MXPA02000656A - Procedimiento para flocular suspensiones. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para flocular y deshidratar una suspension acuosa de solidos suspendidos que comprende, introducir en la suspension, (a) una solucion concentrada de polimero y, (b) una solucion diluida de polimero, caracterizado porque las soluciones concentrada y diluida de polimero se introducen substancialmente de forma simultanea en el substrato. Preferentemente las soluciones concentrada y diluida de polimero se introducen en la suspension como una composicion acuosa que comprende una solucion diluida acuosa de polimero y una solucion concentrada de polimero. El procedimiento proporciona mejoras en la filtracion y en solidos de torta.

Description

<¿ PROCEDIMIENTO PARA FLOCULAR SUSPENSIONES DESCRIPCIÓN 5 Antecedentes y campo de la invención Esta invención se relaciona a procedimientos para flocular suspensiones acuosas para efectuar separación de sólidos de la suspensión. 10 Se conoce la aplicación de floculantes poliméricos a suspensiones acuosas para separar sólidos de la suspensión. Por ejemplo es práctica común flocular y entonces deshidratar suspensiones que contienen ya sea material orgánico sólido suspendido o sólidos minerales. 15 Por ejemplo es práctica común flocular lodos tales como lodo de alcantarillado, aguas residuales, efluentes de la industria textil, barro rojo del procedimiento Bayer Alumina y suspensiones de colas de carbón, etc. También se usan normalmente floculantes en procedimientos de 20 fabricación de papel agregando floculantes poliméricos a la suspensión celulósica. La floculación normalmente se logra mezclando en la suspensión el floculante polimérico, permitiendo que las partículas suspendidas floculen y entonces deshidratar la suspensión floculada. En la ^frit?rtl«??_--to-tt..-..--^Éi-^->J .., fabricación de papel, esta remoción de agua de la suspensión celulósica a menudo se denomina escurrimiento. Normalmente se utilizan floculantes poliméricos de peso molecular alto para este propósito. Los floculantes de peso molecular alto pueden ser catiónicos, aniónicos, no iónicos o anfóteros por naturaleza. La elección del floculante polimérico dependerá principalmente del sustrato que se está tratando. Por ejemplo es práctica común utilizar floculantes catiónicos de peso molecular alto para tratar suspensiones acuosas que comprenden material orgánico suspendido, por ejemplo lodo de alcantarillado. En la fabricación de papel se conoce la utilización de floculantes catiónicos, no iónicos, aniónicos o anfóteros. La floculación de suspensiones minerales frecuentemente se efectúa utilizando floculantes aniónicos . También se conoce la utilización de dos floculantes poliméricos diferentes en el mismo procedimiento. Los floculantes pueden tener la misma carga (coiónicos) . Por ejemplo en la práctica comercial en la deshidratación de lodo de alcantarillado éstos pueden ser coiónicos. En otros procedimientos se conoce la aplicación de dos polímeros de carga opuesta (contraiónicos) . Donde se aplican dos floculantes poliméricos a una suspensión acuosa ellos pueden agregarse simultáneamente o más normalmente de forma secuencial . Es práctica normal el aplicar polímeros como soluciones acuosas para flocular suspensiones que contienen material orgánico suspendido. Generalmente las soluciones de polímeros están relativamente diluidas, por ejemplo por debajo de 0.5%, a menudo por debajo de 0.3% y normalmente 0.1% a debajo de 0.2% en peso. Normalmente se proporcionan los polímeros como un producto particulado sólido o como una dispersión o emulsión de fase inversa. Es práctica normal disolver el polímero en agua dispersando las partículas de polímero en una corriente fluida de agua en el caso del producto particulado sólido o en el caso de la emulsión o dispersión, inversión en el agua, mediante el uso de tensioactivos activadores. La solución de polímero así formada frecuentemente se encuentra en una concentración por encima de 0.3%, a menudo en el intervalo de 0.4% a 1% y normalmente aproximadamente 0.5%. En muchos casos esta solución más concentrada de polímero puede concentrarse para agregarse también directamente a la suspensión, puesto que la experiencia recibida sugiere que pudiese existir distribución inadecuada del floculante a través de la suspensión y como una consecuencia el procedimiento de floculación se dañaría.

Es por consiguiente práctica común en primer lugar proporcionar una solución más concentrada de polímero y entonces diluir la solución de polímero antes de la aplicación. A menudo la solución diluida tendrá una concentración inferior al 0.2%, por ejemplo dentro del intervalo 0.05 a 0.2% en peso y frecuentemente entre 0.1 y 0.2% en peso. Esta solución diluida de polímero normalmente se mide directamente en la suspensión antes de la fase de deshidratación. Existe un deseo de mejorar la eficacia del procedimiento de floculación, para provocar ya sea o un mayor efecto de deshidratación, tal como mayores sólidos en la torta o lograr un nivel aceptable y constante de eficacia de deshidratación pero utilizando una dosis más baja de floculante. Esto es cierto en una variedad de procedimientos de floculación, incluyendo deshidratación de lodos de alcantarillado, lodos colas de carbón, barro rojo y en la fabricación de papel . Sería por consiguiente deseable proporcionar un método mejorado para flocular y deshidratar suspensiones acuosas de sólidos, en particular proporcionar mejor sequedad de los sólidos deshidratados para una dosis equivalente de floculante o proporcionar el mismo grado de sequedad de sólidos deshidratados pero utilizando una menor dosis de floculante. También sería deseable proporcionar ? Aá ? Ji?i? ??. .^a-.^-J un procedimiento que proporcione una deshidratación más rápida. La invención se refiere a un procedimiento para flocular y deshidratar una suspensión acuosa de sólidos que comprende, introducir en la suspensión, (a) una solución concentrada de polímero y, (b) una solución diluida de polímero, caracterizada porque las soluciones concentrada y diluida de polímero se introducen en el substrato substancialmente de forma simultánea. Las soluciones concentrada y diluida pueden medirse directamente en la suspensión como soluciones separadas. Práctica y simultáneamente las dos soluciones deben agregarse aproximadamente en el mismo punto de dosificación. Cuando las soluciones concentrada y diluida se agregan separadamente a la suspensión, ellas pueden agregarse en cualquier orden. Por ejemplo si se agrega primero la solución diluida, el polímero concentrado puede agregarse después de que la floculación haya comenzado pero debe agregarse antes de la etapa de deshidratación y antes de cualquier etapa de sometimiento a esfuerzo cortante alta, tal como etapas de bombeo o tamizado. Alternativamente, puede ser deseable agregar la solución diluida de polímero después de la adición de la solución concentrada de polímero. Cuando las soluciones concentrada y diluida de polímero se agregan separadamente puede ser apropiado permitir o aplicar algún grado que mezclado entre las etapas de dosificado para permitir que la primera dosis de polímero se distribuya totalmente a través de los sólidos en suspensión. Este mezclado puede incluir por ejemplo permitir que la suspensión tratada pase alguna distancia a lo largo de una línea de flujo la cual opcionalmente contiene curvaturas, desviaciones, restricciones u otras características que inducen mezclado suave . Preferentemente las soluciones concentrada y diluida de polímero se introducen simultáneamente. Más preferentemente las soluciones concentrada y diluida de polímero se introducen en la suspensión como una composición acuosa que comprende una solución diluida acuosa de polímero y una solución concentrada de polímero. La composición acuosa debe comprender tanto las soluciones concentrada como la diluida de polímero como componentes discretos. Así se desea que la solución diluida y la solución concentrada existan como componentes substancialmente discretos de la composición acuosa. La composición acuosa comprende preferentemente la solución diluida acuosa de polímero en una cantidad de 20 a 99%, con base en el peso de polímero, y la solución concentrada de polímero en una cantidad de 1 a 80%, con JAAlfc base en el peso del polímero. Para algunas aplicaciones, tales como filtración al vacío giratoria de lodos de colas de carbón puede ser apropiado utilizar una proporción de solución concentrada a solución diluida de polímero de alrededor de 75:25. Sin embargo en la mayoría de las otras aplicaciones la proporción de solución concentrada de polímero a solución diluida de polímero generalmente estaría en el intervalo de 1:99 a 40:60. La composición acuosa que comprende soluciones concentrada y diluida puede ser de cualquier concentraciones significativamente diferentes con tal de que las concentraciones respectivas no sean substancialmente las mismas que las dos soluciones pudiesen formar inmediatamente una sola solución homogénea. Preferentemente la solución concentrada debe ser por lo menos dos veces la concentración de la solución diluida. Más preferentemente la solución concentrada debe ser por lo menos 4 o 5 veces la concentración de la solución diluida acuosa. La solución acuosa diluida de polímero deseablemente tiene una concentración de polímero por debajo de 0.5%, preferentemente por debajo de 0.3% en peso. Más preferentemente la concentración de la solución diluida está en el intervalo de 0.05 a 0.2%, más preferentemente alrededor de 0.1% en peso.

"^^"Tllr- - De conformidad con la invención el polímero disuelto en la solución diluida acuosa de polímero puede ser ya sea catiónica, aniónica o no iónica. El componente de la solución concentrada acuosa de conformidad con la invención tiene deseablemente una concentración de polímero superior a 0.3% en peso, preferentemente entre 0.4 y 1.0% en peso. Más preferentemente la concentración de la solución concentrada se encuentra en el intervalo de 0.5 a 1.0%. De conformidad con la invención el polímero disuelto en la solución concentrada acuosa de polímero puede ser catiónico, aniónico o no iónico. El polímero disuelto en la solución concentrada de polímero es preferentemente ya sea coiónico con el polímero disuelto en la solución diluida o no iónico. En otra forma preferida el polímero disuelto en la solución diluida es no iónico y el polímero disuelto en la solución concentrada de polímero es catiónico, aniónico o no iónico. Cuando el polímero disuelto ya sea en la solución diluida o en la solución concentrada es catiónico, el polímero catiónico puede formarse por polimerización de por lo menos sólo un monómero catiónico o con otros monómeros. Monómeros catiónicos convenientes incluyen amonio cuaternario o sales acidas de monómeros que contienen grupos amina. Preferentemente el polímero catiónico se tíi.? A??-? ,i,?ZÍ,.-.k-ré.r~ .. forma de un monómero o mezcla de monómeros que comprende por lo menos un monómero catiónico seleccionado del grupo que consiste de amonio cuaternario y sales acidas de acrilato de dimetilaminoetilo (meth) , amonio cuaternario y sales acidas de acrilamida de dimetilaminoetilo (meth) y cloruro amónico de dialildimetilo . Los monómeros catiónicos pueden estar homopolimerizados o copolimerizados con otros monómeros, por ejemplo acrilamida. Además de los polímeros de adición de vinilo, el polímero catiónico puede incluir polímeros obtenidos por condensación o reacciones de adición. Por ejemplo polímeros catiónicos convenientes incluyen aductos de aminas con epihalohidrinas o dihaloalcanos, poliamidas e iminas de polietileno. En el caso en dónde el polímero ya sea en la solución diluida o en la solución concentrada es aniónico, el polímero aniónico puede formarse por polimerización de por lo menos un monómero aniónico o con otro monómeros. Monómeros aniónicos convenientes incluyen monómeros no saturados etilénicamente que comprenden ácido carboxílico o grupos de ácido sulfónico. Preferentemente el polímero aniónico se forma de un monómero o mezcla de monómeros que comprenden por lo menos un monómero aniónico seleccionado del grupo que consiste de ácido acrílico de (meth) , ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico, metal alcalino y sus sales de amonio.

Si el polímero disuelto en ya sea la solución diluida o la solución concentrada es no iónico, el polímero aniónico puede formarse por polimerización de monómeros no iónicos convenientes, por ejemplo acrilamida o metacrilamida. Los polímeros convenientes para la solución concentrada acuosa y la solución acuosa diluida pueden prepararse por cualquier procedimiento de polimerización conveniente, por ejemplo polimerización de gel, polimerización de suspensión en fase inversa, polimerización de emulsión de fase inversa, polimerización de solución y similares. Así pueden proporcionarse polímeros convenientes en forma de polvos granulados, cuentas, emulsiones de fase inversa, dispersiones de fase inversa o soluciones acuosas. La solución concentrada acuosa puede formarse disolviendo cualquier polímero soluble en agua conveniente, en agua. La solución diluida acuosa de polímero también puede prepararse disolviendo cualquier polímero soluble en agua conveniente, en agua o alternativamente diluyendo una solución más concentrada de la solución de polímero. Las respectivas soluciones concentrada y diluida acuosas pueden producirse a partir de ellas como sea apropiado mediante técnicas de disolución, inversión o dilución conocidas. Por ejemplo el polímero particulado 10 * 21 *>^l^a»-- I I1T - i ltiffllllfll f - .•*•!• •— •— -¡Ama,.»., *faÉ. é., catiónico sólido puede disolverse dispersando las partículas del polímero en una corriente fluida de agua. Pueden invertirse emulsiones de fase inversa o dispersiones de fase inversa de polímeros catiónicos en agua utilizando tensioactivos activadores para formar las soluciones acuosas respectivas. Preferentemente los polímeros disueltos en tanto las soluciones concentrada como en la diluida son esencialmente el mismo polímero. Pueden prepararse los polímeros de conformidad con la invención como polímeros substancialmente lineales o como polímeros ramificados o estructurados. Los polímeros estructurados o ramificados normalmente se preparan mediante inclusión de monómeros no saturados polietilénicamente, tal como metilen-bis-acrilamida en la mezcla de monómeros, por ejemplo como se da en EP-B 202780. Preferentemente sin embargo, los polímeros son substancialmente lineales y se preparan en forma de una producto en cuentas o pulverizado. Un grupo particularmente preferido de polímeros incluye copolímeros de acrilamida con por lo menos un monómero catiónico seleccionado del grupo que consiste de amonio cuaternario y sales acidas de acrilato de dimetilaminoetilo (meth) , amonio cuaternario y sales acidas de acrilamida de dimetilaminoetilo (meth) y cloruro amónico del dialildimetilo, teniendo una viscosidad intrínseca de 11 ¡mniliMr-i-ilH- *** -* - ¡& ¡j^ *t ..s*A. t. «¿BAjtaafcSfam, __«_i»«««?---- .. MM¿ por lo menos 4 dl/g. Los polímeros de acrilamida catiónicos pueden comprender 10 a 90% en peso de acrilamida y 10 a 90% en peso de monómero (s) catiónico (s) . La composición acuosa que comprende la solución diluida acuosa de polímero catiónico y la solución concentrada de polímero catiónico puede formarse introduciendo la solución concentrada de polímero catiónico en una corriente fluida de la solución diluida acuosa de polímero catiónico. Por ejemplo en un método para preparar una solución acuosa se introduce directamente una solución concentrada acuosa de polímero catiónico en un conducto a través del cual la solución diluida acuosa de polímero catiónico se transporta hacia el punto de dosificación en donde la composición acuosa que comprende ambas concentraciones de polímero se mide en la suspensión de sólidos para efectuar la floculación. De conformidad con una forma preferida de la invención en donde se flocula y deshidrata una suspensión acuosa de sólidos suspendidos, se introduce una composición acuosa en la suspensión. La composición acuosa comprende soluciones concentrada y diluida acuosas de polímero catiónico en donde las dos soluciones existen como componentes discretos de la composición. Se considera deseable que la mezcla de soluciones concentrada y diluida exista junta como una composición no homogénea. Por 12 consiguiente para prevenir que la solución concentrada se disipe y se diluya y se forme así una solución homogénea de polímero en una sola concentración, es deseable reducir substancialmente cualquier mezclado antes de que la composición acuosa se introduzca en la suspensión. Una manera en la cual puede evitarse el mezclado indeseable de la composición acuosa es asegurando que no haya ninguna fase de mezclado o bombeo después de que las soluciones concentrada y diluida se han combinado. Además puede ser deseable que el conducto tenga una superficie interna relativamente lisa y la anulación de radios de giro cortos, por ejemplo como se da en la solicitud internacional pendiente No. PCT/GB 99/00990. Otra manera en que puede evitarse el mezclado indeseable es reducir la distancia que la composición acuosa tiene que viajar combinando las soluciones concentrada y diluida relativamente cerca del punto de dosificación. Es deseable que la composición acuosa que comprende las soluciones concentrada y diluida no contenga cantidades importantes de polímero sin disolver, por ejemplo es preferible que menos de 5%, más preferentemente menos de 2% en peso de polímero total contenido en la composición acuosa no está en solución. En muchas situaciones de deshidratación el uso más eficaz del polímero se logra si la cantidad de polímero sin disolver es menor de 1%, especialmente menos de 0.5%. La solución diluida de polímero catiónico puede prepararse convenientemente mediante dilución de una solución más concentrada del polímero. Esto puede lograrse agregando agua de dilución a una corriente fluida de solución más concentrada de polímero. Por ejemplo puede ser deseable pasar la solución más concentrada de polímero catiónico a lo largo de un conducto a una etapa de dilución, en donde se introduce agua de dilución en la solución concentrada. Para lograr un mezclado adecuado de la solución concentrada con el agua para que se obtenga una solución diluida, consistente y homogénea puede ser necesario introducir una etapa de mezclado. La etapa de mezclado puede ser por ejemplo una etapa de mezclado en línea, tal como una mezcladora estática en línea, una etapa de bombeo, una etapa de tamizado o algunos otros medios que pueden asegurar un mezclado adecuado. Preferentemente una vez que se mezcló completamente la solución diluida ésta se encontrará substancialmente homogénea. Un aspecto particularmente preferido de la invención se relaciona con un procedimiento de floculación y deshidratación de una suspensión acuosa de sólidos suspendidos introduciendo en la suspensión una composición 14 Mr,i tiátUmm,**» .*.!**.-*.-.^ . .,*, .„.,*..,.>,. ^ -...~-i-u?~t- ~ ..^-fe.».f .¡.. .^?üU?? At? acuosa que comprende soluciones concentrada y diluida de polímero en donde la composición acuosa se forma, &* - (a) pasando una solución concentrada de polímero a una etapa de dilución en donde la solución se combina con !t 5 agua de dilución para formar una solución diluida, (b) pasando la solución diluida a través de una etapa de mezclado, seleccionada de una mezcladora en línea, una etapa de bombeo y una etapa de tamizado, y (c) introduciendo una solución concentrada de 10 polímero en la solución diluida acuosa. La solución concentrada de polímero, que se diluye para formar la solución diluida de polímero puede extraerse del mismo depósito de la solución concentrada de polímero, la cual se combina posteriormente con la solución 15 diluida formando la composición acuosa de acuerdo con la invención. Puede existir algún mezclado de las soluciones concentrada y diluida de polímero con tal de que este no produzca una composición acuosa que se vuelva substancialmente homogénea. 20 Así en un procedimiento particularmente preferido para preparar la composición acuosa, se pasa una solución concentrada acuosa de polímero catiónico contenida en un recipiente de retención a través de un conducto a una etapa de dilución y posterior etapa de mezclado proporcionando 25 así la solución diluida acuosa. La solución concentrada 15 -?. *"**S*»2 |«l.lla¿iÁ... itJJ, j^jttÉ-acuosa de polímero catiónico contenida en el recipiente de retención proveniente del recipiente de retención se pasa directamente por medio de un segundo conducto en la solución diluida acuosa de polímero catiónico. Un arreglo típico para llevar a cabo la preparación de la composición acuosa de conformidad con este aspecto de la invención se muestra en la Figura 1. En la Figura 1 aplican las siguientes claves, [1] recipiente de retención que contiene la solución concentrada de polímero catiónico [2] Conducto que conduce la solución concentrada de polímero catiónico a la etapa de dilución [3] Línea de agua de dilución [4] Bomba [5] Conducto que conduce la solución diluida de polímero catiónico [6] Conducto que conduce la solución concentrada de polímero [7] Composición acuosa que comprende soluciones concentrada y diluida acuosas de polímero catiónico [8] Línea de lodo de alcantarillado [9] Etapa de deshidratación [10] Punto de dosificación de composición acuosa en el lodo [11] Etapa de dilución 16 iJ"1*>-— - -- --~*^-i-a«"-<-——.-«*,..^»-.-. [12] Bomba Así en el esquema representado en la Figura 1, la solución concentrada de polímero catiónico acuosa se retiene en el recipiente de retención [1] . La solución concentrada de polímero se pasa a lo largo del conducto [2] hacia la etapa de dilución [11] después de lo cual la solución acuosa de polímero y el agua de dilución pasan a través de una bomba [4] donde se mezclan juntas para asegurar que se forme una solución diluida de polímero consistente. La solución diluida acuosa de polímero se pasa a lo largo del conducto [5] hacia el punto dónde se agrega la solución concentrada de polímero. Un segundo conducto [6] proveniente del recipiente [1] conduce la solución concentrada de polímero catiónico en la solución diluida de polímero para formar la composición acuosa [7] la cual se pasa al punto de dosificación [10] donde la mezcla de soluciones concentrada y diluida de polímero catiónico se mide en la línea de lodo de alcantarillado [8] . El lodo de alcantarillado tratado se pasa entonces a la etapa del deshidratación [9] . Alternativamente la solución concentrada de polímero que se combina con la solución diluida acuosa de polímero puede extraerse de un depósito separado de solución concentrada de polímero desde el que se diluyó para formar la solución diluida acuosa de polímero. Así en 17 esta forma alternativa de la invención existe la oportunidad para que el polímero concentrado sea un polímero diferente al polímero en la solución diluida acuosa. Por ejemplo puede ser deseable combinar una solución concentrada de un polímero catiónico de peso molecular bajo, que tenga una viscosidad intrínseca inferior a 3 dl/g, con una solución diluida de un polímero catiónico de peso molecular alto, que tenga una viscosidad intrínseca de por lo menos 4 dl/g. El polímero de peso molecular bajo puede ser un coagulante, por ejemplo el homopolímero de cloruro amónico de dialildimetilo. El polímero de peso molecular alto puede ser un floculante puente, por ejemplo un copolímero de acrilamida con un monómero catiónico conveniente, tal como la sal de amonio cuaternaria de acrilato de dimetilaminoetilo (meth) . Una distribución típica para lograr este aspecto alternativo de la invención se muestra en la Figura 2. En la Figura 2 aplican las siguientes claves, [1] Recipiente de retención que contiene la solución concentrada de polímero catiónico [2] Conducto que conduce la solución concentrada de polímero catiónico a la etapa de dilución [3] Línea de agua de dilución [4] Bomba '"**- Mt » ~..-J--«J. - ^-a8-..^^-..¿,.J-A..^ -..a^AA.AAl [5] Conducto que conduce solución diluida de polímero catiónico [6] Segundo recipiente de retención para solución concentrada de polímero catiónico [7] Conducto que conduce la solución concentrada de polímero [8] Composición acuosa que comprende las soluciones concentrada y diluida acuosas de polímero catiónico [9] Línea de lodo de alcantarillado [10] Etapa de deshidratación [11] Punto de dosificación de composición acuosa en el lodo [12] Bomba [13] Etapa de dilución. Así en el esquema representado en la Figura 2, la solución concentrada acuosa de polímero catiónico se retiene en el recipiente de retención [1] . La solución concentrada de polímero se pasa a lo largo del conducto [2] hacia la etapa de dilución [13] después de lo cual la solución acuosa de polímero y el agua de dilución se pasan a través de una bomba [4] donde se mezclan juntas para asegurar que se forme una solución diluida acuosa de polímero consistente. La solución diluida acuosa de polímero se pasa a lo largo del conducto [5] hacia el punto 19 donde se agrega la solución concentrada de polímero. Un segundo conducto [7] pasa solución concentrada acuosa de polímero catiónico del recipiente de retención [6] en la solución diluida de polímero para formar la composición acuosa [8] la cual pasa al punto de dosificación [11] donde se miden la mezcla de soluciones concentrada y diluida de polímero catiónico en la línea de lodo de alcantarillado [9] . El lodo de alcantarillado tratado se pasa entonces a la etapa de deshidratación [10] . La invención es adecuada para una variedad de procedimientos que involucran floculación y deshidratación. Procedimientos de relevancia particular incluyen deshidratación de lodos de alcantarillado, deshidratación de suspensiones minerales, deshidratación de lodos de molino de papel, deshidratación de lodos celulósicos de destintado, por ejemplo, de plantas de destintado de papel y también procedimientos de fabricación de papel . Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar la invención.

Ejemplo 1 Soluciones acuosas de un copolímero de acrilamida con acrilato de dimetilaminoetilo, amonio cuaternario de cloruro de metilo 40/60 peso/peso) , viscosidad intrínseca 20 _,__¡»_Ma__Í______i_A_e__________....._- - --J^-._,. l„¿.__. ,_ .,:.,_..__._..,_-. de por lo menos 10 dl/g, se preparan a una concentración de 0.1, 0.125 y 0.5%. Se prepara la composición 1 introduciendo una solución al 0.1% en una solución al 0.5% en una base 50/50 peso/peso. Se prepara la composición 2 de manera similar a la composición 1 combinando una solución al 0.1% con una solución al 0.5% en una base 75/25 peso/peso. Se trataron alícuotas de 200 ml de lodo de alcantarillado Rotherham (Yorkshire, Inglaterra) con polímero diluido (0.1%) y (0.125%), polímero concentrado (0.5%) y utilizando la composición 1 y la composición 2 cada una a varias dosis de polímero catiónico. El lodo tratado se mezcló a 2000 rpm durante 15 segundos. La eficacia de la floculación se midió por escurrimiento libre utilizando un tamiz de 10 cm de diámetro. Los resultados del escurrimiento libre se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1 Los resultados muestran claramente la ventaja de utilizar las composiciones que comprenden una mezcla de soluciones concentrada y diluida de polímero catiónico.

Ejemplo 2 Se repite el Ejemplo 1, excepto que se utilizan soluciones de polímero al 0.1%, 0.167% y 0.5% y composición mezclada de 0.1% y 0.5% (50/50) y se utilizan alícuotas de 250 ml de lodo de alcantarillado Rotherham y se somete el lodo tratado a mezclado a 7000 rpm durante 15 segundos. La eficacia de la floculación se midió por escurrimiento libre utilizando un tamiz de 8 cm de diámetro. Para cada prueba el volumen de filtrado mide y ajusta para permitir el volumen de cada dosis acuosa de polímero. Los resultados del escurrimiento libre ajustados se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2 Los resultados muestran claramente que el escurrimiento óptimo se logra utilizando una dosis más baja de la mezcla de soluciones de polímero al 0.1% y al 0.5% que con cualquiera de los otros tratamientos.

Ejemplo 3 Se repite el Ejemplo 2 utilizando un copolímero de acrilamida con acrilato de dimetilaminoetilo, amonio cuaternario de cloruro de metilo (80/20 peso/peso) , viscosidad intrínseca de por lo menos 10 dl/g se preparó como una emulsión de fase inversa, que se ha deshidratado para formar un producto de dispersión líquido e invertido en agua para formar soluciones acuosas de los polímeros a diferentes concentraciones. Estas soluciones de polímeros se prueban utilizando alícuotas de 500 ml de Rotherham de lodo de alcantarillado que se han diluido con agua (2 partes de lodo por 3 partes de agua) y se somete el lodo tratado a mezclado a 1000 rpm (esfuerzo cortante bajo) durante 15 segundos. La eficacia de la floculación se midió por escurrimiento libre utilizando un tamiz de 8 cm de diámetro. Los resultados del escurrimiento libre ajustados se muestran en la tabla 3.

Tabla 3 Los resultados demuestran claramente que la mezcla de soluciones de polímero da un escurrimiento óptimo mejorado en comparación con los otros tratamientos. Esto es visible de la gráfica de estos resultados mostrados en la Figura 3.

Ejemplo 4 Se repite el Ejemplo 3 excepto que el polímero se ha preparado según lo descrito en el documento EP-A-202780 incluyendo aproximadamente 20 ppm de metilenbisacrilamida con el monómero dando como resultado un polímero 24 reticulado, el cual muestra una recuperación iónica de 40%. El tratamiento es como se describe en el ejemplo 3, excepto que el lodo tratado se somete a mezclado a 4,000 rpm, la eficacia de la floculación se mide por escurrimiento libre utilizando un tamiz de 8 cm. Los resultados de escurrimiento libre ajustados para volumen de dosis se muestran en la Tabla 4.

Tabla 4 Los resultados demuestran claramente que la mezcla de soluciones de polímero y tratamiento secuencial separado de concentraciones diferentes muestra en general mejor escurrimiento en comparación con los otros tratamientos. Una gráfica de estos resultados se muestra en la figura 4 .

Ejemplo 5 Se repite el Ejemplo 3 excepto que el tratamiento que comprende la mezcla de soluciones de polímero al 0.1% y al 0.5% se reemplaza por dosificado secuencial de las soluciones de polímero al 0.1% y al 0.5%, en donde la solución al 0.1% se agrega primero, seguida por mezclado durante 5 segundos a 4,000 rpm y entonces aplicación de la solución de polímero al 0.5%, seguido por mezclado adicional durante 15 segundos a 4,000 rpm y entonces drenado a través de un tamiz de 8 cm. En la tabla 5 se muestran los resultados de escurrimiento libre ajustados para el volumen de dosis.

Tabla 5 26 Í ¿ ?tMÁ,.í? Los resultados demuestran claramente que puede lograrse una deshidratación efectiva del lodo utilizando la dosis más baja del polímero total aplicando soluciones concentrada y diluida del polímero en comparación con los otros tratamientos que emplean soluciones de polímero de concentración única. Así la dosis de concentración mixta permite una dosificación más eficaz del polímero.

Ejemplo 6 Soluciones acuosas de un copolímero de acrilamida con acrilato de dimetilaminoetilo, amonio cuaternario de cloruro de metilo (75/25 peso/peso) , viscosidad intrínseca de por lo menos 10 dl/g, se prepararon a concentraciones de 0.1, 0.125 y 0.5%. También se preparó una mezcla de solución al 0.1% y 0.5% como una proporción en peso de 75:25. Se evaluó la deshidratación de un lodo de molino de papel de destintado (0.91% sólidos) utilizando las soluciones de polímero a varias dosis. Para cada prueba el polímero se dosificó a 600 ml de lodo, seguido por 27 ^¡b -..v,¿:,...- - ~-J^;a a.,¿feAJ. agitación durante 15 segundos a 2000 rpm utilizando un agitador de 4 hojas. La eficacia de la floculación se midió utilizando escurrimiento libre a través de un tamiz de 8 cm grabando el volumen filtrado después de 5 segundos. Los resultados de escurrimiento libre, ajustados para tener en cuenta los volúmenes de dosis se muestran en la tabla 6.

Tabla 6 Como puede verse por los resultados de esta prueba la mezcla de soluciones concentrada y diluida de polímeros proporciona el escurrimiento libre óptimo mejorado.

Ejemplo 7 Se repite el Ejemplo 6 excepto que en lugar de medir el escurrimiento libre, el lodo tratado se transfirió 28 a una prensa de pistón. Se aplicaron presiones de 1.41, 2.81, 4.22, 5.62 kgf/cm2 (20, 40, 60 y 80 libras por pulgada cuadrada (psi) en incrementos de 2 minutos. La torta producida entonces se pesó mojada y se secó para calcular los sólidos de la torta. Los resultados se muestran en la tabla 7.

Tabla 7 Los resultados de los ejemplos 6 y 7 muestran que las soluciones concentrada y diluida de polímero proporcionan la mejor combinación global de escurrimiento libre y sólidos de torta.

Ejemplo 8 Se preparó una suspensión de arcilla de China y se utilizó 4% (peso/volumen) en 2 g/1 de solución de cloruro de sodio. Las pruebas se llevaron a cabo en alícuotas de 500 ml de la suspensión de arcilla China y se 29 ik*é¡Á ??»A -i ,í M.^?i.. r*^.^ ^. r .^ m. ñ .,.||r|T . ?..? ?. i mezclaron con varias dosis de soluciones de polímero de concentraciones especificadas a velocidad de impulsor de 500 rpm. La duración del mezclado fue de 15 segundos para dosis únicas y para dosis simultáneas. La arcilla de China floculada para cada prueba se transfirió a un cilindro de medición de 500 ml inmediatamente al completar la etapa de mezclado. Se midió el tiempo tomado para que la interfaz líquido-sólido (línea de barro) pasara entre el nivel de 3 y 8 centímetros. En la tabla ocho se muestra para cada dosis de polímero total una velocidad de sedimentación en cm/minuto calculada. En cada prueba el polímero es un copolímero de acrilamida con acrilato de sodio, con una proporción del monómero en peso de 70:30.

Tabla 8 30 Los resultados * muestran que la mezcla de soluciones concentrada y diluida de polímero proporcionan las mejores velocidades de sedimentación. Esto se muestra claramente en la figura 5. ,.

Ejemplo 9 Se repite el Ejemplo 8 comparando dos etapas de adición de soluciones de polímero concentrada y diluida con adición simultánea, adición en dos etapas de dos soluciones diluidas y adición de una etapa de una solución diluida. La duración de mezclado es y durante 15 segundos para dosis únicas y dosis simultáneas y para dosis de dos etapas de soluciones concentrada y diluida de polímero, la primera dosis se aplica seguida de mezclado durante 5 segundos seguido por la segunda dosis y entonces mezclado adicional durante 15 segundos. Se calculó una velocidad de sedimentación en cm/minuto y se muestra para cada dosis de polímero total en la tabla 9.

Tabla 9 31 -« Los resultados muestran que las soluciones concentrada y diluida de polímero mezcladas y la adición en dos etapas de soluciones concentrada y diluida de polímero mejoran la dosis única de solución diluida de polímero o la dosis en dos etapas de solución de polímero. Esto es claramente visible de las gráficas mostradas en la figura 6. 32

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para flocular y deshidratar una suspensión acuosa de sólidos suspendidos, que comprende introducir en la suspensión, (a) una solución concentrada de polímero y, (b) una solución diluida de polímero, caracterizado porque las soluciones concentrada y diluida de polímero se introducen substancialmente de forma simultánea en el substrato.

2. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la solución concentrada de polímero y la solución diluida de polímero se introducen en la suspensión como una composición acuosa que comprende , (a) una solución diluida acuosa de polímero y, (b) una solución concentrada de polímero, en donde la solución diluida y la solución concentrada existen como componentes substancialmente discretos.

3. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la composición acuosa comprende, (a) 25 a 99%, en peso de la solución diluida acuosa de polímero y, 33 ^«."• sq rfii J-Éll-MÜÍl i r f ÉÉlMiir -*»*•** •*-*--* - - - *-'- - -• •^^.-•-n-jlr~^ -^JM-WJt^---^J-*^^^-a^A «iJ (b) 1 a 75% en peso de la solución concentrada de polímero .

4. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la composición acuosa comprende, (a) 40 a 99%, en peso de la solución diluida acuosa de polímero y, (b) 1 a 60% en peso de la solución concentrada de polímero.

5. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la solución diluida acuosa tiene una concentración de polímero inferior a 0.3% en peso.

6. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la solución diluida acuosa de polímero comprende un polímero catiónico, un polímero aniónico o un polímero no iónico.

7. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la solución concentrada acuosa tiene una concentración de polímero de entre 0.4 y 1.0%, en peso.

8. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado 34 porque la solución concentrada acuosa comprende un polímero catiónico, un polímero aniónico o un polímero no iónico.

9. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el polímero disuelto en la solución concentrada o es coiónico con el polímero disuelto en la solución diluida o es no iónico.

10. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el polímero disuelto ya sea en la solución diluida o en la solución concentrada es catiónico y se ha formado a partir de un monómero o mezcla de monómeros que comprende por lo menos un monómero catiónico seleccionado del grupo que consiste de amonio cuaternario y sales acidas de acrilato de dimetilaminoetilo (meth) , amonio cuaternario y sales acidas de acrilamida de dimetilaminoetilo (meth) y cloruro amónico de dialildimetilo.

11. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el (los) polímero (s) disuelto (s) ya sea en la solución diluida o en la solución concentrada es aniónico y se ha formado a partir de un monómero o mezcla de monómeros que comprende por lo menos un monómero aniónico seleccionado del grupo que consiste de ácido (meth) 35 .fa-Li. ^^•"^'^t ^.¿s^^Sffi acrílico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropana sulfónico, metal alcalino y sus sales de amonio.

12. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el (los) polímero (s) disuelto (s) ya sea en la solución diluida o en la solución concentrada es (son) no iónico (s) y se ha (n) formado a partir de acrilamida o metacrilamida .

13. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones l a 12, caracterizado porque el polímero catiónico disuelto en cada una de las soluciones concentrada y diluida acuosas es un copolímero de acrilamida y por lo menos un monómero catiónico seleccionado del grupo que consiste de amonio cuaternario y sales acidas de acrilato de dimetilaminoetilo (meth) , amonio cuaternario y sales acidas de acrilamida de dimetilaminoetilo (meth) y cloruro amónico de dialildimetilo, teniendo una viscosidad intrínseca de por lo menos 4 dl/g.

14. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 13, caracterizado porque la composición acuosa que comprende la solución diluida acuosa de polímero y la solución concentrada de polímero se forma introduciendo la solución concentrada de 36 polímero en una corriente fluida de la solución diluida acuosa de polímero.

15. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la solución diluida acuosa de polímero se forma diluyendo una corriente fluida de la solución concentrada acuosa de polímero con agua de la dilución.

16. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 15, caracterizado porque la composición acuosa se forma, (a) pasando una solución concentrada de polímero a una dilución donde la solución se combina con agua de dilución para formar una solución diluida, (b) pasando la solución diluida a través de una etapa de mezclado, seleccionada de etapas de bombeo y tamizado, y (c) introduciendo una solución concentrada de polímero en la solución diluida acuosa.

17. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la solución concentrada de polímero que se diluye para formar la solución diluida de polímero en la etapa (a) se extrae del mismo depósito de solución concentrada de polímero introducida en la solución diluida en la etapa (c) . 37 -b-Hu-ß-U-ia •-*'— -"-- • .- -- - -j-t»¿-?it.-a t.^.- ^ a-h.xifai.

18. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la solución concentrada de polímero en la etapa (a) se extrae de un depósito diferente de solución concentrada de polímero introducida en la solución diluida en la etapa (c) .

19. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el procedimiento de deshidratación se selecciona del grupo que consiste de deshidratación de lodo de alcantarillado, deshidratación de una suspensión mineral, deshidratación de un lodo de molino de papel, deshidratación de un lodo celulósico de destintado y un procedimiento de fabricación de papel. 38 Xftk.? i? ?- .-