NO157373B

NO157373B - Fremgangsmaate ved fremstilling av et flokkuleringsmiddel.

Info

Publication number: NO157373B
Application number: NO844899A
Authority: NO
Inventors: Olof Carlsson
Original assignee: Olof Carlsson
Priority date: 1983-12-09
Filing date: 1984-12-07
Publication date: 1987-11-30
Also published as: EP0145686A2; ZA849033B; AU3578184A; FI844019A0; FI74085C; DK561584A; US4582627A; ES538370A0; EP0145686A3; SE8306797D0; DE3472243D1; CA1251594A; DK161506B; FI844019L; SE8306797L; DK561584D0; ES8601805A1; NO157373C; FI74085B; ATE35248T1

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling av et flokkuleringsmiddel. Oppfinnelsen angår mer spesielt en fremgangsmåte ved fremstilling av et flokkuleringsmiddel for spesiell anvendelse innen vannrenseteknikken for å fjerne forurensninger og innen papirproduksjonsteknikken som retensjonsmiddel og fikseringsmiddel for lim.

Innen vannrenseteknikken og papirproduksjonsteknikken er det kjent å anvende aluminiumsulfat som et slikt middel. En av ulempene ved aluminiumsulfat er imidlertid at det krever en forholdsvis lav pH av ca. 5,5 for å virke optimalt.

Innen papirteknikken er det fra den publiserte europeiske patentsøknad nr. 0063812 også kjent istedenfor aluminiumsulfat å anvende aluminiumhydroxyklorid med formelen

hvori forholdet Cl:OH er ca. 2:1. Dette aluminiumpolyhydroxyklorid inneholder ikke sulfatanioner. I svensk utlegningsskrift 7201333-7 med publiserings-nummer 372497 er fremstilling av et sulfatholdig, basisk aluminiumklorid med formelen beskrevet, hvori x+y+z=3ogy+z betegner et tall mellom 1 og 2 og z et tall mellom 0,02 og 0,3. Dette sulfat-holdige, basiske aluminiumklorid egner seg for anvendelse ved rensing av avløpsvann. En kombinasjon av aluminium-kloridet med f.eks. en kationisk polymer fremgår ikke av utlegningsskriftet. Fra vest-tysk patentskrift 2907354 er det kjent innen papirproduksjonsteknikken som retensjonsmiddel og hjelpe-middel ved liming å anvende et basisk aluminiumklorid med formelen hvori

og anionet SO^ foreligger i forholdet S04:A1 = 0,16.

Ved fremstilling av papir ifølge det vest-tyske patentskrift 2907354 tilsettes foruten det ovennevnte basiske salt også vanlige tilsetningsmidler, som f.eks. organiske reten-sjonsmidler, som f.eks. kationaktiv stivelse, polyacrylamid eller polyethylenimin. Disse sistnevnte midler tilsettes imidlertid separat efter det ovennevnte basiske salt.

På tilsvarende måte er det fra britisk patentskrift 1512022 kjent for behandling av vann å anvende en ureagert blanding av et uorganisk flokkuleringsmiddel, som ferrisul-fat eller aluminiumklorhydrat, og en organisk kationisk polymer, f.eks. et polyamid eller et polyamin.

Det er endelig også kjent innen papirfremstillingstek-nikken som flokkuleringsmiddel å anvende polymert aluminiumhydroxyklorid med den generelle formel

i form av eh vannholdig, i det vesentlige mettet oppløsning. Som eksempler på verdiene for a, b og c i den ovenstående formel kan nevnes a = 13, b = 34 og c = 1. Foruten vann inneholder væsken 2 0-30 vekt%, som regel ca. 2 2 vekt%, faststoffer og fortrinnsvis ca. 10,5 vekt% A^O^, ca. 5,4 vekt% Al,

ca. 9,0 vekt% Cl og ca. 2,5 vekt% S04. Væskens pH er ca. 2,6. Dette flokkuleringsmiddel selges under handelsbetegnelsen

EKOFLOCK.

Ved den foreliggende oppfinnelse tas det sikte på å til-veiebringe et flokkuleringsmiddel som er forbedret i forhold til teknikkens stand og som ved rensing av vann gir en effektiv utflokkulering av forurensninger og ved papirfremstilling er effektivt som fikseringsmiddel for limmidler og for retensjon av fyllstoffer.

Dette formål oppnås ved at det som flokkuleringsmiddel anvendes det produkt som fås når sulfationholdig aluminiumpolyhydroxyklorid (herefter for enkelhets skyld betegnet som polyaluminiumklorid) bringes til å reagere med minst én kationisk polymer. De nærmere særtrekk ved den foreliggende fremgangsmåte fremgår av krav l's karakteriserende del, og utførelsesformer av den foreliggende fremgangsmåte fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Som polyaluminiumklorid kan ifølge oppfinnelsen prin-sipielt ethvert sulfationholdig aluminiumpolyhydroxyklorid anvendes, f.eks. det som er angitt i det ovennevnte vest-tyske patentskrift 2907354, men det foretrekkes ganske spesielt å anvende det polyaluminiumklorid som selges under betegnelsen EKOFLOCK. Det skal i denne forbindelse nevnes at det har vist seg å være av viktighet at polyaluminiumkloridet inneholder sulfatanioner. Dersom sulfatanioner mangler, som f.eks. i aluminiumpolyhydroxykloridet ifølge den europeiske patentsøknad 0063812, fås ikke virkningen ifølge oppfinnelsen.

Som kationisk polymer kan ifølge oppfinnelsen prin-sipielt enhver kationisk polymer anvendes, idet det med kationiske polymerer er ment å skulle omfatte alt fra 100% kationiske polymerer til slike med en ladning av ca. -5 mV. Det foretrekkes imidlertid spesielt som kationisk - polymer

å anvende én eller flere polymerer valgt blant polyacrylamid, polyamidamin og polyethylenimin. De mest foretrukne polymerer for anvendelse ifølge oppfinnelsen er polyacrylamid og polyamidamin, og da spesielt den førstnevnte. Mengden av kationisk polymer som tilsettes til polyaluminiumklorid-oppløsningen, tilsvarer generelt 0,3-60 vektdeler, beregnet på 100 vektdeler polyaluminiumklorid.

De polyacrylamider som ifølge oppfinnelsen kan anvendes som kationiske polymerer, har en molekylvekt av opp til 6 6 17 x 10 og som regel 1-17 x 10 . De har vanligvis form av faste materialer, f.eks. i form av mikroperler. Som eksempel på egnede polv^crylamider kan nevnes de som selges under vare-merket Percol, f.eks. med kvalitetsbetegnelsene 63, 140, 2 92 eller 455. Den mengde polyacrylamid som tilsettes til polyaluminiumkloridet og bringes til å reagere med dette, oppgår maksimalt til 8 vektdeler, beregnet på 100 vektdeler polyaluminiumklorid, fordi større, mengder gir en altfor høy viskositet. Det foretrekkes å tilsette polyacrylamidet i en mengde av 0,35 - 2,0 vektdeler.

De polyamidaminer som utnyttes som kationisk polymer ved oppfinnelsen, har en molekylvekt av 60000 - 100 000. Et slikt polyamin forekommer som handelsvare normalt i form av en 20-30 vekt%-ig vandig oppløsning og tilsettes ifølge oppfinnelsen i en mengde av 20-200 vekt%, beregnet på 100 vektdeler polyaluminiumklorid,' til polyaluminiumkloridoppløsningen for reaksjon med denne. Det foretrekkes å tilsette 110- 200 vektdeler polyamidaminoppløsning. Regnet på rent polyamidamin tilsettes den i en mengde av 4-60 vektdeler, fortrinnsvis 20-60 vektdeler, pr. 100 vektdeler polyaluminiumklorid til den 2 0-30 vekt%-ige vandige oppløsning av polyaluminiumklorid, dvs. at polyamidamin normalt tilsettes i en større mengde enn polyacrylamid. Som et eksempel på et kationisk polyamidamin kan nevnes det polyamidamin som markedsføres i form av en våndig oppløsning under handelsbetegneisen Aretin.

Som nevnt kan også polyethyleniminer anvendes som den

kationiske i polymer ved utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte. Polyethylenimin fås ved polymerisasjon av ethylen-imin i nærvær av H+ som virker som katalysator. Polyethylenimin kan representeres ved den generelle formel (-CH2CH2NH-)n. Under polymerisasjonsreaksjonen bindes ethyleniminet også i en viss grad til sekundære aminogrupper, hvorved en sidekjede og tertiære aminogrupper fås som er av sterkt kationisk karakter. Polyethylenimin anvendes ifølge oppfinnelsen i mengder svarende til dem som er blitt angitt for polyamidamin. Polyethylenamin er på grunn av helserisiko mindre foretrukket som kationaktiv polymer ved utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte enn polyacrylamid og polyamidamin.

Det er et viktig trekk ved oppfinnelsen at polyaluminiumkloridet og den kationiske polymer ikke tilføres separat, dvs. tilsettes separat til en papiroppslemning eller til det vann som skal renses, hvilket er blitt gjort i henhold til teknikkens stand. Dette har nemlig vist seg ikke å gi de fremragende resultater som erholdes ved utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte. Heller ikke oppnås de fremragende resultater i henhold til oppfinnelsen dersom polyaluminiumkloridet og den kationiske polymer bare blandes med hverandre og derefter anvendes som flokkuleringsmiddel, Det er isteden i henhold til oppfinnelsen nødvendig at polyaluminiumkloridet og den kationiske polymer først bringes til å reagere kjemisk med hverandre for dannelse av et reaksjonsprodukt, hvorefter dette reaksjonsprodukt utnyttes som flokkuleringsmiddel.

Reaksjonen mellom polyaluminiumkloridet og den kation-: iske _ polymer utføres ved forhøyet temperatur i en på for-hånd bestemt tid. Generelt blir reaksjonen utført ved en temperatur fra 80°C til reaksjonsblandingens kokepunkt som vanligvis er 100-110°C. Den foretrukne reaksjonstemperatur er 96-98°C, og en temperatur av 97°C er mest foretrukken. Reaksjonstiden er generelt den tid som er nødvendig for at

det fra den opprinnelige reaksjonsblanding som utgjøres av en vannholdig suspensjon, skal oppnås en i det vesentlige klar væske. Normalt utgjør reaksjonstiden 2-4 timer, og en reaksjonstid av 3-4 timer er foretrukken, og en reaksjonstid av 3 timer er den for tiden mest foretrukne reaksjonstid.

Den kjemiske reaksjon som finner sted mellom polyaluminiumkloridet og den kationiske polymer, er ennu ikke blitt en-tydig klarlagt, men som nevnt ovenfor er det blitt fastslått at reaksjonsproduktet har helt andre og overlegne egenskaper sammenlignet med et materiale som utgjøres av en fysikalsk blanding av komponentene.

Sn av fordelene ved flokkuleringsmidlet som fremstilles ifølge oppfinnelsen, er således at det ikke er nødvendig å tilsette dette i en like stor mengde som vanlige flokkulerings-midler. Det er ved forsøk blitt fastslått at en så liten mengde som 1/3 av mengden av vanlig flokkuleringsmiddel er tilstrekkelig. Videre krever flokkuleringsmidlet fremstilt ifølge oppfinnelsen ikke en lav pH for at det skal virke effektivt. Den optimale pH for flokkuleringsmidlet fremstilt ifølge oppfinnelsen er 7-7,5, og dette skal sammenlignes med en pH av 5,5 for vanlig aluminiumsulfat.

Claims

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av et flokkuleringsmiddel, karakterisert 'ved at en vannholdig suspensjon av sulfationeholdig aluminiumpolyhydroxyklorid med et faststoffinnhold av 20-30 vekt% blandes med 0,3-60 vektdeler kationisk . polymer, beregnet på 100 vektdeler sulfationeholdig aluminiumpolyhydroxyklorid, og at blandingen oppvarmes i 2-4 timer ved en temperatur som varierer fra 80°C til blandingens kokepunkt.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som den kationiske polymer anvendes minst ett av^ stoffene polyacrylamid, polyamidamin eller polyethylenimin.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den kationiske polymer utgjøres av polyacrylamid som tilsettes i en mengde av opp til 8 vektdeler, beregnet på 100 vektdeler sulfationeholdig aluminiumpolyhydroxyklorid.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den ^at^oniske polymer utgjøres av polyamidamin som tilsettes' i en mengde av 4-6 0 vektdeler, beregnet pr. 100 vektdeler sulfationeholdig aluminiumpolyhydroxyklorid.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at blandingen oppvarmes ved en temperatur av 96-98°C.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at blandingen oppvarmes i en tid av 3-4 timer.