NL1005503C2

NL1005503C2 - Production of mixed coagulants for water clarification - comprising addition of a water-soluble cationic polymer derived from one or more vinyl monomer to an inorganic coagulant

Info

Publication number: NL1005503C2
Application number: NL1005503A
Authority: NL
Inventors: Peru Sasia Santos
Original assignee: Acideka
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 2000-02-23
Also published as: NL1005503A1

Abstract

A process for producing mixed coagulants for water clarification. At least 0.1-10 wt.% of one water-soluble cationic polymer derived from one or more vinyl monomers is added to a solution of inorganic coagulant, maintained at a temperature in the range of 25-80[deg]C. The solution is stirred for at least 15 minutes at a temperature higher than room temperature where the mixture is cooled and filtered. Also claimed is a method for water clarification comprising upon completion of the preoxidation stage a mixed coagulant of the invention is dosed.

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het bereiden van gemengde coagulatiemid- delen voor waterzuivering, gemengde coagulatiemiddelen verkregen door deze werkwijze en een werkwijze voor het zuiveren van water onder toepassing van dergelijke 5 gemengde coagulatiemiddelen.Brief designation: Method for preparing mixed coagulants for water purification, mixed coagulants obtained by this method and a method for purifying water using such mixed coagulants.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van gemengde coagulatiemiddelen voor waterzuivering, gemengde coagulatiemiddelen verkregen door deze werkwijze 10 en een werkwijze voor het zuiveren van water onder toepassing van dergelijke gemengde coagulatiemiddelen.The present invention relates to a method of preparing mixed coagulants for water purification, mixed coagulants obtained by this method 10 and a method of purifying water using such mixed coagulants.

Ongezuiverd water bevat verschillende verontreinigingen die ter verkrijging van drinkwater moeten worden verwijderd. De meest gebruikelijke verontreinigingen zijn organische stoffen, zoals humuszuren, 15 kationen, bijvoorbeeld Fe”, en anionen, bijvoorbeeld S04", en dergelijke.Raw water contains various contaminants that must be removed to obtain drinking water. The most common impurities are organics, such as humic acids, cations, eg Fe ”, and anions, eg SO 4”, and the like.

De gebruikelijke methode voor het zuiveren van influent-water in drinkwaterbehandel ingsinstallaties dat dergel i jke verontreinigingen bevat heeft betrekking op het doseren van coagulatiemiddelen op basis van zouten van aluminium en ijzer, zoals aluminiumsulfaat, ferri-sulfaat, 20 ferri-chloride, aluminiumpolyhydroxychloride of aluminiumpolyhydroxychloor- sulfaat.The usual method of purifying influent water in drinking water treatment plants containing such impurities involves dosing coagulants based on aluminum and iron salts, such as aluminum sulfate, ferric sulfate, ferric chloride, aluminum polyhydroxychloride or aluminum polyhydroxychlorine - sulfate.

Deze methode leidt tot een aantal problemen: - overmatige gevoeligheid van ongezuiverd water voor de pH-waarde vanwege het smalle pH-gebied waarin het coagulatiemiddel 25 werkzaam is; het doseren van coagulatiemiddel moet nauwkeurig plaatsvinden vanwege over-onderdosering of een pH-waarde die buiten het werkzame gebied ligt, resulterend in vrije Al*” en Fe”* kationen; hoge doseringseisen ten aanzien van coagulatiemidde-30 len die kosten, opslag en filter veroorzaken - onderhoudsproblemen.This method leads to a number of problems: - excessive sensitivity of raw water to the pH value because of the narrow pH range in which the coagulant 25 is active; dosing of coagulant must take place accurately because of underdosing or a pH value outside the active range, resulting in free Al * "and Fe" * cations; high dosing requirements for coagulants that cause cost, storage and filter maintenance problems.

De aanvrager heeft voor de hiervoor genoemde problemen een oplossing gevonden door het als coagulatiemiddelen toepassen van producten die aanzienlijk grotere ketenlengtes bezitten, welke producten 35 zijn verkregen door het bereiden van de hiervoor genoemde gebruikelijke 1005503 2 coagulatiemiddelen met in water oplosbare kationische polymeren afkomstig van de polymerisatie of condensatie van derivaten van vinylmonomeren.The applicant has solved the aforementioned problems by using as coagulants products having considerably longer chain lengths, which products have been obtained by preparing the aforementioned conventional 1005503 2 coagulants with water-soluble cationic polymers from the polymerization or condensation of vinyl monomer derivatives.

De nieuwe coagulatiemiddelen, die als gemengde coagulatiemiddelen kunnen worden beschreven omdat zij een organische-5 anorganische keten bezitten, hebben, indien toegepast in waterzuivering, de volgende voordelen: - de tijdens de decantatie gevormde flocculatiemiddelen zijn meer bestand, zonder verbreking, tegen het roeren en het heftig bewegen van het water tijdens het pompen; 10 - de decanteerbaarheid is verbeterd; - de coagulatie-kinetiek is verbeterd, en het verschil in vergelijking met die van gebruikelijke coagulatiemiddelen neemt evenredig toe met afnemende watertemperatuur; - waterkwaliteitparameters, zoals kleur, troebelheid 15 en residuale kationen, zoals Al***, zijn verbeterd.The new coagulants, which can be described as mixed coagulants because they have an organic-inorganic chain, when used in water purification, have the following advantages: - the flocculants formed during the decantation are more resistant, without breaking, to stirring and the violent movement of the water during pumping; 10 - the decantability has been improved; - the coagulation kinetics is improved, and the difference compared to that of conventional coagulants increases proportionally with decreasing water temperature; water quality parameters, such as color, turbidity, and residual cations, such as Al ***, have been improved.

De nieuwe coagul atiemiddel en worden bereid door middel van een nieuwe werkwijze die de tot nu toe toegepaste middelen voor de bereiding van gebruikelijke coagulatiemiddelen op basis van zouten van ijzer en aluminium modificeert. De tot nu toe bekende coagulatiemiddelen 20 zijn: aluminiumsulfaat Al2(S0^)3, ferri-chloride FeCl3, aluminiumpoly-hydroxychloorsulfaat, AlnClx(0H)y(S0^)z, ferri-sulfaat Fe2(S0,,)3, aan welke structuren zouten worden toegevoegd, wanneer zij eenmaal zijn bereid of tijdens het bereidingsproces hiervan, organische ketens van in water oplosbare kationische polymeren verkregen door condensatie of polymerisatie 25 van radicalen van vinylmonomeren, en bij voorkeur één of meer van de volgende monomeren (of derivaten hiervan, zoals zouten of kwaternaire j verbindingen): dimethylaminoëthyl'acrylaat, dimethylaminoëthylmethacrylaat, d i ëthyl ami noëthylacrylaat,d i ethylami noëthylmethacrylaat,di al lyl dimethylam-moniumchloride, epichloorhydrine, dimethyl amine, waarbij de oplossing 30 gedurende ten minste 15 minuten wordt geroerd, maar bij voorkeur meer dan 1 uur, en bij een temperatuur hoger dan kamertemperatuur, waarna wordt afgekoeld en gefiltreerd.The new coagulants and are prepared by a new process which modifies the agents used hitherto for the preparation of conventional coagulants based on iron and aluminum salts. The coagulants 20 known so far are: aluminum sulphate Al2 (SO4) 3, ferric chloride FeCl3, aluminum polyhydroxychlorosulfate, AlnClx (0H) y (SO4) z, ferric sulphate Fe2 (SO4) 3, to which structures salts are added, once prepared or during their preparation process, organic chains of water-soluble cationic polymers obtained by condensation or polymerization of radicals of vinyl monomers, and preferably one or more of the following monomers (or derivatives thereof, such as salts or quaternary compounds): dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethyl amino ethyl acrylate, diethyl ethyl methyl methacrylate, diall dimethyl ammonium chloride, epichlorohydrin, dimethyl for at least 15 minutes, stirring for at least 30 minutes more than 1 hour, and at a temperature above room temperature, after which it is cooled and filtered.

De behandeling van water met deze gemengde coagulatie-middelen bestaat uit het doseren, na het voltooien van de gebruikelijke 35 pre-oxidatiestappen voor dit type gemengd coagul atiemiddel, in plaats van voor de coagulatiemiddelen die gebruikel i jk worden toegepast, het tot stand 1005503 3 brengen van micro-flocculatie over zandfilters, drukfiltratie, decanteren of elk ander type fysicochemisch proces dat voor de behandeling van drinkwater wordt toegepast en de toepassing van gebruikelijke coagulatie-middelen, zoals die hiervoor beschreven, omvat.The treatment of water with these mixed coagulants consists of dosing, after completing the usual pre-oxidation steps for this type of mixed coagulant, rather than for the coagulants commonly used, the 1005503 3 micro-flocculation over sand filters, pressure filtration, decanting or any other type of physicochemical process used for the treatment of drinking water and comprising the use of conventional coagulants such as those described above.

5 In de volgende voorbeelden werd een aantal van de hiervoor genoemde monomeren toegepast hoewel de toepassing van de zouten hiervan, bijvoorbeeld Na of de kwaternaire derivaten, binnen de omvang van de onderhavige uitvinding zal blijven.In the following examples, some of the aforementioned monomers were used, although the use of their salts, for example, Na or the quaternary derivatives, will remain within the scope of the present invention.

Voorbeeld 1 10 Na het volgens bekende methoden in een van een verwarmingsmantel voorziene geroerde reactor verkrijgen van basisch aluminiumpolyhydroxychloorsulfaat (gehalte: 10 %, als A1203, basiciteit: 50 % en gehalte sulfaat: 2 %) werd Superfloc C 577 (een kationisch polymeer verkregen door condensatie van epichloorhydrine met dimethyl amine tot een 15 molecuulgewicht van 75.000 g/mol en in de handel verkrijgbaar als een 50 % waterige oplossing) aan het reactiemengsel bij 55 °C in een zodanige hoeveelheid toegevoegd dat het actieve polymeer 1 % van het totale gewicht van het uiteindelijke product vormde. Het roeren werd gedurende een uur uitgevoerd bij een temperatuur in het gebied van 50 - 60 °C, en het mengsel 20 werd vervolgens gekoeld en gefiltreerd ter verkrijging van een gemengd coagulatiemiddel.Example 1 After obtaining basic aluminum polyhydroxychlorosulfate (content: 10%, as Al 2 O 3, basicity: 50% and content sulfate: 2%) in a stirred reactor in a heating jacket, Superfloc C 577 (a cationic polymer was obtained by condensation of epichlorohydrin with dimethyl amine to a molecular weight of 75,000 g / mol and commercially available as a 50% aqueous solution) to the reaction mixture at 55 ° C in an amount such that the active polymer is 1% of the total weight of the final product. Stirring was carried out at a temperature in the range of 50-60 ° C for one hour, and the mixture was then cooled and filtered to give a mixed coagulant.

Voorbeeld 2Example 2

In een geroerde reactor met een volume van 1,5 liter en voorzien van een verwarmingsmantel werden 698 g gedemineral iseerd water, 25 147 g gehydrateerd aluminiumoxide (als A1203), gehalte: 63 %, en 255 g V:F7 zwavelzuur, gehalte: 98 % gebracht. De reactor werd afgedicht en het mengsel onder roeren gedurende twee uren verwarmd naar 140 °C. De temperatuur werd verlaagd naar 60 °C waarna 22,0 g Superfloc C 577 (een kationisch polymeer verkregen door condenseren van epichloorhydrine met 30 dimethylamine tot een molecuulgewicht van 75.000 g/mol en in de handel verkrijgbaar als een 50 % waterige oplossing) werd toegevoegd. Het roeren werd gedurende een uur uitgevoerd bij een temperatuur in het gebied van 55 - 65 °C en het mengsel werd daarna gekoeld en gefiltreerd ter verkrijging van een gemengd coagulatiemiddel.In a 1.5 liter volume stirred reactor equipped with a heating mantle, 698 g of demineralized water, 147 g of hydrated alumina (as Al2 O3), content: 63%, and 255 g of V: F7 sulfuric acid, content: 98 % charged. The reactor was sealed and the mixture heated to 140 ° C with stirring for two hours. The temperature was lowered to 60 ° C after which 22.0 g of Superfloc C 577 (a cationic polymer obtained by condensing epichlorohydrin with dimethylamine to a molecular weight of 75,000 g / mol and commercially available as a 50% aqueous solution) was added. . Stirring was carried out at a temperature in the range of 55-65 ° C for one hour and the mixture was then cooled and filtered to give a mixed coagulant.

35 1005503 435 1005503 4

Voorbeeld 3Example 3

Na het volgens bekende methoden in een van een verwarmingsmantel voorziene geroerde reactor verkrijgen van basisch aluminiumpolyhydroxychloorsulfaat (gehalte: 10 %, als A1203, basiciteit: 5 50 % en sulfaatgehalte: 2 %) werd een kationisch polymeer, verkregen door het polymeriseren van radicalen van diallyldimethylammoniumchloride tot een molecuul gewicht van 200.000 g/mol en in de handel verkrijgbaar als een 20 % waterige oplossing, aan het reactiemengsel bij 48 °C in een zodanige hoeveelheid toegevoegd dat het actieve polymeer 0,5 % van het 10 totale gewicht van het uiteindelijke product vormde. Het roeren werd uitgevoerd gedurende een uur bij een temperatuur in het gebied van 45 - 50 °C, en het mengsel werd daarna gekoeld en gefiltreerd ter verkrijging van een gemengd coagulatiemiddel.After obtaining basic aluminum polyhydroxychlorosulfate (content: 10%, as Al2O3, basicity: 50% and sulfate content: 2%) in a heating jacketed stirred reactor according to known methods, a cationic polymer was obtained by polymerizing radicals of diallyldimethylammonium chloride up to a molecular weight of 200,000 g / mol and commercially available as a 20% aqueous solution, added to the reaction mixture at 48 ° C in an amount such that the active polymer is 0.5% of the total weight of the final product formed. Stirring was carried out for an hour at a temperature in the range of 45-50 ° C, and the mixture was then cooled and filtered to give a mixed coagulant.

Voorbeeld 4 15 In een geroerde reactor met een volume van 1,5 liter en voorzien van een verwarmingsmantel werden 698 g gedemineral iseerd water, 147 g gehydrateerd aluminiumoxide (als A1203), gehalte: 63 %, en 255 g zwavelzuur, gehalte: 98 % gebracht. De reactor werd afgedicht en het mengsel verwarmd naar 140 °C en gedurende twee uren geroerd. De temperatuur 20 werd verlaagd naar 60 °C waarna 11,0 g van een kationisch polymeer, verkregen door het polymeriseren van radicalen van diallyldimethylammonium-chloride tot een molecuulgewicht van 1.000.000 g/mol en in de handel verkrijgbaar als een korrel vormige vaste stof, werd toegevoegd. Het roeren werd gehandhaafd gedurende twee uren op een temperatuur in het gebied van 25 55 - 65 °C, en het mengsel werd vervolgens gekoeld en gefiltreerd ter verkrijging van een gemengd coagulatiemiddel.Example 4 In a 1.5 liter volume stirred reactor equipped with a heating mantle, 698 g demineralized water, 147 g hydrated alumina (as Al2 O3), content: 63%, and 255 g sulfuric acid, content: 98% brought. The reactor was sealed and the mixture heated to 140 ° C and stirred for two hours. The temperature was lowered to 60 ° C, after which 11.0 g of a cationic polymer obtained by polymerizing radicals of diallyldimethylammonium chloride to a molecular weight of 1,000,000 g / mol and commercially available as a granular solid , was added. Stirring was maintained for two hours at a temperature in the range of 55-65 ° C, and the mixture was then cooled and filtered to give a mixed coagulant.

De materialen, afmetingen, hoeveelheden en in het algemeen andere toevallige of secundaire bijzonderheden die het wezen van de voorgestelde werkwijze niet beïnvloeden, veranderen of modificeren, 30 kunnen worden gevarieerd.The materials, dimensions, amounts and generally other accidental or secondary details that do not affect, change or modify the essence of the proposed process can be varied.

De gegevens waarop deze beschrijvingsinleiding is gebaseerd vormen een werkelijke en nauwkeurige weerspiegeling van het beschreven doel en moeten in een breed licht worden beschouwd en nooit volgens een beperkende manier.The data on which this description introduction is based are a true and accurate reflection of the described purpose and should be considered in a broad light and never in a limiting manner.

35 100550335 1005503

Claims

Method for preparing mixed coagulants for water purification, characterized in that at least one water-soluble in a solution of an inorganic coagulant for water purification is maintained at a temperature in the range of 25 - 80 ° C. cationic polymer derived from one or more vinyl monomers, is added in such an amount that it forms between 0.1 and 10% of the total weight of the final product, the solution being at a temperature above room temperature for at least 15 minutes is stirred for a minute, then the mixture is cooled and filtered.

Process for preparing mixed water purification coagulants according to the preceding claim, characterized in that the vinyl monomer or monomers is one or more of the following monomers: dimethylaminoethyl ethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethyl aminoethyl-dimethyl-ethyl-hydroxyethyl-diethyl-methyl-chloromethyl-ethyl-methyl-ethyl-methyl-methyl-ethyl-methyl-methyl-ethyl-methyl-methyl-ethyl-methyl-methyl-methyl-ethyl-methyl-ethyl-methyl-methyl-ethyl-ethyl-methyl-methyl-ethyl-methyl-ethyl-methyl-methyl-ethyl-methyl-ethyl-methyl-methyl-ethyl-methyl-ethyl-methyl-ethyl-methyl-ethyl-methyl-ethyl-methyl-ethyl-methyl-ethyl-methyl-methyl-methyl-ethyl-methyl-methyl-methyl-ethyl-ethyl-methyl-methyl-ethyl-ethyl-ethyl-methyl-methyl-ethyl-ethyl-ethyl-ethyl-methyl-methyl-ethyl-ethyl-ethyl: dimethyl amine.

3. Process for preparing mixed coagulants for water purification according to the preceding claims, characterized in that the temperature for stirring the solution is in the range of 30 - 80 ° C and that the stirring period is more than 1 hour.

4. Mixed water purification coagulant, characterized in that its structure comprises an inorganic part derived from at least one coagulant based on salts of Al or Fe, and an organic part consisting of a polymer derived from a vinyl monomer.

A mixed water purification coagulant according to claim 4 and obtained in accordance with the method according to claims 1-3.

6. Method for purifying water, characterized in that after completing the pre-oxidation step, a mixed coagulant according to any one of the preceding claims is added. 1005503