyzdys

Į 11 0,1 g/1 koncentracijos dažų C.I. Reactive red 2 ir C.I. Disperse blue 7 tirpalus pilama po 5 ml 1%-io PDMDAAC1 tirpalo ir sumaišoma. Po 10 min į tuos pačius tirpalus pilama po 5 ml 1%-io amonio peroksisulfato tirpalo. Tirpalai paliekami nusistovėti. Po paros imami tirpalų pavyzdžiai ir nustatomas valymo laipsnis. Gaunama, kad po nusodinimo C.I. Reactive red 2 koncentracija tirpale sumažėjo 95%, C.I. Disperse blue 7-82 %.

' Pateikti pavyzdžiai patvirtina, kad naudojant siūlomus polikondensatus galima surišti tiek joninius, tiek krūvio neturinčius dispersinius dažus šarminiuose, parūgštintuose ir neutraliuose tirpaluose, išvalant taip pat įvairius detergentus ir kai kuriuos aromatinius junginius. Šiuo būdu gautų flokuliantų .savybės geresnės už prototipo: įvairių klasių dažų surišimo laipsnis padidėja 20-;-90%, detergentų S-s-30%, kai kurių aromatinių junginių - iki 70%. Be to, išvengiama flokulianto perdozavimo pa\ojaus. Polikondensatus galima išskirti kietu pavidalu ir naudoti kaip sorbentus, tuo būdu praplečiant technologines jų taikymo galimybes.

Claims

Išradimo apibrėžtis

1. Katijoninio flokulianto gavimo būdas iš poliketvirtinės amonio druskos, besiskiriantis tuo, kad j polimerinės ketvirtinės amonio druskos tirpalą papildomai pila kalio arba amonio peroksisulfatų, esant komponentų masių santykiui 1: (0,1 + 9).

2. Katijoninio flokulianto gavimo būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad, atskirai paruošus poliketvirtinės amonio druskos ir peroksisulfatų tirpalus, juos paeiliui dozuoja į valomą tirpalą ir ten sumaišo.

3. Katijoninio sorbento gavimo būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad esant komponentų masių santykiui 1 : (0,4 + 1,5) po jų sumaišymo atskiria netirpią dispersiją.