MXPA97007281A - Mocroemulsiones de mannich cuaternarias deviscosidad estandar alta - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una microemulsión inversa, caracterizada porque comprende una fase acuosa de micelas dispersadas que contienen agua y un polímero con base en (alc)acrilamida sustituido con al menos 1 por ciento en mol de grupos aminometilos terciarios cuaternizados y que tienen una viscosidad estándar de al menos 3.3 cps (3.3 x 10-3 N/m2).

Description

MICROEMULSIONES DE MANNICH CUATERNARIAS DE VISCOSIDAD ESTANDARD ALTA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las microemulsiones de peso molecular alto, poliacrilamidas Mannich cuaternizadas son bien conoci^ 10 das como se mostró en las patentes de Estados Uni - dos números 4, 956, 399, 5, 037, 881, y 5, 132, 023 así como los métodos para su producción y el uso para dispersiones de desagüe de sólidos suspendidos.

I-' Estas microemulsiones han probados ser muy exitosas comercialmente, particularmente en el desagüe de lodos industriales y municipales tales *** como lodos de aguas negras. El peso molecular alto de los polímeros Mannich cuaternizados y la 20 capacidad para controlar la concentración de los grupos aminometilos cuaternizados han contribuido al éxito del producto.

Uno de los problemas experimentados por es-25 tas microemulsiones , sin embargo, es su rela- Ref: 025524 tiva inhabilidad para desaguar dispersiones de sólidos suspendidos de bajo contenido de sólidos. Las dispersiones de sólidos suspendidos de bajo contenido de sólidos requieren de aditivos de deague los cuales poseen una Viscosidad Estándar más alta que esos empleados comúnmente en algunas a_ plicaciones de desagüe. Eso indica, mayor peso molecular alto, que las microemulsiones de políine ros Mannich cuaternizadas comercialmente vendidas que poseen una Viscosidad Estándar de alrededor de 3.0 cp y abajo y, no son efectivas para desagüe de dispersiones bajas en sólidos como se desearía.

El peso molecular alto, de las microemul -siones de los polímeros Mannich cuaternizados son preparados al hacer reaccionar una cadena principal del polímero (ale )acrilamida , en forma de microe -mulsión, con formaldehido y una amina secundaria, u-sual ente en la forma de un complejo, e.g. N,N-dime -tilaminometanol y entonces cuaternizar la base del polímero Mannich que resulte. Durante la reacción de la cadena principal con la amina secundaria/for-maldehido para formar el Mannich. La Viscosidad Estandar del polímero Mannich resultante es normal mente igual o ligeramente mayor que esa de la micro emulsión de la cadena principal del polímero de (alc)acrilamida que inició. Sin embargo, la nueva reacción de la base del polímero Mannich con el agen te de cuaternizamiento reduce la Viscosidad Estándar de la microemulsión del polímero Mannich cuaterniza- do a un valor abajo que el de la microemulsión del polímero de cadena principal.

Porque de la pérdida de la Viscosidada Es - tandar (S.V.) durante la cuaternización del polímero mannich, ha sido usualmente el caso intentar hacer la Viscosidad Estándar del polímero de cadena principal tan alta como sea posible. Esto ha sido usualmente complicado empleanda el agente de transferencia de cadena el cual hace posible la producción de la Viscosidad Estándar óptima del polímero de cadena principal el cual no se ha sometido a una reducción drástica durante el procedi^ miento de cuaternización. Se ha encontrado que la S.V. de las microemulsion del polímero cuater- nizado disminuye en ambos lados de la concentración óptima del agente de transferencia de cadena i.e. un diagrama de la S.V. y la concentración del agen te de cadena de transferencia está en la forma parecida * a una parábola. De éste modo hay una limitante para la S.V. más alta la cual puede ser alcanzada para cada una y todas las cadenas principales del polímero al usar el procedimiento de producción.

Debido al cuaternizado , la microemulsión del polímero Mannich se comprendió de mucho más que el polímero por sí mismo i.e. emulsificador , a-gua, aceite etc., la tendencia ha sido también a producir la microemulsión del polímero Mannich cuaternizado, a un contenido de sólidos del polímero tan alto como sea posible en cuanto a proteger el costo de embarque. De éste modo el contenido de sólidos del polímero está normalmente sobre 42 % por peso, de la fase acuosa de la microemulsión. A tal alto contenido de sólidos del polímero, la Viscosidad Estándar de la microemulsión resultante es restringida .

Puesto que la Viscosidad Estándar de la mi^ croemulsión del polímero de peso molecular alto cua -ternizado, debería ser tan alta como sea posible píi ra muchas aplicaciones , y puesto que es muy di-fílcil preparar las microemulsiones de cadena prin_ cipal del polímero de (alc)acrilamida a Viscosidades Estándares más altas, existe la necesidad por polí-meros de peso molecular alto, las microemulsiones de polímero Mannich cuaternizados tienen Viscosidades Estándares las cuales hacen posible efectivameri te el desagüe bajo en sólidos que contiene dis-persiones , i . e . aquellos que tienen Viscosidades Estándares arriba de alrededor de 3.3 Cps.

La habilidad para proporcionar Viscosidad Estándar alta, de las microemulsiones de los polí e -ros Mannich cuaternizados, los cuales efectivamente desaguan las dispersiones que contienen pocos sóli -dos debería proporcionar un beneficio a la indus -tria la cual debiera recibir aceptación y reconocí - ien o favorable.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El solicitante ha encontrado ahora que las microemulsiones de alto peso molecular, de los pol¿ meros Mannich cuaternizados pueden ser preparados, las microemulsiones tienen Viscosidades Estándares de alrededor de 3.3 cps. y, como resultados, son efectivas para el desagüe de dipersiones con ba-jo contenido de sólidos.

Contrariamente a creencias previas, . el Sol¿ citante ha encontrado que sí la . microemul -sion de estructura principal del polímero basado en (ale )acrilamida es producida a un rango de contenido de sólidos de polímero de fase acuosa entre alrede -dor del 20 % y alrededor del 40 %, por peso, y el polímero Mannich de éso es cuaternizado , la Visco -sidad Estándar de la microemulsión del polímero Mannich cuaternizado resultante es más alta que cuan do la microemulsión de cadena principal es preparada a más altos sólidos de polímero de fase acuosa. Este resultado es verdaderamente sorprendente por_ que se pensó siempre que los sólidos que se redu -cen -en la fase acuosa de la microemulsión del pol¿ mero de cadena principal deberían resultar en un aba_ ti iento de la Viscosidad Estándar de la microemul -sión del polímero Mannich cuaternizado.

De éste modo el Solicitante ha encontrado sorpresivamente que controlar el contenido de sólidos del polímero de fase acuosa del polímero de cadena principal, independiente de la presencia o ausencia del agente de transferencia de cadena entre alrededor del 20 % hasta alrededor del 40 %, por peso resultará inesperadamente en la formación de una microemulsión del polímero de cadena principal, la cual, cuando se somete a una reacción Mannich y cuaternizado subsecuentemente, hace prosible la pro -ducción de una microemulsión del polímero Mannich cuaternizado, que tiene una Viscosidad Estándar de sobre alrededor de 3.3 cp.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN QUE INCLUYE MODALIDADES PREFERIDAS La presente invención se refiere a una micro emulsión inversa que contiene una fase acuosa de mi fíelas dispersadas que contienen agua y un polímero basado en (alc)acrilamida substituido con por lo menos 1 por ciento en mol de grupos aminometi- los terciarios, donde los polímeros antes mencionados se derivaron de una microemulsión que contiene mayor que alrededor del 20 por peso, y menos que alrededor del 40 , por peso , . sólidos de polímero de fase acuosa, basados en las microemulsiones antes mencionadas, que i nen una viscosidad estándar de por lo menos de alrededor 3.3 cp.

La invención ahora se refiere a un método para desaguar una dispersión de sólidos suspendidos por la adición a la dispersión antes menciona da de un polímero basado en (alc)acrilamida Mannich cuaternizado, donde el polímero antes mencionado se derivó de una microemulsión que contiene mayor que alrededor del 20 %, por peso, y menos que alrededor del 40 % por peso de sólidos del polímero de fase acuosa, y que tiene una Viscosidad Estándar de por lo menos 3.3 cps.

Adicionalmente, la invención se refiere a un proceso para la preparación de una microemulsión que comprende icelas las cuales contienen agua y un polímero basado en (alc)acrilamida substituido con por lo menos alrededor del 1 % en mol de los grupos aminometilos cuaternizados los cuales compren den : a) agregar i) una solución acuosa de por lo menos un monómero de (ale )acrilamida . Opcionalmente, por lo menos un como nómero insaturado etilenicamente y, opcionalmente un agente de transfe- rencia de cadena. ii) Una solución de aceite que com - prende que comprende por lo menos un líquido de hidrocarburo. iii) Una cantidad efectiva de un sur - factante o mezclas de surfactantes de tal manera como para formar una microemulsión. b) someter la microemulsión obtenida en el paso a) a condiciones de polimeriza ción . c) hacer reaccionar el polímero polimeriza_ do obtenido en la etapa b) con una cantidad efectiva de un formandehido o una amina secundaria o complejo de és_ ta;y d) cuaternizamiento del polímero resultante; En donde, én etapa a) iii) la concentración del sólido del monómero de los rangos de fase a-cuosa están desde alrededor del 20 hasta alrededor del 40 % y la microemulsión que resulta de la etapa d)tiene una viscosidad estándar de por lo menos alrededor de 3.3. cps.

De conformidad con la presente invención, se proporcionó microemulsiones que comprenden micropartí-culas poliméricas que comprenden (alc)acrilamida , el polímero de (ale )acrilamida es substituido con por lo menos alrededor del 1 % en mol de grupos aminome-tilos terciarios. Las micelas de la microemulsión tie_ nen un diámetro promedio de peso de menos que alre_ dedor de 1000 A, preferiblemente desde alrededor de 200 a alrededor de 1000 A en diámetro. Es preferí do que el tamaño promedio de las partículas estén en e» el rango de alrededor de 300 a alrededor de 1000 A en diámetro y más preferido que estén en el rango de alrededor de 350 a alrededor de 1000 Á en diá metro .

Las composiciones definidas arriba preferí -blemente comprenden poliacrilamidas como el polímero de cadena principal el cual es substituido con grupos aminometilos antes mencionados. 1 La polimerización de conformidad con la pre_ senté invención, es llevada a cabo por la adición de un iniciador de polimerización para la fase a_ cuosa o sometiendo la microemulsión de monómero inverso por irradiación de ionización o ultravioleta a una temperatura que está en el rango de alrede_ dor de 30 a 45°C.

Especialmente se prefirió que la invención en donde el formaldehido comprende formalina y una amina secundaria comprende dimetilamina . También se contempló para emplear un complejo de amina de formaldehido secundaria tal como N , N-dimetilaminometíi nol. Se prefirió más una mezcla de paraformal-dehído y N,N dimetilaminometanol .

La proporción de formaldehido a amina no es crítica y debería estar en el rango de 1.5:1 a 1:10, por mol, respectivamente. Se prefirió general -mente, sin embargo, usar una proporción molar cerca no a 1:1 como práctico. Una cantidad suficiente de la amina y el formaldehido o complejo de éste se re quirió para impartir por lo menos 1 % en mol de los grupos aminometilos terciarios para el polímero de la caderna principal de acrilamida.

La cadena principal de los polímero de acrilamida Mannich de la presente invención puede comprender unidades de tales (alc)acrilamidas como acrilamida, metacrilamida, etacrilamida y similares.

Las cadenas principales de los polímeros de acrilamidas Mannich de la presente invención puede también comprender un copolimerizado de (alc)acrilami-da con un monómero insaturado etilénicamente, ca -tiónico o no iónico, soluble en agua en cantidades arriba de alrededor del 90 % por peso, basado en la cantidad total de los monómeros. Los comonómeros aniónicos, solubles en agua, pueden tam bien ser usados en cantidades reducidas.

Los monómeros catiónicos útiles incluyen cl ruros de dialildialquilamonio , N,N- acrilatos de dial-quilaminoalquil(met) , N,N-dialquilaminoalquil(met)acrila-tos, sales cuaternarias y mezclas de ellas.

Los monómeros aniónicos útiles en la práct¿ ca de ésta invención pueden comprender ácidos acrílicos o metacrílieos , ácido furmárico, ácido crotónico, ácidos maléicos y sales de ellos; ácido 2-acrilo mido sulfónico, ácido estiren sulfónico y sales de ellos y similares en cantidades de arriba de alrede_ dor de 10 %, por peso, basado en el peso total de monómero .

Los monómeros no iónicos, solubles en agua , adecuados en la práctica de ésta invención, general^ mente comprenden N-vinil pirrolidona, N , N_dialquilmeta -crilamida y similares. Pequeñas cantidades, e.i. arri ba de alrededor del 100 %, por peso, de otros monómeros compolimerizables , tales como metilacrilato ; me-tilmetacrilato ; acrilonitrilo;; vinil acetato; estireno etc también pueden ser usados.

Formaldehidos adecuados para el uso en ésta invención, como se mencionó arriba, se seleccionaron de formaldehido ; paraformaldehido ; trioxano; formalina a-cuosa y mezclas de ellos. Aminas secundarias adecúa das para el uso en la práctica de ésta invención se seleccionaron de éstos que contienen desde alrede_ dor de 2 a 4 átomos de carbono los cuales son a-lifáticos, cíclicos, encadenado lineal o ramificado. aminas secundarias útiles son esas las cuales son las más hidrofílicas e.g. dimetilami-na, etanolmetilamina , metiletilamina , dietilamina, eta-nometilamina , dietanolamina o mezclas de ellas Es preferida la dimetilamina .

Las composiciones de la presente invención son preparadas al usar la polimerización de microemulsión inversa como se mostró en las patentes de Es_ tados Unidos identificadas arriba, con lo cual se incorporaron adentro por referencia.

En general los procesos de polimerización de microemulsión son conducidos por i) preparar una microemulsión de monómero mezclando una solución acuo sa de monómeros con un líquido hidrocarburo que contiene un surfactante o mezclas de surfactantes apropiado(s) para formar una microemulsión inversa que consiste de micelas de monómeros acuosos dispersados en la fase de aceite continua y ii) someter la microemulsión de monómero a polimerización de radi. cal libre.

Para obtener una microemulsión inversa, es generalmente necesario usar condiciones particulares c_u yos parámetros de puntos escenciales son como siguen: concentración del surfactante, H B del surfactante o mezcla de surfactantes, temperatura, naturaleza de la fase orgánica, y composición de la fase acuosa, La solución del monómero acuoso puede contener tales aditivos convencionales como sean deseados. Por ejemplo, la solución puede contener agentes quelatantes para remover los inhibidores de la polimerización , agentes de transferencia de cadena, ajustadores de pH, iniciadores y otros aditivos con -vencionales. El uso de los agentes de cadena de transferencia adentro son preferidos. Más preferido es el uso de un agente de transferencia de cadena una concentración de menos que alrededor de 0.2 % por peso basado en el peso del monómero en la solución acuosa, preferiblemente alrededor de 0.05 a alrede -dor de 0.15 % por peso de alguna base.

Lo esencial para la formación de la micro-emulsión, la cual puede ser definida como una solu -ción estable termodinámicamente y transparente, que comprende dos líquidos insolubles uno del otro y un surfactante, en el cual las micelas tienen usual -mente 2000 A o menos en diámetro, es la selección de la fase orgánica apropiada y el surfactante.

La selección de la fase orgánica tiene un e_ fecto substancial en la mínima concentración del sur- factante necesario para obtener la microemulsión iri versa y puede consistir de una mezcla de hidrocar buros o un hidrocarburo. Hidrocarburos isopararafíni-cos y mezclas de éstos son los mas deseables pa ra obtener las formulaciones baratas. Típicamente la fase orgánica comprenderá aceite mineral, tolueno, a-ceite combustible, kerosenos, principios minerales e inodoros, mezclas de algunos de los precedentes y similares .

La proporción de peso de las cantidades de la fase acuosa y la fase de hidrocarburo son ele_ gidas tan alta como sea posible, de tal modo como para obtener, después de la polimerización, una microemulsión de alto contenido de polímero. Prácticamente ésta proporción puede estar en el rango de por ejemplo desde alrededor de 0.5 a alrededor de 3:1, y usualmente se aproxima a 1:1.

Uno o más surfactantes son selecionados para obtener un valor de HLB ( Balance Lipofílico hidrofílico ) en el rango de alrededor de 8 a aire dedor de 12. El máximo de éste rango, de la formación de las emulsiones inversas generalmente no es alcanzado. Además para el valor apropiado de HLB, la concentración del surfactante debe ser oj) timizada, e.i. ser suficiente para formar una micro emulsión inversa. También una concentración baja del surfactante lleva a la formación de emulsiones inversas estándares y también concentraciones altas resultan en costos incrementados y no imparte benefi_ ció significante alguno. Típicamente los surfactantes útiles en la práctica de ésta invención pueden ser aniónicos catiónicos o no aniónicos. Los surfactaji tes preferidos incluyen monooleato de sorbitan, monoo-leato de sorbitan de polioxietileno (20), dioctilsulfo succinato de sodio, Hexaeoleato de polioxietilensorbi tol, oleamidopropildimetil amina, isostearil-2-lact to de sodio y similares.

La polimerización de la microemulsión puede ser llevada a cabo en alguna manera conocida pa_ ra esos especialistas en el arte. La iniciación puede ser efectuada con una variedad de iniciadores de radicales libres redox y termales, que incluyen peróxidos, e.g. Peróxido de terbutil, compues -tos azo, e.g. azobisisobutyronitrilo , compuestos inorgá_ nicos, tales como persulfato de potasio y pares re -dox, tales como sufato de amonio ferroso/persulfato de amonio. El iniciador además puede ser efectuado algún tiempo previo a la polimerización actual por sí mismo. La polimerización puede también ser e-fectuada por procesos de irradiación fotoquímica, tales como irradiación o por irradiación ionizante de un principio de cobalto 60.

Las microemulsiones de la cadena principal resultante contienen desde alrededor del 20 % a alrededor del 40 % de sólidos de polímeros de fa se acuosa, preferiblemente desde alrededor de 30 a alrededor de 40 %.

El formaldehido y la amina secundaria se a-dicionan después de la polimerización de microe -mulsión inversa de la (ale )acrilamida y reaccionó con eso para formar el grupo aminometil terciario en la cadena principal de (alc)acrilamida . Por lo menos 1 % mol de los grupos aminometilos se adiciona ron al polímero durante la reacción Mannich, prefe riblemente desde alrededor de 10 a alrededor de 50 % en mol.

Los polímeros Mannich producidos por el procedimiento de la presente invención son entonces cuaternizados como se muestra en el arte, tal como por hacer reaccionar los polímeros Mannich con tales agentes cuaternizantes como cloruro de metilo, sulfato de metilo, y similares bajo las cond_i ciones conocidas. Las microemulsiones resultan -tes tienen una Viscosidad Estándar - de por lo menos alrededor de 3.3 cps, preferiblemente alrededor de 4.0 cps .

Los polímeros de la presente invención pue -den ser convenientemente empleados como floculantes preparados en la forma de soluciones acuosas diluidas. Estas soluciones pueden ser preparadas invirtiendo la microemulsión en agua, opcionalmente en la presencia de un surfactante rompedor, o recu_ perando el polímero de la microemulsión, tales como descortezando o adicionando la microemulsión a un solvente en el cual precipita el polímero, e.g. isopropanol o acetona, que filtran completamente los sólidos resultantes que se dispersan y se desecan en agua. La microemulsión puede ser descortezada para incrementar el porcentaje de los sólidos de polímero de eso.

Las dispersiones que se concentran de los sólidos suspendidos son llevadas adicionando una cantidad efectiva de la composición de ésta inven-ción, en forma de solución, para remover el agua de eso para producir un efluente de caracte rísticas deseadas.

Los productos de ésta invención son úti -les en que facilitan un amplio rango de opera ciones de separación sólido líquido. Los polímeros pueden ser usados en el desagüe de suspensiones tra tadas biológicamente tales como aguas negras y o-tros lodos municipales e industriales, el drenaje de suspensiones celulósicas tales como esas encontradas en la producción de papel y la instalación de varias suspensiones inorgánicas, e.i. residuos de refinería, residuos de comida, etc.

Los siguientes ejemplos son expuestos para propósitos de ilustración solo y no para ser cons -truidos como limitaciones en la invención excepto como se declara en las reivindicaciones agregadas. To das las partes y porcentajes son por peso a menos que se especifiquen de otra manera.

La Viscosidad Estándar (SV) se midió en cps. adicionando 10.8 partes de una solución acuosa de 10.87% en peso de cloruro de sodio para 10.0 ar_ tes de una solución de polímero acuoso. La mezcla resultante es agitada por cinco minutos y la viscosidad determinada a 25 + 0.1 C al usar un viscosímetro Brookfield Modelo DV II con un adaptador UL a 60 rpm.

Ejemplo 1 El ejemplo 1 describe la preparación de un floculante de microemulsión Mannich cuaterna ria (QMM) de viscosidad estándar alta. Los métodos de experimentación y los resultados con éste pro ducto también son incluidos.

Preparación de la Microemulsión (etapa A) 123.74 partes de una solución acuosa que contiene 37.12 partes de acrilamida (AMD), 0.07 partes de sal de disodio del ácido etilenodiaminatetraa-cético (Na„EDTA) y 2.33 partes de ácido acético. La solución acuosa se adicionó a una solución or-gánica que contiene 110.92 partes de un solvente is£ parafínico (IPS) que tiene un punto de ebullición de 207 C - 254 C, 11.59 partes de hexaolato de polioxie_ tileno sorbitol (PESH), y 3.75 partes de sesquioleato de sorbitan (SS). La media resultante es subsecuen temente rociada con nitrógeno por 30 minutos a una velocidad de flujo de 500 mL/min.

El nitrógeno que se esparce es entonces re ducido a 200 mL/min y 0.04 partes de isopropa -nol(IPA), y una solución acuosa que contiene 0.00 56 partes de bromato de sodio el cual es prerociado al ser adicionado. El esparcimiento continúa por aproximadamente cinco minutos. La polimerización es iniciada por la introducción de 0.1 % de S02 en nitrógeno a una velocidad de flujo de 10-20 mL/min. La exoterma de polimerización es conservada a 30 C enfriando .

El resultado es una microemulsión de (poli) acrilamida estable y clara con sólidos de polímero de fase acuosa de 30 % y que tiene una SV de 5.2 cps .

Preparación DMAM (etapa B) La N,N- dimetilaminometanol (DMAM) se preparó adicionando lentamente 21.2 partes de paraformaldehido al 92.5 % en un matraz apropiado que tiene 48.6 partes de una solución acuosa al 60 % de dimetila-mina y 22.1 partes de agua desionizada, que man -tiene la exoterma abajo de 25 C. Sobre la dis lución del paraformaldehido , 1.51 partes de metanol, 2.75 partes de dicianamida, y 3.86 partes de meta bisulfito de sodio al 97.9 % se adicionaron para la estabilización. Después de agitar por una hora, insolubles, si cualquiera, es dado para consolidar, y la solución limpia que contiene 49 partes de sólidos-de DMAM se decantaron.

Preparación de Microemulsión PAM Mannich(Etapa C) 100 partes de la microemulsión de la polia -crilamida de arriba de la etapa A se localizaron en un reactor adecuado. 3.26 partes del sistema de surfactantes usados en la preparación de la microemulsión se agitó por 20 minutos. 3.26 par -tes de IPS entonces son agitados en el sistema. 31.4 partes de la solución DMAM de arriba de la etapa B se adicionaron al reactor a una veloci dad de 0.53 mL/min con amplio agitamiento. Subse-cuentemente a la adición, la reacción se calentó a 35 C y se mantuvo por 4.5 horas. La microemulsión del polímero Mannich es almacenada bajo refrigeración. Tiene una SV de 5.3 cps.

Preparación de la Microemulsión PAM Mannich Cuaternaria (Etapa D) El producto Mannich de la etapa C se trans firió a un minireactor Parr Series 4560 y se a-gitó. El reactor es avacuado a 100 Torr y se calentó a 30 C. 13.45 partes de gas de cloruro de metilo son liberadas a (30 psig). Sobre el cumplimiento de la carga de cloruro de metilo se calentó a 35 C por 16 horas. El reactor es entonces evacuado lentamente a 100 torr y se mantuvo por 30 minutos al agitar el exceso de cloruro de metilo. El producto (QMM) de la microemulsión cuaternaria es claro y estble con una SV de 3.8 cps. tratamiento de Calor de la Microemulsión PAM Mannich cuaternaria ( opcional) .0 partes de la microemulsión cuaternaria de arriba de la etapa D se cargaron a un recipiente apropiado y vigorosamente se agitaron. o.75 partes de alquilaril polietilen glicol éter (AAPEG) se adicionaron sobre 15 minutos. 5.0 partes de una solución acuosa que contiene 0.66 partes de ácido acético (glacial, libre de aldehido) y 0.30 partes de urea se adicionaron al matraz a la velocidad de 0.12 mL/min. La microemulsión entonces se transfirió a un precalentado (60 C) por 16 horas. El producto resultante es una microemulsión Mannich cuaternaria (QMM) con una SV de 3.8 cps.

Ejemplo 2 (comparativo) Una raicroemulsión se preparó similarmente a la del ejemplo 1 con las siguientes excepciones : 123.7 4 de una solución acuosa que contiene 56.5 partes de AMD. 0.U partas de i.^ , y ,_„ ^^ -id ac tico se adicionan a u„a sol„ci6n orgánica que contiene 102.75 partes de IPS, 16.33 partes de PESH, y 7.18 partes de SS. 0.48 partes de IPA y una solución acuosa que contiene 0.0085 partes de bromato de sodio, el cual se preroció son adicio-nados previos a la iniciación con la introducción de 0.1 % de S02 en nitrógeno a una velocidad de flujo de 30-85 mL/min. La exoterma es corrida aproximadamente adiabática a una temperatura aproximada de 65 C para que resulte una microemulsión que tenga un contenido de sólidos de polímeros de la fase acuosa de 45.7 %. La microemulsión se diluyó a 18.8 % con IPS y 119.41 partes de solución de DMAM se adicionaron. Finalmente, se agregaron 13.78 partes de AAPEG se adicionaron al producto Mannich y se transfirieron al sistema del reactor Parr donde 47.23 partes de gas de cloruro de metilo se liberaron. La QMM resultante tiene una SV de 2.5 cps a pH de 7.

Desempeño de la Experimentación Lodos de Reciclamiento de Papel La e iciencia de desagüe y clarificamiento de lodo de aguas negras minicipal se determinaron como sigue: 200 partes de lodo se pesaron en un ba so de precipitados cuadrado. Las soluciones acuosas de los floculantes cuaternarios del ejemplo 1 y 2 se prepararon adicionando la microemulsión a agua de tal manera que la concentración del polímero sea 0.2 % pe_ so. Varias dosis de las soluciones del polímero se adicionaron a las muestras de lodos con agua que se adicionó a la solución del polímero para produ -cié un equivalente además de cada dosis. La mez -cía se agitó entonces por 5 segundos y se virtió a través de un embudo Buchner que contiene un filtro de tela. El drenaje libre se determinó midiendo el volumen del filtrado colectado a 10, 20, y 30 segundos. Una muestra del filtrado se colectó entonces para la medida de turbidez del filtrado. Los resul tados* se exponen en la tabla 1, abajo.

TABLA 1 QMM del Ejemplo # Dosis(mL) Drenaje libre Terbidez (mL) 10 seg. (NTU) 1 6 36 1000 8 104 175 10 1 18 44 TABLA 1 (continuación) QMM del Ejemplo # Dosis(mL) Drenaje libre Turbidez (mL) 10 seg. (NTU) 12 106 99 6 20 1000 8 30 1000 10 50 705 12 80 366 Ejemplo 3 Una microemulsión se preparó similarmente a la del ejemplo 1 con las siguientes excepcio -nes: 123.74 partes de una solución acuosa que COJI tiene 49.50 partes de AMD, 0.10 partes de Na2EDTA y 2.97 partes de ácido acético se adicionaron a una solución orgánica que contiene 110.92 partes de IPS, 10.66 partes de PESH, y 4.68 partes de SS. La media resultante es rociada entonces como en el e-j emp1o 1.

El nitrógeno que se rocia entonces se reduce a 200 mL/min y 0.50 partes de una solución al 10 % de IPA y una solución acuosa que contiene 0.0074 partes de bromato de sodio el cual es prerociado se adicionaron. La polimerización se conduce entonces como en el ejemplo 1 que mantiene la exoterma a 45 C.

El resultado es una microemulsión de poliacrilamida estable y clara (SV de 4.28 cps) que tiene 40 % de sólidos de polímero en la fase acuosa.

La microemulsión entonces se somete a una reacción Mannich como en el ejemplo 1 con las si-guientes excepciones: 12.52 partes de IPS se agitaron en el sistema con subsecuente adición de 41.85 partes de la solución DMAM, que resulta en un producto Mannich estable y claro (SV de 4.67 cps,).

El producto Mannich entonces es cuaternizado como en el ejemplo 1 con la excepción del uso de 17.93 partes de cloruro de metilo. El producto de la microemulsión Mannich cuaternizado es estable y claro con un Sy medido a pH 7 de 3.54 cps.

Ejemplo 4 La QMM del ejemplo 3 es tratada al ca lor similarmente al Ejemplo 3 con las siguientes e^ cepciones: 4.9 partes de una solución acuosa que contiene 0.35 partes de ácido láctico y 0.37 par - tes de urea se adicionaron a 25 partes de la QMM. El producto resultante es un QMM tratado a calor con una SV de 3.41 cps.

Ejemplo 5 (comparativo) Una microemulsión se preparó similarmente al Ejemplo 3 con las siguientes excepciones: 123.74 partes de una solución acuosa que contiene 56.50 pajr tes de Na?EDTA, y 3.39 partes de ácido acético se adionaron a la solución orgánica la cual entonces es rociada como en el ejemplo 1.

El nitrógeno que se rociado entonces se ji bate a 200 mL/min y 0.57 partes de una solución al 10 % de IPA y una solución acuosa que contiene 0.0085 partes de bromato de sodio el cual es prerociado se adicionaron. La polimerización en -tonces se efectuó como en el Ejemplo 1 que man -tiene la exoterma a 45 C. El resultado es una microemulsión de poliacrilamida estable y clara (SV de 4.10 cps.) que tiene un contenido de sólidos de polímeros de fase acuosa de 45.7 %.

La microemulsión entonces es sometida a u-na reacción Mannich como en el Ejemplo 3 con las siguientes excepciones: se adicionaron 47.76 partes de la solución DMAM que resulta en un producto Mannich estable y claro (SV de 4.32 cps.).

El producto Mannich entonces se cuaterni-zó como en el ejemplo 1 con la excepción del uso de 20.46 partes de de carga de cloruro de metilo. El producto de la microemulsión Mannich cuaternario es estable y claro con una SV medida a pH 7 de 2.95 cps .

Ejemplo 6 (comparativo) La QMM del Ejemplo 5 es tratada calor similarmente al Ejemplo 4. El producto resultante es un QMM-HT tratado a calor con una SV de 2.81 cps .

Desempeño de la Experimentación Los desempeños de los productos de los Ejem píos 3-6 se muetran abajo en la Tabla 2 experimentos que son conducidos como se indicó arriba.

TABLA OMM del Ejemplo # Dossiiss((mmLL)) Drenaj e Li bre Turbidez (mi) (NTU) 12 64 514 14 100 129 16 94 46 18 94 94 12 55 714 14 90 151 TABLA 2 ( continuación ) OMM del Ej emplo # Dosis (mL) Drenaje Libre Turbidez (mL) (NTU) 16 114 31 18 90 97 12 54 564 14 86 176 16 104 20 18 105 59 12 43 1000 14 60 564 16 88 163 18 130 50 Ejemplo 7 Siguiendo el procedimiento del Ejemplo 3 excepto que el 10 % de acrilamída se reemplazó con ácido acrílico, resultados similares son obtenidos, Ejemplo 8 El procedimiento del Ejemplo 7 se siguió de nuevo excepto que el agente cuaternizante es sulfato de dimetilo. los resultados son similares.

Ejemplo 9 Cuando la formalina se usó en lugar del fo_ maldehido del ejemplo 1, se obtuvieron resultados s¿ milares .

Ejemplo 10 La metacrilamida se usó en lugar de la a crilamida dueclx E-jipenmnpilno i, -?io„s resuli .t.adJos son simi-liares Ejemplo 11 El procedimiento del Ejemplo 3 se siguió nuevamente excepto que los monómeros empleados son cloruro(8%) dialildimetilamonio de acrilamida (90%) y acrilato (2 %) de metilo.

Ejemplo 12 La microeraulsión del polímero Mannich cua-ternizada del Ejemplo 7, se invirtió en agua en la presencia de un emulsificador y la solu ción .resultante (2% activa) se uso para tratar un sistema residual del proceso de fabricación de pa -peí. Se observaron resultados excelentes.

Ejemplo 13 El procedimiento del Ejemplo 12 se si guió nuevamente la dispersión de sólidos tratados sólidos tratados son residuos de comida de una planta procesadora de comida. De nuevo, los resul tados son excelentes.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Una microemulsión inversa caracterizada porque comprende una fase acuosa de micelas disper_ sadas que contienen agua y un polímero basado en (alc)acrilamida substituido con por lo menos 1 % en mol de grupos aminometilos terciarios cuaternizados y que tiene una Viscosidad Estándar de por lo menos 3.3 cps .

2. Una microemulsión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque se derivó de una microemulsión de polímero de cadena princi -pal que contiene mayor que alrededor de 20 %, y menos que alrededor del 40 %, por peso, de sóli -dos de polímero de (alc)acrilamida de fase acuosa, basados en la microemulsión de polímero de cadena principal .

3. Una microemulsión de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la Viscosi -dad Estándar es por lo menos alrededor de 4 cps.

4. Una microemulsión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el polímero contiene desde alrededor del 10 hasta alrededor del 50 %, por peso, de grupos aminometilos.

5. Un método de retirar el agua o desaguar una dispersión de sólidos suspendidos por la adición de sólidos de dispersión de un polímero ba sado en (alc)acrilamida Mannich Cuaternizado, el mej ramiento caracterizado porque el polímero se derivó de una microemulsión que contiene mayor que alrededor del 20 %, por peso, y menos que alrededor del 40 %, por peso, de sólidos de polímeros de fase acuosa , y que tiene una Viscosidad Estándar de alrededor de 3.3 cps .

6. Un método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la dispersión comprende una suspensión tratada biológicamente, residuo de papel, residuos de refinería, o residuos de comida.

7. Un método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el polímero se adicionó a los sólidos suspendidos como una solu ción acuosa preparada recuperando el polímero de la microemulsión y dispersando el polímero en agua.

8. Un proceso para la preparación de una microemulsión caracterizado porque comprende micelas, las cuales contienen agua y un polímero basado en (alc)acrilamida substituido con por lo menos alrede_ dor de 1 % en mol de grupos aminometilos cuaternizados, el cual comprende : a) agregar i) una solución acuosa de por lo me nos un monómero de (ale )acrilamida . Opcionalmente, por lo menos un comonómero insaturado etilénicamente y, opcionalmente, un agente de transferencia de cadena. ü) una solución de aceite que compreí de por lo menos un líquido de hidrocarburo . iii) una cantidad efectiva de un sur_ factante o mezcla de surfactantes de tal manera como para formar una microemulsión. b) someter la microemulsión obtenida en el paso a) a codiciones de polimerización. c) hacer reaccionar el polímero obtenido en la paso b) con una cantidad efe tiva de un formaldehido o una amina secundaria o complejo de ésta; y d) cuaternizamiento del polímero resultante. El mejoramiento en donde el paso a) iii) la concentración de los sólidos manoméricos de la fase acuosa está en el rango desde alrededor del 20 al 40 % por peso, y la microemulsión que re -sulta del paso b) tiene una Viscosidad Estándar de 3.3 cps .

9. Un proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el formaldehi do se seleccionó de formaldehido, paraformaldehido , trioxana o formalina acuosa.

10. Un proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la polimeriza ción es llevada a cabo en un rango de temperatura desde alrededor de 30°c hasta alrededor de 45°C.