RU2060971C1

RU2060971C1 - Reactant for water treatment, method of its production and usage

Info

Publication number: RU2060971C1
Application number: RU93052286A
Authority: RU
Inventors: П.Г. Сокол; Г.Л. Лошкарев; В.А. Зверев; Т.Г. Мурзабекова; С.А. Скуб; Д.Н. Черебедов
Original assignee: Государственное предприятие "Южводопровод"; Научно-производственная фирма "Аквазинэль"
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: water preparation processes, preparation of industrial and drinking waters. SUBSTANCE: polydimethyldiallylammoniumphosphate with mole mass of 30 - 300 thousand s.u. and polydispersion degree of 1.0 - 2.0. To produce reactant for polydimethyldiallylammoniumchloride water solution and salts of metals from main subgroups of first and second groups and also for ammonium they add reactant, that dissociates in water to produce phosphation. During reactant realization it is added as 0.1 - 3.0 % water solution in amount of 0.1 -2.7 mg/l in treated water. EFFECT: increased productivity. 7 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к водообработке и может быть реализовано при использовании воды в технических и бытовых целях, при транспортировке воды по трубопроводам, а также в системах оборотного и бурового водоснабжения. The invention relates to water treatment and can be implemented using water for technical and domestic purposes, when transporting water through pipelines, as well as in circulating and drilling water supply systems.

Все известные в настоящее время реагенты водоподготовки действуют избирательно, т.е. предохраняют поверхности, контактирующие с водой или от коррозии, или от отложения солей или накипи, или стабилизируют воду. Возможно совмещение двух функций, например, ингибирование коррозии и солеотложения, но в этом случае вода становится пригодной только для технических целей, так называемая "оборотная вода". All currently known water treatment reagents act selectively, i.e. protect surfaces in contact with water either from corrosion, or from the deposition of salts or scale, or stabilize water. It is possible to combine two functions, for example, inhibiting corrosion and scaling, but in this case the water becomes suitable only for technical purposes, the so-called "recycled water".

Известен ингибитор солеотложения диэтилтиокарбамоилтиометилфосфоновая кислота, которую добавляют в воду в количестве 5-20 мг/л [1]
Недостатком данного решения является однофакторное действие (ингибирование только солеотложения), а также невозможность использования в системах хозяйственно-питьевой воды.Known scale inhibitor diethylthiocarbamoylthiomethylphosphonic acid, which is added to water in an amount of 5-20 mg / l [1]
The disadvantage of this solution is the one-factor effect (inhibition of scaling only), as well as the inability to use drinking water in systems.

Известен также водоумягчитель на основе полифосфатных гранул. В основном, в состав гранул входит полифосфат натрия. A water softener based on polyphosphate granules is also known. Basically, the composition of the granules includes sodium polyphosphate.

Указанный водоумягчитель приводит только к уменьшению содержания солей, придающих жесткость воде. Кроме того, полифосфат натрия не рекомендуется для использования при обработке хозяйственно-питьевой воды и в последнее время существует тенденция снижения его применения в технике и быту. The specified water softener only leads to a decrease in the content of salts, which give hardness to water. In addition, sodium polyphosphate is not recommended for use in the treatment of household and drinking water, and recently there has been a tendency to reduce its use in technology and everyday life.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к изобретению является ингибитор накипи и коррозии [2] В качестве ингибитора коррозии и накипи используют полифосфорную кислоту. Для получения ингибитора медленно добавляют в щелочную среду ортофосфорную кислоту. При использовании ингибитора в воду, содержащую ионы кальция, карбонат и бикарбонат-ионы добавляют ингибитор в количестве 0,1-100 млн^-1.The closest analogue (prototype) to the invention is a scale and corrosion inhibitor [2] Polyphosphoric acid is used as a corrosion and scale inhibitor. To obtain an inhibitor, phosphoric acid is slowly added to the alkaline medium. When using inhibitor in water containing calcium ions, carbonate and bicarbonate ions inhibitor is added in an amount of 0.1-100 mn ^-1.

Недостатками этого решения является узкая область применения (только для воды с указанным примесным составом), узкая направленность ингибирование коррозии и накипи, невозможность использования в хозяйственно-питьевом водоснабжении. The disadvantages of this solution are the narrow scope (only for water with the specified impurity composition), narrow focus on inhibition of corrosion and scale, the inability to use in drinking water supply.

Цель изобретения создание реагента для водоподготовки, позволяющего уменьшить коррозию, солеотложение и накипеобразование, а также увеличить стабильность воды. The purpose of the invention is the creation of a reagent for water treatment, which allows to reduce corrosion, scaling and scale formation, as well as to increase the stability of water.

Цель достигается тем, что используют органический полимер диметилдиаллил- аммонийфосфат (ПДМДААФ) с молекулярной массой 30-300 тыс. у.е. и степенью полидисперсности 1,0-2,0. Для получения реагента обрабатывают раствор полидиметилдиаллиламмонийхлорида (ПДМДААХ) в водном растворе солей металлов главных подгрупп первой и второй групп, а также аммония с характеристической вязкостью 0,1-3,8 д/лг реагентом, диссоциирующим в воде с образованием фосфат-иона при рН водной среды 7,0-8,5. В качестве солей металлов преимущественно используют соли натрия, калия и магния. В качестве реагента, диссоциирующего в воде с образованием фосфат-иона, преимущественно используют эфиры ортофосфорной кислоты и низших спиртов, или соли ортофосфорной кислоты и саму ортофосфорную кислоту. При реализации реагента в воду добавляют ПДМДААФ в количестве 0,1-2,7 мг/л в виде 0,1-3,0%-ного водного раствора. The goal is achieved by using an organic polymer dimethyldiallyl ammonium phosphate (PDMDAAF) with a molecular weight of 30-300 thousand cu and the degree of polydispersity of 1.0-2.0. To obtain the reagent, a solution of polydimethyl diallylammonium chloride (PDMDAAH) in an aqueous solution of metal salts of the main subgroups of the first and second groups, as well as ammonia with a characteristic viscosity of 0.1-3.8 d / l reagent dissociating in water to form a phosphate ion at a pH of aqueous, is treated Wednesdays 7.0-8.5. As metal salts, sodium, potassium and magnesium salts are mainly used. As a reagent dissociating in water to form a phosphate ion, esters of orthophosphoric acid and lower alcohols, or salts of orthophosphoric acid and orthophosphoric acid itself are mainly used. When the reagent is sold, PDMDAAF is added to water in an amount of 0.1-2.7 mg / L in the form of a 0.1-3.0% aqueous solution.

Изобретение отличается от прототипа следующим:
в качестве реагента обработки воды используют органический полимер ПДМДААФ с молекулярной массой 30-300 тыс.у.е. и степенью полидисперсности 1,0-3,0;
в качестве исходного реагента используют раствор ПДМДААХ в водном растворе солей металлов главных подгрупп первой и второй групп, а также аммония, с характеристической вязкостью 0,1-3,8 дл/г, обработку проводят при рН 7,6-8,5;
преимущественно в качестве катионов металлов первой и второй групп используют натрий, калий или магний;
преимущественно в качестве реагента, диссоциирующего с образованием фосфат-иона, используют соли ортофосфорной кислоты, эфиры ортофосфорной кислоты и низших спиртов или Н₃РО₄;
в воду добавляют ПДМДААФ в количестве 0,1-2,7 мг/л, в виде 0,1-3,0%-ного водного раствора.The invention differs from the prototype in the following:
an organic polymer PDMDAAF with a molecular weight of 30-300 thousand cu is used as a water treatment reagent and a degree of polydispersity of 1.0-3.0;
as the starting reagent, a solution of PDMDAAH in an aqueous solution of metal salts of the main subgroups of the first and second groups, as well as ammonia, with a characteristic viscosity of 0.1-3.8 dl / g, is used, the treatment is carried out at pH 7.6-8.5;
predominantly sodium, potassium or magnesium are used as metal cations of the first and second groups;
predominantly as a reagent dissociating with the formation of a phosphate ion, salts of orthophosphoric acid, esters of orthophosphoric acid and lower alcohols or H ₃ PO _{4 are used} ;
PDMDAAF is added to water in an amount of 0.1-2.7 mg / l, in the form of a 0.1-3.0% aqueous solution.

Все признаки изобретения определены на основе экспериментальных данных. All features of the invention are determined based on experimental data.

Из опыта экспериментальной работы следует, что на достижение поставленной цели не оказывает влияние степень замещения при фосфат-ионе. Моно-, ди- и тризамещенные фосфаты могут практически с одинаковым успехом быть использованы для достижения цели, если их молекулярная масса 30-300 тыс.у.е. а степень полидисперности составляет 1,0-2,0. From the experience of experimental work it follows that the degree of substitution with a phosphate ion does not affect the achievement of the goal. Mono-, di- and trisubstituted phosphates can almost equally be used to achieve the goal if their molecular weight is 30-300 thousand cu and the degree of polydispersity is 1.0-2.0.

Соответствие ПДМДААФа вышеуказанным массовым характеристикам обеспечивается способом получения (синтеза), представляющего собой один из объектов изобретения. The compliance of PDMDAAF with the above mass characteristics is ensured by the production method (synthesis), which is one of the objects of the invention.

Для получения полимера с указанными характеристиками используют следующую технологию. To obtain a polymer with the indicated characteristics, the following technology is used.

В водный раствор солей металлов главных подгрупп первой и второй групп, а также аммония, добавляют ПДМДААХ с получением раствора с характеристической вязкостью 0,1-3,8 дл/л. При комнатной температуре медленно добавляют реагент, диссоциирующий в воде с образованием фосфатиона. При этом известными способами поддерживают рН раствора 7,0-8,5. Полученный в результате реакции ПДМДААФ может быть очищен посредством переосаждения. В качестве катионов солей преимущественно используют натрий, калий или магний, в качестве анионов фосфаты, хлориды или нитраты. В качестве реагентов, диссоциирующих в воде с образованием фосфатиона, преимущественно используют ортофосфорную кислоту, соли ортофосфорной кислоты, эфиры ортофосфорной кислоты и низших спиртов. In an aqueous solution of metal salts of the main subgroups of the first and second groups, as well as ammonium, add PDMDAAH to obtain a solution with an intrinsic viscosity of 0.1-3.8 dl / l. At room temperature, a reagent dissociating in water to form a phosphation is slowly added. In this case, by known methods, the pH of the solution is maintained at 7.0-8.5. The resulting PDMDAAF can be purified by reprecipitation. Sodium, potassium or magnesium are mainly used as salt cations, phosphates, chlorides or nitrates as anions. Orthophosphoric acid, orthophosphoric acid salts, orthophosphoric esters and lower alcohols are mainly used as reagents dissociating in water to form a phosphation.

Получение ПДМДААФа покажем на примере реакции ПДМДААХ и тринатрийфосфата. К 400г 40%-ного водного раствора ПДМДААХ с добавкой 20% хлорида натрия с характеристической вязкостью 0,55 дл/г по каплям добавляют 200 мл 20%-ного раствора тринатрийфосфата. Затем смесь перемешивают, осаждают в ацетоне полученный ПДМДААФ. Продукт очищают посредством переосаждения. Полученный ПДМДААФ имеет молекулярную массу 45 тыс.у.е. и степень полидисперсности 1,1. The preparation of PDMDAAF will be shown by the example of the reaction of PDMDAAX and trisodium phosphate. To 400 g of a 40% aqueous solution of PDMDAAH with the addition of 20% sodium chloride with a characteristic viscosity of 0.55 dl / g, 200 ml of a 20% solution of trisodium phosphate are added dropwise. Then the mixture is stirred, the obtained PDMDAAF is precipitated in acetone. The product is purified by reprecipitation. The obtained PDMDAAF has a molecular weight of 45 thousand.u. and the degree of polydispersity of 1.1.

Для реализации ПДМДААФа в качестве реагента для обработки воды его вводят в обрабатываемую воду в количестве 0,1-2,7 мг/л в виде 0,1-3,0%-ного водного раствора. To implement PDMDAAF as a reagent for water treatment, it is introduced into the treated water in an amount of 0.1-2.7 mg / l in the form of a 0.1-3.0% aqueous solution.

Реагент может быть использован для обработки технической (в том числе и оборотной воды) и хозяйственно-питьевой. Испытания подтвердили нетоксичность реагента для человека и животных. The reagent can be used for the processing of technical (including recycled water) and drinking water. Tests confirmed the non-toxicity of the reagent for humans and animals.

Проверку ингибирующих свойств реагента к предотвращению солеотложения, т. е. к образованию накипи (табл.1) и коррозии (табл.2) проводят по стандартным методикам. Checking the inhibitory properties of the reagent to prevent scaling, i.e., to the formation of scale (table 1) and corrosion (table 2), is carried out according to standard methods.

Claims

1. The reagent for the treatment of water, which is a water-soluble phosphorus-containing compound, characterized in that dimethyldiallylammonium phosphate with a mole is used as a water-soluble phosphorus-containing compound. m. 30 300 thousand cu and a degree of polydispersity of 1.0 to 2.0.

2. A method of obtaining a reagent for treating water, comprising treating an aqueous solution of the starting component with a reagent dissociating in water to form phosphation, characterized in that a solution of polydimethyl diallylammonium chloride in an aqueous solution of metal salts of the main subgroups of the first and second groups is used as an aqueous solution of the starting component, and also ammonia with a characteristic viscosity of 0.1 to 3.8 dl / g, and the treatment with the reagent is carried out at a pH of 7.0 to 8.5.

3. The method according to claim 2, characterized in that as the reagent dissociating with the formation of phosphation, use salts of phosphoric acid.

4. The method according to claim 2, characterized in that as the reagent dissociating with the formation of phosphation, use esters of phosphoric acid and lower alcohols.

5. The method according to claim 2, characterized in that sodium or potassium or magnesium is used as salt cations.

6. The method according to claim 2, characterized in that chlorides, or phosphites, or nitrates are used as salt anions.

7. A method of using a reagent for treating water, comprising introducing a reagent into the treated water, characterized in that dimethyl diallylammonium phosphate is used as a reagent in an amount of 0.1 2.7 mg / L in the form of a 0.1 3.0% aqueous solution.