NO322827B1 - Stabil, hellbar flytende sammensetning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en stabil, hellbar flytende sammensetning. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen fluide, polymere sammensetninger som inneholder både en ikke-ionisk eller kationisk polymer med høy IV og en kationisk koaguleringsmiddelpolymer med lav IV, deres fremstilling og deres anvendelse.

Det er velkjent å tilføre og anvende vannoppløselige koaguleringsmiddelpolymerer med høy kationisk ladning, lav TV (intrinsik viskositet). De tilføres ofte til forbrukeren i form av vandige oppløsninger. Selv om det faktum at disse materialene har relativt lav IV og lav molekylvekt i noen tilfeller er en fordel, er det mange tilfeller hvor det ville være ønskelig om de i tillegg kunne virke på en slik måte som er mer vanlig for materialer av høyere molekylvekt.

Vannoppløselige polymerer av høyere molekylvekt (generelt av lavere ionisk ladning) anvendes ofte som flokkuleringsmidler. På grunn av deres høyere IV og molekylvekt er det vanligvis upraktisk å tilføre dem som vandige oppløsninger inneholdende mer enn høyst 5 eller 10 vekt-% polymer, idet selv ved 5 % konsentrasjon er oppløsningene tilbøyelige til å ha høy viskositet, og de kan sågar være en stiv gel ved høyere konsentrasjoner. Følgelig tilføres flokkuleringsmiddelpolymerer generelt til forbrukeren som pulvere eller som revers fase-emulsjoner (innbefattende dispersjoner) i olje.

Når forbrukeren mottar et pulver er det generelt nødvendig for forbrukeren å oppløse dette pulveret i vann før anvendelse, og oppløsningsprosessen kan være langsom og uhensiktsmessig. Når forbrukeren mottar en emulsjon er det igjen generelt nødvendig å oppløse polymeren av emulsjonen i vann under anvendelse og den resulterende oppløsningen er kontaminert med overflateaktivt middel og oljen eller annen kontinuerlig fase av emulsjonen. Dette er uønsket.

Det har derfor vært gjort tallrike forsøk på å tilveiebringe vannoppløselig polymer av relativt høy molekylvekt i en vandig sammensetning (derved unngås ulempene med oppløsning av pulver eller håndtering av den oljekontinuerlige fasen) hvor den resulterende sammensetning har akseptabel viskositet, men langt høyere konsentrasjon enn den som vil være forbundet med polymeren av høy molekylvekt dersom den er oppløst i vann.

Disse forsøkene omfatter undertrykkelse av svelling og/eller oppløsning av polymeren av høyere molekylvekt ved modifikasjon av den vandige kontinuerlige fasen hvori den er dispergert og/eller ved modifisering av polymeren. Slike produkter betegnes generelt som "vann-i-vann-emulsjoner", selv om den fysikalske tilstanden av materialet av høyere molekylvekt ikke nødvendigvis er en sann emulsjon.

En tidlig beskrivelse av en vann-i-vann-emulsjon er i US 4,389,600. Denne beskriver polymerisasjon av monomerer i en vandig fase inneholdende en vannoppløselig polymer. Uorganisk salt kan tilsettes før eller etter polymerisasjonen. Følgelig polymeriseres i eksempel 21 akrylsyre i en oppløsning av 100 g vann, 15 g PEG, 10 g polyvinylalkohol og 15 g NaCl. Selv om den generiske beskrivelsen omfatter både ikke-ioniske og ioniske vannoppløselige polymerer for oppløsningen, er polymeren som anvendes som eneste eller hovedpolymer i oppløsningen i de fleste eksempler en polyetylenglykol, som f.eks. har en molekylvekt som kan variere fira 6.000 til 20.000.

Det eneste navngitte ioniske materialet er polyetylenimin og når dette anvendes i eksempelet anvendes det utelukkende som en mindre komponent med en langt større mengde av ikke-ionisk polymer. Det er nødvendig at oppløsningsviskositeten ikke er for høy (idet ellers sammensetningen ikke er hellbar) og dette pålegger betydelige begrensninger på monomerene som kan polymeriseres i den vandige fasen og IV eller molekylvekten hvortil de kan polymeriseres.

Selv om US 4,380,600 hevder at den omtalte teknikken ved anvendelse av polyetylenglykol er i stand til å gi fluid-dispersjoner av polymer av høy molekylvekt, har såvidt vites denne fremgangsmåten ikke vist seg kommersielt vellykket. En årsak til dette kan være at andre har funnet at reproduksjon av et eksempel i denne ikke førte til en fluidsammensetning, men isteden førte til noe som ble fast meget raskt. Hydroksyforbindelser er også nevnt i JP 6136225, EP-A-183,466 og EP-A-630,909.

I EP 169,674 beskrives fremstillingen av fluide sammensetninger ved maling av forfremstilt polymergel av høy molekylvekt av f.eks. kationisk polyakrylamid til en kontinuerlig fase av f.eks. DADMAC ( diallyldimetylammoniumklorid) av lav molekylvekt eller polyamin eller polyetylenimin. Imidlertid nødvendiggjør dette forutgående fremstilling av vandig polymergel og dens inkorporering i den kontinuerlige fasen, og det er vanskelig å oppnå en fluidsammensetning som har god lagringsstabilitet og lav viskositet ved relativt høyt polymerinnhold.

Fremgangsmåter er kjente hvori tendensen av polymeren av høyere molekylvekt til å svelle og oppløse i den vandige fasen undertrykkes ved kopolymerisering i denne polymeren av en relativt hydrofob monomer (f.eks. US 5,403,883,5,614,602 og 5,480,934 og EP-A-525,751). I andre prosesser er forskjellige additiver innbefattet i den vandige fasen for å forsøke å kontrollere svelling og oppløsning av polymeren, f.eks. polymere dispersjonsmidler i CA 2,143,564 og 2,140,817 og flerverdig salt i US 4,929,655 og US 5,006,590, og polymert dispersjonsmiddel med hydrofobt materiale i US 5,597,859 og CA-A-2,125,545. Imidlertid synes det som om ingen av disse forslagene er kommersielt egnet og behovet består fremdeles for å finne en tilfredsstillende måte for tilveiebringelse av en vandig sammensetning som har tilfredsstillende lav viskositet og som fremdeles inneholder både koaguleringsmiddel og flokkuleirngsmiddel i nyttige høye konsentrasjoner og hvor flokkuleringsmidlet kan ha en nyttig høy molekylvekt

I EP 262,945 beskrives fremstilling av en kationisk polymer ved polymerisasjon i en vandig fase av f.eks. vandig polyamin eller vandig poly DADMAC. I eksemplene ble det dannet kationisk homopolymer. I eksempel 1 ble det dannet en sammensetning av ca. 12 % kationisk homopolymer, 12 % polyamin og 76 % vann og viskositeten av sammensetningen var relativt lav. I et annet eksempel 2 ble sammensetningen dannet av ca. 16 % kationisk homopolymer, 16 % poly DADMAC og 67 % vann. Viskositeten var høyere.

Det ville være ønskelig å være i stand til å tilveiebringe en fluid, hellbar, stabil sammensetning som har relativt høyt innhold av aktiv polymer (dvs. aktivt for formålene koagulering eller flokkulering) og som er i form av en vann-i-vann-emulsjon.

Det ville være ønskelig å være i stand til å tilveiebringe en én-pakke sammensetning inneholdende koaguleringsmiddel og flokkuleringsmiddel, og det ville være ønskelig å tilveiebringe en slik sammensetning som oppfører seg som et forbedret koaguleringsmiddel.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringes følgelig en stabil, hellbar, flytende sammensetning, kjennetegnet ved at den inneholder 20 til 60 vekt-% av en blanding av en vannoppløselig polymer med høy intrinsik viskositet og en vannoppløselig kationisk koaguleringspolymer med lav viskositet, hvori

den vannoppløselige polymeren med høy intrinsik viskositet er en ikke-iomsk eller kationisk polymer av vannoppløselig etylenisk umettet kationisk monomer eller monomerblanding og har en tilsynelatende intrinsik viskositet på minst 2 dl/g, som bestemt ved målinger ved 25 °C ved anvendelse av et nivåkolbeviskosimeter på oppløsninger i en 1 molar natriumkloirdoppløsning bufret til en pH på 7,5 og beregnet

basert på vekten av polymeren med høy intrinsik viskositet i sammensetningen, og er til stede i sammensetningen i en mengde på 3 til 40 vekt-%,

det vannoppløselige kationiske koaguleringsmidlet av lav intrinsik viskositet har en intrinsik viskositet på under 1,5 dl/g som bestemt ved målinger ved 25 °C ved anvendelse av et nivåkolbeviskosimeter på oppløsninger i en 1 molar natriumkloirdoppløsning bufret til en pH på 7,5 og ved anvendelse av et nivåkolbeviskosimeter på oppløsninger i en 1 molar natriumkloirdoppløsning bufret til en pH på 7,5 og er valgt fra polyaminer, kationiske dicyandiamidpolymerer og polymerer av 80 til 100 vekt-% diallyldimetylammoniumklorid med 0 til 20 vekt-% akrylamid, og er til stede i sammensetningen i en mengde på 3 til 40 vekt-%, idet det kationiske koaguleringsmidlet er fritt for polymerer inneholdende hydrofobe grupper som omfatter alkyl inneholdende 4 eller flere karbonatomer eller aryl,

og sammensetningen har en Brookfield viskositet på mindre enn 30 000 mPa-s målt ved anvendelse av spindel 6 ved 10 opm ved 25 °C og er en dispersjon av en polymer med høy intrinsik viskositet i en vandig fase som er en vandig oppløsning av koaguleringsmiddelpolymer med lav intrinsik viskositet og 0,01 til 1 vektdel av en vannoppløselig multihydroksyforbindelse per vektdel av koaguleringsmiddelpolymeren.

Følgelig tilveiebringer oppfinnelsen en vandig, oljefri, fluidsammensetning av polymer med høy TV og som er fluid på tross av at den har et høyt polymerinnhold.

Den hellbare sammensetningen fremstilles ved å danne den vandige fasen som er den vandige oppløsningen av koaguleringsmiddelpolymeren og multi-hydroksyforbindelsen og eventuelt salt, oppløsning av monomeren eller monomerblandingen som skal tilveiebringe polymeren av høy TV i den vandige fasen, og deretter polymerisasjon av monomeren eller monomerblandingen for å danne polymeren av høy TV dispergert i den vandige fasen.

Sammensetningen er stabil, hellbar og flytende i den forstand at i det vesentlige ingen permanent sedimentering finner sted når sammensetningen tillates å stå i flere uker og sammensetningen har en tilstrekkelig lav viskositet til at den kan helles. Fortrinnsvis finner ingen sedimentasjon sted, men dersom noen sedimentasjon finner sted, er den sedimenterte fasen i stand til å resuspenderes ved enkel omrøring. Viskositeten av sammensetningen er fortrinnsvis under 25.000 mPas, mer foretrukket under 20.000 mPa s, og ofte under 12.000 mPa s. Den kan være så lav som f.eks. 1.000 eps, men er generelt over 2.000 mPas.

Sammensetningen har fortrinnsvis form av en klar væske eller en opak væske. Den er i det vesentlige fri for gel eller klumper. Dersom slik gel eller klumper dannes, er det nødvendig å modifisere den vandige fasen slik at den ønskede hellbare, flytende tilstanden oppnås. For eksempel kan mengden av koaguleringsmiddelpolymer eller multi-hydroksyforbindelse varieres eller uorganisk salt kan innbefattes, som omtalt nedenfor.

Polymeren med høy IV kan dannes utelukkende fra akrylamid (slik at den er i det vesentlige ikke-ionisk) eller utelukkende fra kationisk monomer, men dannes vanligvis fra en blanding, f.eks. på 0 til 100 vekt-% akrylamid og/eller annen vannoppløselig, ikke-ionisk monomer og 0 til 100 vekt-% vannoppløselig, etylenisk umettet, kationisk monomer. Mengden av kationisk monomer er vanligvis 1 til 100 vekt-%, slik at mengden av akrylamid generelt er 0 til 99 %. Foretrukne polymerer inneholder akrylamid og inneholder følgelig fortrinnsvis 1 til 99 %, foretrukket 5 til 95 % av hver av akrylamid og kationisk monomer. Den kationiske polymeren kan være en kationisk amfotær polymer i hvilket tilfelle etylenisk, umettet anionisk monomer innbefattes i monomerblandingen i en mengde som er mindre enn mengden av kationisk, slik at det oppnås en kationisk, amfotær polymer. Den anioniske monomeren kan være en etylenisk, umettet karboksylsyremonomer eller sulfonsyremonomer, f.eks. akrylsyre eller AMPS.

Foretrukne polymerer inneholder minst 40 vekt-% akrylamid og fortrinnsvis minst 50 vekt-% akrylamid og ikke mer enn 60 %, og fortrinnsvis ikke mer enn 50 % kationisk. Denne kationiske monomeren kan være en diallyl kvaternær monomer (generelt diallyldimetylammoniumklorid, DADMAC), men er fortrinnsvis et dialkylaminoalkyl(met)-akrylat eller -akrylamid, hvor alkyl- og alkylen-gruppene vanligvis er Cl-3, generelt som et syreaddisjons- eller kvatemært ammoniumsalt. For eksempel kan den være dimetylaminoetylakrylat eller -metakrylat, vanligvis som et kvatemært ammoniumsalt eller dimetylaminopropyl-akrylamid eller -metakrylamid, igjen generelt som kvatemært salt. Den kvaterniserende gruppen er vanligvis metylklorid eller en annen alifatisk gruppe. Fortrinnsvis er polymeren med høy IV i det vesentlige fri for hydrofobe, oppløselighetsregulerende grupper, så som C4 alkyl eller høyere, f.eks. over CS eller aromatiske (så som benzyl) grupper på det kvaternære nitrogenet eller forøvrig, idet slike materialer er unødvendige for oppfinnelsen og reduserer kostnadsytelsesfordelen av produktene.

Fortrinnsvis er mengden av kationisk monomer S til 45 % og mengden av akrylamid 55 til 95 %. Om ønsket kan små mengder av andre etylenisk innettede monomerer (ikke-ioniske eller anioniske) innbefattes i monomerblandingen, men dette er vanligvis unød-vendig og polymeren dannes hensiktsmessig fra den binære blandingen eller fira akrylamid alene.

Den kationiske polymeren med høy IV kan fremstilles i nærvær av en liten mengde tverrbindingsmiddel for å gi produkter som har ionisk regain på minst 20 %, som beskrevet i EP-A-202,780.

Polymeren med høy IV dannes ved polymerisasjon i sammensetningen under betingelser slik at den har en tilsynelatende IV på minst 2 dl/g og vanligvis betydelig mer. For eksempel har den vanligvis en tilsynelatende IV på minst 4 dl/g og følgelig er dens molekylvekt tilstrekkelig høy til at den vil bidra med nyttige brodannende flokkulerings-egenskaper når den anvendes for behandling av en suspensjon. Den tilsynelatende IV er ofte over 5 dl/g opptil 14 dl/g, eller høyere. Generelt er den i området 5 til 12 dl/g.

Alle disse verdiene er den tilsynelatende IV, dvs. den intrinsikke viskositet som bestemt ved observasjon av viskositeter av vandige sammensetninger fremstilt fra hele sammensetningen ifølge oppfinnelsen i én molar natriumklorid bufret til pH 7,5 ved 25°C ved anvendelse av et nivåkolbeviskosimeter med suspendert nivå, hvori den tilsynelatende IV bestemmes ved beregning basert på vekten av polymeren med høy IV i sammensetningen. Dersom f.eks. sammensetningen følgelig inneholder 10 vekt-% av akrylamidpolymeren, anvendes hele sammensetningen for fremstilling av oppløsningen påkrevet for IV målinger, men mengden polymer i slike oppløsninger antas, når IV beregnes, å være 10 vekt-% av sammensetningen.

Det vannoppløselige, kationiske koaguleringsmidlet med lav IV har en IV på ikke mer enn 1,5 dl/g, målt ved anvendelse av viskosimeter med suspendert nivå på oppløsninger av koaguleringsmiddelpolymeren alene i én molar natriumklorid bufret til pH 7,5 ved 25<*>C. Selv om koaguleringsmiddelpolymerer med høyere IV kan anvendes, vil de vise tendens til i unødvendig grad å øke produktviskositeten (f.eks. som målt ved hjelp av et Brookfield-viskosimeter), og følgelig er det best å anvende koaguleringsmiddelpolymerer som har IV under 1 dl/g. Generelt er IV under 0,7, og vanligvis under 0,5 dl/g. Koaguleringsmiddelpolymeren kan ha så lav molekylvekt, f.eks. 10.000, at den ikke har en følsomt målbar IV.

Koaguleringsmiddelpolymeren kan være en polyamin koaguleringsmiddelpolymer, f.eks. polymerene fremstilt ved kondensasjon av et monoamin og/eller et diamin og/eller triamin eller høyere amin (f.eks. etylendiamin eller tetraetylenpentamin) med epiklorhydrin eller annet epihalogenhydrin eller med dikloretan eller annet dihalogenalken. Foretrukne polyaminer dannes ved kondensasjon av epiklorhydrin med dimetylamin og en liten mengde etylendiamin eller annet multi-amin for å forårsake tverrbinding.

Koaguleringsmiddelpolymeren kan være en homopolymer eller en høyt kationisk kopolymer av vannoppløselig, etylenisk utmettet, kationisk monomer eventuelt med en komonomer, vanligvis ikke mer enn 30 vekt-% akrylamid. De etylenisk umettede, kationiske monomerene kan være hvilke som helst av de kationiske monomerene omtalt ovenfor, men monomeren er fortrinnsvis diallyldimetylammoniumklorid. Generelt er den en homopolymer eller en kopolymer av minst 80, og vanligvis minst 90 % DADMAC, idet resten utgjøres av akrylamid.

Fortrinnsvis er koaguleringsmiddelpolymeren i det vesentlige fri for hydrofobe, opp-løselighetsreduserende grupper, så som C4 eller høyere (f.eks. over C8) alkyl eller aromatiske grupper på det kvatemære nitrogenet.

Koaguleringsmiddelpolymeren kan være et polydicyandiamid, dvs. en kationisk dicyan-diamidkopolymer.

De eneste essensielle polymerene som er tilstede ifølge oppfinnelsen er fortrinnsvis konvensjonelle vannoppløselige polymerer av høy IV og vannoppløselige polymerer av lav IV, sammen med den vannoppløselige polyetylenglykolen. Ifølge oppfinnelsen er det følgelig foretrukket at det ikke er noen frivillig tilsetning av polymer som inneholder hydrofobe grupper og som derfor vil ha en signifikant lavere oppløselighet i vann enn konvensjonelle vannoppløselige koaguleringsmiddelpolymerer og flokkuleringsmiddelpolymerer.

Når det refereres til en vannoppløselig monomer, menes at monomeren har konvensjonell høy oppløselighet ved 2S°C, generelt over 5 eller 10 % i deionisert vann, og tilsvarende har en vannoppløselig polymer konvensjonelt høy vannoppløselighet, typisk på over 5 eller 10 % i deionisert vann, ved hvilke konsentrasjoner det kan dannes en gel når IV er høy.

Den vandige fasen hvori polymeren av høy IV dispergeres, er en oppløsning i vann av koaguleringsmiddelpolymeren og en vannoppløselig multi-hydroksyforbindelse og, eventuelt, et uorganisk salt. Den vannoppløselige multi-hydroksyforbindelsen kan velges fra en lang rekke dihydroksy-, trihydroksy- og høyere hydroksy-forbindelser. Disse kan være monomere, så som glyserol, eller polymere, så som polyvinylalkohol eller polyetylenglykol. Fortrinnsvis bør imidlertid multihydroksyforbindelsen være et materiale som gir en lav oppløsningsviskositet og er følgelig fortrinnsvis glyserol, eller en polyetylenglykol av relativ lav molekylvekt. Fortrinnsvis har polyetylenglykolen en molekylvekt som er tilstrekkelig lav til at den er en væske, typisk molekylvekt under 1.000, f.eks. 200. Om ønsket kan imidlertid polyetylenglykoler av høyere molekylvekt anvendes, f.eks. 6.000,8.000 eller 10.000, men generelt er det uønsket å anvende en polyetylenglykol som har molekylvekt på mer enn ca. 4.000.

Mengden av multi-hydroksyforbindelsen holdes vanligvis relativt lav fordi høye mengder er unødvendig og materialet er vanligvis inert med hensyn til flokkulerings-eller koaguleringsmiddelaktivitet av den endelige sammensetningen, og derved øker en forøkelse av mengden kostnaden av sammensetningen unødig. Mengden av multihydroksyforbindelsen er derfor ikke mer enn 1 del pr. vektdel av koaguleringsmiddelpolymeren og vanligvis er mengden ikke mer enn 10 vekt-% av den samlede sammensetningen, og ofte under 6 %. Dersom mengden er for lav i en hvilken som helst spesiell sammensetning, kan sammensetningen gelere eller på annen måte bli ikke-hellbar, og følgelig er multihydroksyforbindelsen vanligvis tilstede i en mengde på minst 1 vekt-% av sammensetningen. Ofte er mengden av multi-hydroksyforbindelsen 0,05 til 0,5 deler, ofte rundt 0,08 til 0,2 deler, pr. vektdel av

koaguleringsmiddelpolymeren.

Det er ofte ønskelig å innbefatte uorganisk salt i den vandige fasen for å fremme dannelsen av en fluid-stabil sammensetning og for å undertrykke viskositeten av sammensetningen. Et hvilket som helst viskositetsreduserende, vannoppløselig uorganisk salt kan anvendes, men for enkelhets skyld er saltet vanligvis et alkalimetall eller ammoniumklorid eller sulfat, fortrinnsvis ammoniumsulfat eller natriumklorid. Når tilstrekkelig av polyhydroksyforbindelsen anvendes er det vanligvis ingen fordel i å innbefatte mer enn 2 vektdeler salt pr vektdel koaguleringsmiddel, men det kan være så mye som 4 eller sågar 6 deler. Generelt er mengden under 1 del, fortrinnsvis under 0,6 deler pr. vektdel koaguleringsmiddel. Vanligvis er den minst 0,01 deler og ofte minst 0,03 deler pr. vektdel koaguleringsmiddel. Når mengden salt uttrykkes på basis av den samlede sammensetningen er mengden vanligvis minst 0,5 %, ofte minst 2 %, men generelt må den ikke være mer enn ca. 10 eller 15 %, men i noen tilfeller kan den være opptil 20 % eller sågar 30 eller 35 %. Noe av saltet kan innføres med monomeren eller monomerblandingen, men det meste eller alt saltet innføres vanligvis i oppløsningen av koaguleringsmiddelpolymer.

Saltet er vanligvis et vannoppløselig, uorganisk salt, så som et ammonium- eller alkalimetall- eller jordalkalimetall-klorid, -bromid, eller -iodid (så som MgCh, NaCl, NH4CI), polyaluminiumklorid eller et sulfat, så som ammoniumsulfat.

Sammensetninger ifølge oppfinnelsen kan inneholde mer polymer av høy IV enn koaguleringsmiddelpolymer, f.eks. et forhold på 10,1 til 1, vanligvis 1:0,5 til 1. Dette gjelder spesielt når salt er tilstede i koaguleringsmiddeloppløsningen, f.eks. i en mengde over 10 eller 15 vekt-% av sammensetningen. Mengden av flokkuleringsmiddel kan da være 10 - 35 %, og mengden av koaguleringsmiddel kan være 3 til 10 %.

Fortrinnsvis er imidlertid mengden av salt under 10 % eller 15 % (f.eks. 0-2 %).

Mengden av polymer med høy IV er vanligvis ikke mer enn mengden av den kationiske koaguleringsmiddelpolymeren og er fortrinnsvis mindre enn mengden av koaguleringsmiddel. Generelt inneholder sammensetningen 0,1 til 1 del, ofte 0,2 til 0,7, f.eks. 0,4 til 0,7 del av polymeren med høy IV pr. vektdel kationisk koaguleringsmiddelpolymer.

Mengden av den kationiske koaguleringsmiddelpolymeren er da vanligvis minst 12 vekt-% av sammensetningen og ofte minst 15 %. Generelt er den ikke mer enn 30 % og er ofte under 25 %.

Mengden av den vannoppløselige, kationiske polymeren med høy IV er vanligvis minst 5 % og fortrinnsvis minst 7 %. Den er ofte under 20 %. Gode resultater oppnås ofte med mengder i området 8 til 18 vekt-% av den samlede sammensetningen.

Mengden av vann i sammensetningen er generelt i området 30 til 75 %, ofte rundt 50 til 70 %. Mengden er ofte 2 til 5 partsdeler, uttrykt ved vekt av koaguleringsmiddelpolymeren.

Den nødvendige polymerisasjonen av monomeren eller monomerblandingen i den vandige fasen kan initieres ved å anvende termisk initiator eller redoksinitiator. Initiator kan tilsettes både for å starte reaksjonen og under reaksjonen. Den tilsettes i en mengde og ved et tidspunkt som vil resultere i at polymeren har den valgte IV.

En egenskap av de foretrukne sammensetningene ifølge oppfinnelsen er at viskositeten av sammensetningen kan øke når en relativt liten mengde vann tilsettes til den, men kan deretter avta når større mengder vann tilsettes. Når f.eks. den samlede konsentrasjonen av akrylamidpolymeren med høy IV og den kationiske polymeren med lav IV reduseres med f.eks. en tredjedel som et resultat av fortynning av sammensetningen med vann, så kan Brookfield-viskositeten av den resulterende sammensetningen være minst to ganger, og ofte minst tre eller fire ganger Brookfield-viskositeten av sammensetningen før fortynning, men ytterligere fortynning for å redusere polymerkonsentrasjonen til f.eks. en tredjedel eller en fjerdedel eller mindre har en innledende konsentrasjonen vil gjenopprette Brookfield-viskositeten til den opprinnelige verdien eller til en lavere verdi.

Sammensetningen ifølge oppfinnelsen kan anvendes enten ved direkte tilsetning til en suspensjon som skal behandles eller, vanligere, etter fortynning til en samlet konsentrasjon av polymer med høy IV og kationisk koaguleringsmiddelpolymer på generelt mindre enn 10 % og ofte 0,1 til 5 vekt-%.

Suspensjonen som skal behandles kan være en hvilken som helst suspensjon som på fordelaktig måte kan behandles ved de to polymerene, enten individuelt eller i kombinasjon. Følgelig kan den være en celluloseformig suspensjon, f.eks. en papir-fremstillingssuspensjon hvor sammensetningen anvendes som dreneringshjelpemiddel, eller den kan være en celluloseformig, kommunal- eller industri-avfallssuspensjon.

De foretrukne sammensetningene som inneholder mindre polymer av høy IV (generelt dannet fra 0 - 50 % kationisk og 50 -100 % akrylamid) enn koaguleringsmiddel er av spesiell verdi som forbedrede koaguleringsmidler, dvs. i en lang rekke anvendelser hvor kationisk koaguleringsmiddel anvendes og hvor forbedret virkning er påkrevet. Eksempler er behandling av papirmølle-effluent, kloakkslambehandling og oljefor-urenset vann-klargjøring.

Nedenfor følge eksempler.

Eksempel 1

Fremstilling av 20 % kationisk polymer i en vandig basis av poly DADMAC, PEG og salt.

(Alle vektangivelser er for 100 % aktive komponenter).

I en 250 ml kolbe utstyrt med rører, kjøler, nitrogenspyling og termometer ble det fylt vann (130 g), poly DADMAC (39,8 g), PEG 200 (3,5 g) og natriumklorid (5,5 g).

En monomer fase ble fremstilt fra ACM (17,0 g) og DMAEA q MeCl (4,2 g). Dette ble tilsatt til kolben og blandingen ble omrørt og spylt med nitrogen.

Kolben og innhold ble oppvarmet til 50°C og 4 ml 1 % vandig oppløsning av ammoniumpersulfat ble tilsatt. Reaksjonen ble holdt ved 50°C i 1 time før en andre tilsetning av 4 ml 1 % APS oppløsning ble tilsatt. Reaksjonen ble deretter hensatt ytterligere én time.

Det resulterende produktet hadde en konsentrasjon (tørrvekt) på 35 % og en Bookfield-viskositet på 11.500 mPas.

Den tilsynelatende IV = 10,1 dl/g.

Det aktive innholdet av produktet (kationisk koaguleringsmiddel + kationisk polymer med høy IV) = 30,5%.

Innhold av polymer med høy IV = 10,6 %.

På en generell tilsvarende måte ble andre flokkuleringsmiddelpolymerer (høy IV) dannet fra materialene og med resultatene vist nedenfor. I denne tabellen er kationisk monomer A dimetylaminoetylakrylat kvaternisert med metylklorid. Kationisk monomer B er akrylamidopropyltrimetylammomumklorid. Kationisk monomer C er dimetylaminoetylakrylat kvaternisert med benzylklorid.

Alle eksemplene ble gjennomført på generelt samme måte, bortsett fra følgende.

I eksempel 4 ble reaksjonen utført ved 60°C med 2 ml 1 % vandig akso-katalysator tilsatt innledningsvis, og en ytterligere tilsetning etter 1 time. Katalysatoren var 2,2-azo-bis(2-amidino-propanhydroklorid). Den samme initiatoren ble anvendt i eksempel 6.1 eksempel 10 ble 2 ml av 1 % oppløsning av denne initiatoren anvendt etterfulgt av 2 ml av 2,5 % oppløsning av kaliumbromat, og deretter ble 3,2 ml av en 5 % oppløsning av natrium-metabisulfitt tilsatt og reaksjonen ble tillatt å undergå eksoterm reaksjon. Reaksjonen ble deretter oppvarmet og holdt ved 50°C i 1 time for å sikre fullstendig polymerisasjon.

Claims (12)

1. Stabil, hellbar flytende sammensetning, karakterisert ved at den inneholder 20 til 60 vekt-% av en blanding av en vannoppløselig polymer med høy intrinsik viskositet og en vannoppløselig kationisk koaguleringspolymer med lav viskositet, hvori den vannoppløselige polymeren med høy intrinsik viskositet er en ikke-ionisk eller kationisk polymer av vannoppløselig etylenisk umettet kationisk monomer eller monomerblanding og har en tilsynelatende intrinsik viskositet på minst 2 dl/g, som bestemt ved målinger ved 25 °C ved anvendelse av et nivåkolbeviskosimeter på oppløsninger i en 1 molar natriumkloirdoppløsning bufret til en pH på 7,5 og beregnet basert på vekten av polymeren med høy intrinsik viskositet i sammensetningen, og er til stede i sammensetningen i en mengde på 3 til 40 vekt-%, det vannoppløselige kationiske koaguleringsmidlet av lav intrinsik viskositet har en intrinsik viskositet på under 1,5 dl/g som bestemt ved målinger ved 25 °C ved anvendelse av et nivåkolbeviskosimeter på oppløsninger i en 1 molar natriumkloirdoppløsning bufret til en pH på 7,5 og ved anvendelse av et nivåkolbeviskosimeter på oppløsninger i en 1 molar natriumkloridoppløsning bufret til en pH på 7,5 og er valgt fra polyaminer, kationiske dicyandiamidpolymerer og polymerer av 80 til 100 vekt-% diallyldimetylammoniumklorid med 0 til 20 vekt-% akrylamid, og er til stede i sammensetningen i en mengde på 3 til 40 vekt-%, idet det kationiske koaguleringsmidlet er fritt for polymerer inneholdende hydrofobe grupper som omfatter alkyl inneholdende 4 eller flere karbonatomer eller aryl, og sammensetningen har en Brookfield viskositet på mindre enn 30 000 mPa s målt ved anvendelse av spindel 6 ved 10 opm ved 25 X og er en dispersjon av en polymer med høy intrinsik viskositet i en vandig fase som er en vandig oppløsning av koaguleringsmiddelpolymer med lav intrinsik viskositet og 0,01 til 1 vektdel av en vannoppløselig multihydroksyforbindelse per vektdel av koaguleringsmiddelpolymeren.

2. Sammensetning ifølge krav 1, karakterisert ved at mengden av multihydroksyforbindelse er 1 til 10 vekt-% av sammensetningen og 0,05 til 0,5 vektdeler av koaguleringsmiddelpolymeren.

3. Sammensetning ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at multihydroksyforbindelsen er valgt fra glycerol og polyetylenglykol.

4. Sammensetning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at mengden av polymer med høy intrinsik viskositet er 0,1 til 1 vektdel av det kationiske koaguleringsmidlet.

5. Sammensetning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at mengden av polymer med høy intrinsik viskositet er 0,4 til 0,7 deler per vektdel av det kationiske koaguleringsmidlet og er 5 til 20 vekt-% av sammensetningen.

6. Sammensetning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at polymeren med høy intrinsik viskositet har tilsynelatende intrinsik viskositet på 5 til 12 dl/g.

7. Sammensetning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den kationiske monomeren i polymeren med høy intrinsik viskositet er et dialkylaminoalkyl (met)-akrylat eller -akrylamid som syreaddisjons- eller kvatemært salt.

S. Sammensetning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den vandige oppløsningen også inneholder vannoppløselig uorganisk salt.

9. Sammensetning ifølge krav 8, karakterisert ved at mengden av uorganisk salt er 0,5 til 15 vekt-% av sammensetningen og er 0,01 til 2 vektdeler av koaguleringsmidlet.

10. Sammensetning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at polymeren med høy intrinsik viskositet er en polymer av 0 til 100 % akrylamid og 100 til 0 vekt-% av en etylenisk umettet kationisk monomer og eventuelt etylenisk umettet anionisk monomer i en mengde mindre enn mengden av den kationiske monomeren.

11. Sammensetning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at polymeren med høy intrinsik viskositet er en polymer av 50 til 100 % akrylamid og 0 til 50 % av den kationiske monomeren og er til stede i en mengde på 3 til 30 vekt-% av sammensetningen og mengden av koaguleringsmidlet er 5 til 40 %.

12. Sammensetning ifølge krav 11, karakterisert ved at polymeren med høy intrinsik viskositet er en kopolymer av 5 til 45 vekt-% etylenisk umettet vannoppløselig kationisk monomer og 95 til 55 vekt-% akrylamid.