RU2529536C2 - Method of producing water-soluble reagent for treating natural and waste water and separating phases - Google Patents

Method of producing water-soluble reagent for treating natural and waste water and separating phases Download PDF

Info

Publication number
RU2529536C2
RU2529536C2 RU2012155929/05A RU2012155929A RU2529536C2 RU 2529536 C2 RU2529536 C2 RU 2529536C2 RU 2012155929/05 A RU2012155929/05 A RU 2012155929/05A RU 2012155929 A RU2012155929 A RU 2012155929A RU 2529536 C2 RU2529536 C2 RU 2529536C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
polycationite
polymer
sol
reagent
Prior art date
Application number
RU2012155929/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012155929A (en
Inventor
Станислав Сергеевич Радченко
Иван Александрович Новаков
Филипп Станиславович Радченко
Александр Сергеевич Озерин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority to RU2012155929/05A priority Critical patent/RU2529536C2/en
Publication of RU2012155929A publication Critical patent/RU2012155929A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2529536C2 publication Critical patent/RU2529536C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention can be used to treat low-turbidity water, in treating water for household purposes from natural surface sources, in treating industrial waste water with high content of a dispersed phase from suspended matter, petroleum products, fat, protein and other impurities of mineral and organic nature. The method is carried out by mixing (0.1-0.2)% aqueous solution of a weakly charged polycationite with a cationic charge (1.65-9.23) with an aluminium salt, taken in the form of aluminium pentahydroxochloride sol in molar ratio Al3+:polycationite link equal to (2-6:1).
EFFECT: method improves efficiency of using high-molecular polyelectrolytes and reduces the dosage thereof while improving degree purity of water.
2 dwg, 5 ex, 5 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения водорастворимых реагентов, используемых для очистки природных и сточных вод от взвесей, нефтепродуктов, жировых, белковых и других загрязнений минерального и органического происхождения. Предлагаемый реагент может применяться как для очистки маломутных вод, например, при подготовке воды хозяйственно-питьевого назначения из природных поверхностных источников, так и при очистке сточных вод с высоким содержанием дисперсной фазы, например при очистке промышленных сточных вод и при очистке хозбытовых сточных вод.The invention relates to methods for producing water-soluble reagents used for the purification of natural and wastewater from suspensions, petroleum products, fatty, protein and other pollution of mineral and organic origin. The proposed reagent can be used both for the treatment of low-turbid waters, for example, for the preparation of household water from natural surface sources, and for the treatment of wastewater with a high content of the dispersed phase, for example, for the treatment of industrial wastewater and for the treatment of domestic wastewater.

В реагентной технологии водоподготовки и водоочистки эффективность процесса определяется степенью очистки воды от примесей, длительностью процесса осаждения примесей, продолжительностью цикла фильтрования очищаемой воды и другими факторами. Одним из основных является доза реагента, которая должна быть минимальной для достижения достаточной степени очистки, что определяется не только экономическими соображениями, но и требованиями инспектирующих органов к качеству очищенной воды, а также санитарными нормами в отношении остаточного количества реагента в очищенной воде. С этих позиций доза реагента должна быть минимальной, но обеспечивающей нормативы по очищенной воде [Ксенофонтов Б.С. Водопользование и очистка промстоков // Безопасность жизнедеятельности. - 2003. - №9. - С.1-10].In the reagent technology of water treatment and water purification, the efficiency of the process is determined by the degree of purification of water from impurities, the duration of the process of sedimentation of impurities, the duration of the filtering cycle of purified water and other factors. One of the main ones is the dose of the reagent, which must be minimal in order to achieve a sufficient degree of purification, which is determined not only by economic considerations, but also by the requirements of the inspecting authorities for the quality of purified water, as well as sanitary standards for the residual amount of reagent in purified water. From these positions, the dose of the reagent should be minimal, but providing standards for purified water [Ksenofontov B.S. Water use and treatment of industrial waste // Life safety. - 2003. - No. 9. - S.1-10].

Величина необходимой дозы реагента зависит от его активности, связанной с химическим строением реагента и с механизмом его взаимодействия с коллоидными примесями. К наиболее распространенным водорастворимым реагентам относятся неорганические соли железа и алюминия, а также водорастворимые полимеры органической природы [Запольский А.К., Баран А.Л. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.: Химия. 1987]. Первые, нейтрализуя поверхностный заряд коллоидных частиц, дестабилизируют дисперсную систему, которой являются природные поверхностные воды и большинство сточных вод, что приводит к образованию «первичных» частиц в очищаемой воде.The magnitude of the required dose of the reagent depends on its activity associated with the chemical structure of the reagent and the mechanism of its interaction with colloidal impurities. The most common water-soluble reagents include inorganic salts of iron and aluminum, as well as water-soluble polymers of organic nature [Zapolsky AK, Baran A.L. Coagulants and flocculants in water purification processes. L .: Chemistry. 1987]. First, by neutralizing the surface charge of colloidal particles, they destabilize the disperse system, which is natural surface water and most wastewater, which leads to the formation of "primary" particles in the treated water.

Вторые - водорастворимые органические полимеры - объединяют частицы в крупные флокулы, способствуя ускорению их оседания. Среди водорастворимых полимеров, используемых для этих целей, значительное место занимают сополимеры акриламида, имеющие в своем составе ионогенные группы, так называемые полиэлектролиты [Бутова С.А. Справочное пособие под ред. А.И.Кротова. М.: Стройиздат. - 1997. - 196 с.].The second - water-soluble organic polymers - combine particles into large flocs, helping to accelerate their sedimentation. Among the water-soluble polymers used for these purposes, a significant place is occupied by acrylamide copolymers having ionic groups, the so-called polyelectrolytes [Butova S.A. Reference manual, ed. A.I. Krotova. M .: Stroyizdat. - 1997. - 196 p.].

Однако раздельное применение этих двух реагентов в процессе очистки связано с рядом технических трудностей и может сопровождаться как синергетическим, так и антагонистическим эффектом при очистке [В.А.Мягченков, Г.В.Булидорова. Хим. и технол. воды. 1997. Т.17. №5. С.583]. Одним из путей решения этой проблемы является создание композиционных реагентов, сочетающих в себе свойства неорганического коагулянта и органического полимерного флокулянта.However, the separate use of these two reagents in the purification process is associated with a number of technical difficulties and may be accompanied by both a synergistic and antagonistic effect during purification [V. A. Softenkov, G. V. Bulidorova. Chem. and technol. water. 1997.V.17. No. 5. S.583]. One way to solve this problem is to create composite reagents that combine the properties of an inorganic coagulant and an organic polymer flocculant.

Известно использование композиций хлористого алюминия с одним из водорастворимых катионоактивных полимеров аминного типа для очистки воды с низким содержанием взвеси (менее 0,1%) [Pat.341357 EPO, C02F 1/52, 1989].It is known to use compositions of aluminum chloride with one of the water-soluble cationic amine-type polymers for treating water with a low suspension content (less than 0.1%) [Pat. 341357 EPO, C02F 1/52, 1989].

Недостатком способа является использование хлорида алюминия и органического полимера, которые по токсическим свойствам не могут применяться для подготовки воды хозпитьевого назначения, а отмеченный синергетический эффект при коагуляции наблюдается только в случае маломутных дисперсий (4,0-4,5 единиц мутности).The disadvantage of this method is the use of aluminum chloride and an organic polymer, which by toxic properties cannot be used to prepare household water, and the marked synergistic effect during coagulation is observed only in the case of low turbidity dispersions (4.0-4.5 turbidity units).

Известен способ получения водорастворимого реагента путем полимеризации акриламида под действием радикального инициатора в водном растворе гидроксохлорида алюминия. Процесс проводится при температурах 60-90°С в определенном интервале отношений оксиалкилтрет-бутилпероксид - железо и при содержании акриламида в растворе оксихлорида алюминия от 3,2% мас. до 34,9% мас. [Пат. 2174105 РФ, C02F 1/52, C02F 1/56, C02F 103/02, 27.09.2001].A known method of obtaining a water-soluble reagent by polymerization of acrylamide under the action of a radical initiator in an aqueous solution of aluminum hydroxochloride. The process is carried out at temperatures of 60-90 ° C in a certain range of hydroxyalkyl tert-butyl peroxide-iron ratios and with an acrylamide content of aluminum oxychloride from 3.2% wt. up to 34.9% wt. [Pat. 2174105 RF, C02F 1/52, C02F 1/56, C02F 103/02, 09/27/2001].

К недостаткам данного способа относятся следующие:The disadvantages of this method include the following:

- реакция получения реагента требует применения теплообменного оборудования, использование теплоносителя, энергозатратность процесса;- the reaction of obtaining a reagent requires the use of heat exchange equipment, the use of a coolant, the energy consumption of the process;

- недостаточно высокая молекулярная масса полимерного продукта (о чем свидетельствует значение характеристической вязкости [η]≤2,85) является причиной малой эффективности реагента в процессах флокуляции суспензий.- insufficiently high molecular weight of the polymer product (as evidenced by the value of the characteristic viscosity [η] ≤ 2.85) is the reason for the low efficiency of the reagent in the process of flocculation of suspensions.

Наиболее близким является способ получения водорастворимого реагента путем смешения оксихлорида алюминия с водным раствором полиакриламида (ПАА) молекулярной массы 3·155÷2·106 при мольном отношении Al3+: звено полиакриламида, равном (2÷4):1 [Пат.2288181 РФ, C02F 1/58, B01D 21/01, 27.11.2006]. При этом в качестве оксихлорида алюминия используется золь высокоосновного пентагидроксохлорида алюминия (ПГХА), содержащий коллоидные частицы полиядерных комплексов алюминия. В результате кооперативной реакции частиц с макромолекулами полиакриламида образуется полимер-коллоидный комплекс, сочетающий свойства неорганического коагулянта и органического полимерного флокулянта.The closest is a method of obtaining a water-soluble reagent by mixing aluminum oxychloride with an aqueous solution of polyacrylamide (PAA) of molecular weight 3 · 15 5 ÷ 2 · 10 6 with a molar ratio of Al 3+ : polyacrylamide unit equal to (2 ÷ 4): 1 [Pat. 2288181 RF, C02F 1/58, B01D 21/01, 11/27/2006]. At the same time, a sol of highly basic aluminum pentahydroxochloride (PHCA) containing colloidal particles of polynuclear aluminum complexes is used as aluminum oxychloride. As a result of the cooperative reaction of particles with polyacrylamide macromolecules, a polymer-colloidal complex is formed that combines the properties of an inorganic coagulant and an organic polymer flocculant.

Недостатком способа является использование неионогенного полиакриламида невысокой молекулярной массы, тогда как хорошо известно, что повышенная молекулярная масса органического флокулянта является первостепенным фактором, влияющим на эффективность флокуляции.The disadvantage of this method is the use of nonionic polyacrylamide of low molecular weight, while it is well known that the increased molecular weight of the organic flocculant is the primary factor affecting the efficiency of flocculation.

Полиакриламид используется в основном для очистки дисперсных систем, содержащих частицы дисперсной фазы с положительным зарядом поверхности, типа каолина.Polyacrylamide is mainly used for cleaning dispersed systems containing particles of a dispersed phase with a positive surface charge, such as kaolin.

В современной практике водоподготовки широко используются сверхвысокомолекулярные полиэлектролиты (мол. масса 10÷20·106), имеющие в своем составе наногенные группы - поликатиониты и полианиониты [Гандурина Л.В. Очистка сточных вод с применением синтетических флокулянтов. М.: Изд. ЗАО «Дар Вод. гео». - 2007. - 198 с.].In modern water treatment practice, ultra-high molecular weight polyelectrolytes (molecular weight 10 ÷ 20 · 10 6 ) are widely used, which include nanogenic groups - polycationites and polyanionites [Gandurina L.V. Wastewater treatment using synthetic flocculants. M .: Publishing. CJSC “Dar Vod. geo". - 2007. - 198 p.].

Полиэлектролиты имеют гораздо более широкий спектр действия и эффективны при очистке вод, содержащих не только неорганические взвеси, но и загрязнения органической природы (фитопланктон). Однако полиэлектролиты, используемые в чистом виде, не эффективны в случае сложных дисперсных систем - сточных вод, содержащих жиры, углеводороды, нефть и масла, образующие устойчивые трудноразрушаемые дисперсии в виде эмульсий. В таких случаях для повышения эффективности очистки одновременно или поочередно в очищаемую воду добавляют неорганические соли алюминия. Такой двухреагентный метод обработки сточных вод неизбежно приводит к усложнению технологического решения процесса очистки и вводит дополнительный риск ошибки в отношении соблюдения технологических параметров.Polyelectrolytes have a much wider spectrum of action and are effective in treating waters containing not only inorganic suspensions, but also organic pollutants (phytoplankton). However, polyelectrolytes used in pure form are not effective in the case of complex dispersed systems - wastewater containing fats, hydrocarbons, oil and oils, forming stable hard-to-break dispersions in the form of emulsions. In such cases, inorganic aluminum salts are added simultaneously or alternately to the water to be purified to increase the cleaning efficiency. Such a two-reagent wastewater treatment method inevitably leads to a complication of the technological solution of the treatment process and introduces an additional risk of error with respect to compliance with the technological parameters.

В предлагаемом изобретении решается важная задача повышения эффективности высокомолекулярных полиэлектролитов в процессах водоподготовки и водоочистки с целью снижения их дозы при одновременном увеличении степени очистки воды.The present invention solves the important task of increasing the efficiency of high molecular weight polyelectrolytes in the processes of water treatment and water purification in order to reduce their dose while increasing the degree of water purification.

Поставленный технический результат достигается в способе получения водорастворимого реагента для очистки природных и сточных вод и разделения фаз смешением водного раствора полимера с солью алюминия, взятой в виде золя пентагидроксохлорида алюминия, отличающемся тем, что в качестве полимера используют (0,1÷0,2)%-ный водный раствор слабозаряженного поликатионита с катионным зарядом (1,65÷9,23) и осуществляют смешение при мольном отношении Al3+: звено поликатионита, равном (2÷6:1).The technical result achieved is achieved in a method for producing a water-soluble reagent for purification of natural and waste waters and phase separation by mixing an aqueous polymer solution with an aluminum salt taken in the form of an aluminum pentahydroxochloride sol, characterized in that (0.1 ÷ 0.2) is used as the polymer % aqueous solution of a lightly charged polycationite with a cationic charge (1.65 ÷ 9.23) and they are mixed at a molar ratio of Al 3+ : polycationite unit equal to (2 ÷ 6: 1).

В процессе реализации предлагаемого способа взаимодействие между полиэлектролитом и коллоидными частицами золя полигидроксохлорида алюминия происходит за счет нековалентных связей реакционных центров макромолекул полиэлектролита с поверхностью положительно заряженных наноразмерных частиц золя ПГХА и приводит к образованию смешанных органо-неорганических поликомплексов. Взаимодействие макромолекул полиэлектролитов с частицами золя происходит на молекулярном уровне, а кооперативный характер возникающих химических связей обеспечивает высокую стабильность образующихся поликомплексов, представляющих собой индивидуальные соединения. Образование поликомплексов происходит самопроизвольно при простом смешении их водных растворов.In the process of implementing the proposed method, the interaction between the polyelectrolyte and colloidal particles of the sol of polyhydroxychloride aluminum occurs due to non-covalent bonds of the reaction centers of the polyelectrolyte macromolecules with the surface of positively charged nanosized particles of the PHCA sol and leads to the formation of mixed organo-inorganic polycomplexes. The interaction of polyelectrolyte macromolecules with sol particles occurs at the molecular level, and the cooperative nature of the resulting chemical bonds ensures high stability of the resulting polycomplexes, which are individual compounds. The formation of polycomplexes occurs spontaneously with simple mixing of their aqueous solutions.

Взаимодействие положительно заряженных коллоидных частиц золя пентагидроксохлорида с отрицательно заряженными группами полианионитов является очень сильным и приводит к образованию нерастворимых поликомплексов. Взаимодействие с полностью или сильнозаряженными поликатионитами не происходит из-за сил отталкивания одноименно заряженных реагентов. В случае же слабозаряженных поликатионитов электростатические силы отталкивания становятся малыми из-за редкого расположения катионных групп в длинной цепи полиэлектролита и не препятствует реализации других типов нековалентных связей - водородных, донорно-акцепторных, ван-дер-ваальсовых, обеспечивающих самосборку поликомплекса. Сверхвысокая молекулярная масса полиэлектролита, обуславливающая присутствие в длинной цепи полимера незаряженных участков, способствует образованию прочных поликомплексов.The interaction of positively charged colloidal particles of the pentahydroxochloride sol with negatively charged groups of polyanionites is very strong and leads to the formation of insoluble polycomplexes. Interaction with fully or highly charged polycationites does not occur due to the repulsive forces of the same charged reagents. In the case of weakly charged polycationionites, the electrostatic repulsive forces become small due to the rare arrangement of cationic groups in the long chain of the polyelectrolyte and do not impede the implementation of other types of non-covalent bonds - hydrogen, donor-acceptor, van der Waals bonds, which ensure self-assembly of the polycomplex. The ultra-high molecular weight of the polyelectrolyte, which determines the presence of uncharged sections in the long polymer chain, promotes the formation of strong polycomplexes.

Поликомплексы коллоидных частиц ПГХА с макромолекулами полиэлектролитов являются гибридным реагентом, несущим в себе функции неорганического коагулянта - поливалентного металла и органического флокулянта - высокомолекулярного полиэлектролита и в силу этого могут применяться для очистки как маломутных дисперсий, так и высококонцентрированных сложных дисперсий.Polycomplexes of colloidal particles of PHA with macromolecules of polyelectrolytes are a hybrid reagent that carries the functions of an inorganic coagulant - a polyvalent metal and an organic flocculant - a high molecular weight polyelectrolyte and, therefore, can be used to clean both low-dispersion dispersions and highly concentrated complex dispersions.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. В этом примере обусловлено влияние природы полиэлектролита (таблица 1) на его способность к образованию растворимых полимер-коллоидных комплексов с коллоидными частицами золя ПГХА.Example 1. In this example, due to the influence of the nature of the polyelectrolyte (table 1) on its ability to form soluble polymer-colloidal complexes with colloidal particles of PGA sol.

Таблица 1
Характеристики полиэлектролитов
Table 1
Characteristics of Polyelectrolytes
№№ п/п№№ Коммерческое названиеCommercial name Молекулярная масса*Molecular mass* [η] в 10%-ной NaCl[η] in 10% NaCl Ионный заряд мг-экв.Ion charge mEq. 1one Праестол-611 ВСPraestol-611 BC ~6·106 ~ 6 · 10 6 7,547.54 6,526.52 22 Органопол 6405Organopol 6405 -- 11,7111.71 1,651.65 33 Зетаг-92Zetag-92 18÷20·106 18 ÷ 20 · 10 6 18,1218.12 9,239.23 4four Праестол-2500Praestol-2500 14·106 14 · 10 6 -- -1,10-1.10 55 Суперфлок-N300Superflock-N300 16·106 16 · 10 6 -- -3,73-3.73 66 Магнафлок-10Magnaflock 10 20·106 20 · 10 6 -- -2,13-2.13 77 КФ-99KF-99 1·106 1 · 10 6 -- 100,0100.0 * по данным производителя* according to the manufacturer

Взаимодействие проводят при смешении разбавленного водного раствора полимера с золем ПГХА, для чего к раствору полимера с концентрацией 0,02 г/дл в 1%-ном NaCl по каплям добавляют 0,5%-ный раствор ПГХА. Объем титранта пересчитывают в величину мольного отношения Al3+: звено полимера. Аликвотную часть образующейся смеси (5 см3) отбирают в кювету и определяют оптическую плотность с помощью спектрофотометра Specol-1300 при длине волны 540 нм. На фиг.1 приведены кривые светорассеивания для катионактивных полиэлектролитов - Праестол-611 ВС, Органопол-6405, Зетаг-92, анионактивных полиэлектролитов - Суперфлок-N300, Магнафлок-10 и неионогенного полимера - Праестол-2500. Из данных эксперимента следует, что при смешении золя ПГХА с анионактивными полиэлектролитами - Суперфлок-N300 и Магнафлок-10 происходит образование поликомплекса нерастворимого в воде. При смешении золя ПГХА с катионактивными полиэлектролитами - Праестол-611 ВС и Органопол-6405, а также с неионогенным полимером Праестол-2500 осадок не образуется, что может свидетельствовать об образовании растворимого поликомплекса.The interaction is carried out by mixing a dilute aqueous solution of the polymer with a PHCA sol, for which a 0.5% solution of PHCA is added dropwise to a solution of a polymer with a concentration of 0.02 g / dl in 1% NaCl. The titrant volume is converted to the molar ratio Al 3+ : polymer unit. An aliquot of the resulting mixture (5 cm 3 ) was taken into a cuvette and the optical density was determined using a Specol-1300 spectrophotometer at a wavelength of 540 nm. Figure 1 shows the light scattering curves for cationic polyelectrolytes - Praestol-611 BC, Organopol-6405, Zetag-92, anionic polyelectrolytes - Superflock-N300, Magnaflock-10 and non-ionic polymer - Praestol-2500. From the experimental data it follows that when a PHHA sol is mixed with anionic polyelectrolytes - Superflock-N300 and Magnaflock-10, a polycomplex that is insoluble in water forms. When a PHHA sol is mixed with cationic polyelectrolytes - Praestol-611 BC and Organopol-6405, as well as with the non-ionic polymer Praestol-2500, no precipitate is formed, which may indicate the formation of a soluble polycomplex.

Пример 2. В этом примере представлены доказательства образования растворимых полимер-коллоидных комплексов (ПКК), основанные на том, что если взаимодействие частиц золя ПГХА с макромолекулами полиэлектролита имеет место, то оно должно сопровождаться компактизацией клубков макромолекул полимера, что приведет к падению удельной вязкости раствора смеси. Количественной характеристикой этого процесса служит параметр F=(ηэксп.расч.)-1, гдеExample 2. In this example, evidence of the formation of soluble polymer-colloidal complexes (PACs) is presented, based on the fact that if the interaction of particles of a PHA sol with macromolecules of a polyelectrolyte takes place, then it should be accompanied by the compaction of tangles of polymer macromolecules, which will lead to a decrease in the solution specific viscosity mixtures. The quantitative characteristic of this process is the parameter F = (η exp. / Η calc. ) -1, where

ηэксп. - удельная вязкость раствора смеси реагентов,η exp. the specific viscosity of the solution of the mixture of reagents,

ηэксп. - сумма удельных вязкостей водных растворов полимера и ПГХА при тех же концентрациях, измеряемых отдельно.η exp. - the sum of the specific viscosities of aqueous solutions of the polymer and PHCA at the same concentrations, measured separately.

На фиг.2 приведена зависимость параметра F от мольного отношения Al3+: звено поликатионита для катионактивных полиэлектролитов: Праестол-611 ВС, Органопол-6405, Зетаг-92 и для полностью заряженного (100% катионных групп) поликатионита - КФ-99. Как следует из этих данных при повышении катионного заряда наблюдается все меньшее падение удельной вязкости и для полностью заряженного КФ-99 вязкость не изменяется совсем, т.е. взаимодействие частиц ПГХА с макромолекулами полимера не происходит. Доказательством образования поликомплексов со слабозаряженными поликатионитами является элементный анализ продуктов взаимодействия, выделенных из реакционной смеси (таблица 2). С этой целью к раствору смеси реагентов добавляют концентрированный раствор NaCl (30% массовых). При этом комплекс выпадет из раствора в осадок. Его отделяют центрифугированием, высушивают и анализируют на содержание алюминия.Figure 2 shows the dependence of the parameter F on the molar ratio of Al 3+ : polycationite unit for cationic polyelectrolytes: Praestol-611 BC, Organopol-6405, Zetag-92 and for fully charged (100% cationic groups) polycationite - KF-99. As follows from these data, with an increase in the cationic charge, an ever smaller decrease in the specific viscosity is observed, and for a fully charged KF-99, the viscosity does not change at all, i.e. the interaction of PHCA particles with polymer macromolecules does not occur. Evidence of the formation of polycomplexes with lightly charged polycationites is an elemental analysis of the reaction products isolated from the reaction mixture (table 2). For this purpose, a concentrated solution of NaCl (30% by mass) is added to the solution of the mixture of reagents. In this case, the complex will precipitate from the solution. It is separated by centrifugation, dried and analyzed for aluminum content.

Таблица 2
Содержание алюминия в ПКК в зависимости от мольного отношения реагентов в смесях ПГХА и полиэлектролита
table 2
The aluminum content in the PAC depending on the molar ratio of the reactants in the mixtures of PHCA and polyelectrolyte
No. Мольное отношение Al3+: звено полиэлектролитаAl 3+ molar ratio: polyelectrolyte unit Al3+(%)Al 3+ (%) Праестол-611ВСPraestol-611BC Органопол-6405Organopol-6405 Зетаг-92Zetag-92 1one 0.2:10.2: 1 -- -- 1.91.9 22 0.5:10.5: 1 3.53.5 5.95.9 2.52.5 33 1.11.1 4.64.6 6.36.3 7.57.5 4four 2.12.1 7.67.6 11.111.1 12.312.3 55 4.14.1 12.012.0 12.112.1 12.712.7 66 6.16.1 12.112.1 12.212.2 12.712.7 77 10.110.1 12.512.5 12.212.2 12.712.7

Из данных таблицы 2 следует, что содержание Al3+ в поликомплексах с ростом соотношения Al3+:звено полиэлектролита увеличивается, достигая максимума для соотношения 2:1÷4:1 для разных поликатионитов. Дальнейшее увеличение количества ПГХА не приводит к изменению состава поликомплекса и в растворе будет находиться поликомплекс и избыток соли ПГХА.From the data of Table 2 it follows that the Al 3+ content in polycomplexes increases with an increase in the Al 3+ : polyelectrolyte unit ratio, reaching a maximum for a ratio of 2: 1 ÷ 4: 1 for different polycationites. A further increase in the amount of PHCA does not lead to a change in the composition of the polycomplex, and the polycomplex and excess salt of PHCA will be in the solution.

Пример 3. В этом примере обусловлено применение полимер-коллоидных комплексов на основе слабозаряженных поликатионитов в качестве флокулянтов при разделении концентрированных дисперсий. Для оценки эффективности реагентов применяют спектрофотометрический метод, при котором измеряется оптическая плотность надосадочной жидкости после определенного времени отстоя дисперсии с добавлением флокулянта и без него. После этого рассчитывают безразмерный параметр - эффект осветления:Example 3. In this example, the use of polymer-colloidal complexes based on lightly charged polycationites as flocculants in the separation of concentrated dispersions is caused. To evaluate the effectiveness of the reagents, the spectrophotometric method is used, in which the absorbance of the supernatant is measured after a certain dispersion settling time with and without flocculant added. After that, the dimensionless parameter is calculated - the clarification effect:

Э о с в . = τ D 0 τ D 1

Figure 00000001
, E about from at . = τ D 0 τ D - one
Figure 00000001
,

где τ D 0

Figure 00000002
, τD - оптическая мутность насадочной жидкости после осаждения без добавления и при добавлении реагента [Новаков И.А., Радченко С.С., Радченко Ф.С. Журнал прикладной химии. 2004. Т.77. №10. С. 1699].Where τ D 0
Figure 00000002
, τ D is the optical turbidity of the packed liquid after deposition without addition and with the addition of a reagent [Novakov I.A., Radchenko S.S., Radchenko F.S. Journal of Applied Chemistry. 2004. V.77. No. 10. S. 1699].

Флокуляцию каолиновой дисперсии проводят в режиме свободного осаждения, предварительно определяют оптимальную дозу реагентов, которая составляет 6 мг/дм3. В таблице 3 приведены значения Эосв. для слабозаряженных полиэлектролитов и их поликомплексов с частицами золей ПГХА для различных составов соответствующих поликомплексов.Flocculation of kaolin dispersion is carried out in the mode of free deposition, pre-determine the optimal dose of reagents, which is 6 mg / DM 3 . Table 3 shows the values of E ov. for low-charged polyelectrolytes and their polycomplexes with particles of PHCA sols for various compositions of the corresponding polycomplexes.

Таблица 3
Эффекты осветления (Эосв.) при флокуляции каолиновой дисперсии (0,6 мас.%) поликатионитами и их поликомплексами с золем ПГХА при различном отношении Al3+: звено поликатионита (мольн.)
Table 3
Effects of clarification ( Osw. ) Upon flocculation of kaolin dispersion (0.6 wt.%) With polycationionites and their polycomplexes with PLCA sol at various Al 3+ ratios: polycationite unit (mol.)
Отношение Al3+: звено поликатионита, мольн.The ratio of Al 3+ : polycationite link, mol. Эосв. для поликатионитов и их поликомплексовE con. for polycationites and their polycomplexes Праестол-611 ВСPraestol-611 BC Праестол-851 ВСPraestol-851 BC Органопол-6400Organopol-6400 Органопол-6405Organopol-6405 0:10: 1 190190 170170 130130 170170 1:11: 1 250250 180180 320320 380380 2:12: 1 370370 300300 415415 560560 3:13: 1 520520 410410 400400 680680 4:14: 1 780780 600600 370370 370370 5:15: 1 260260 280280 280280 215215 6:16: 1 240240 170170 200200 --

Данные таблицы З показывают, что поликомплексы слабозаряженных поликатионитов по флокулирующей способности значительно превосходят индивидуальные поликатиониты (Эосв.=415÷780 против 130÷190). При этом большей активностью обладают поликомплексы при соотношениях Al3+:звено полимера, равных 2:1÷4:1 (мольн.) для различных поликатионитов, что соответствует оптимальному составу, определенному химическим методом (таблица 2).The data in Table 3 show that the polycomplexes of lightly charged polycationites in flocculating ability significantly exceed individual polycationites (E ov. = 415 ÷ 780 against 130 ÷ 190). Moreover, polycomplexes are more active at Al 3+ : polymer unit ratios of 2: 1 ÷ 4: 1 (mol.) For various polycationites, which corresponds to the optimal composition determined by the chemical method (table 2).

Пример 4. В этом примере обусловлено применение полимер-коллоидных комплексов на основе слабозаряженных поликатионитов при оптимальном их составе (Al3+:звено поликатионита) в качестве флокулянтов при разделении концентрированной дисперсии каолина (0,6 мас.%) в сравнении с полиакриламидом и его поликомплексом с частицами золя ПГХА (прототип). Флокуляцию проводят аналогично примеру 3 (таблица 4).Example 4. In this example, the use of polymer-colloidal complexes based on lightly charged polycationites with their optimal composition (Al 3+ : polycationite unit) as flocculants in the separation of a concentrated dispersion of kaolin (0.6 wt.%) In comparison with polyacrylamide and its polycomplex with particles of PGA sol (prototype). Flocculation is carried out analogously to example 3 (table 4).

Таблица 4
Эффекты осветления (Эосв.) при флокуляции каолиновой дисперсии (0,6 мас.%) поликомплекса полиакриламида (прототип) и слабозаряженных поликатионитов при оптимальном их составе (Al3+: звено полимера)
Table 4
Effects of clarification ( Osw. ) Upon flocculation of kaolin dispersion (0.6 wt.%) Of the polyacrylamide polycomplex (prototype) and lightly charged polycationites with their optimal composition (Al 3+ : polymer unit)
Отношение Al3+:звено полимера, мольн.The ratio of Al 3+ : polymer unit, mol. Эосв. для полимеров и их поликомплексов*E con. for polymers and their polycomplexes * ПолиакриламидPolyacrylamide Праестол-611 ВСPraestol-611 BC Праестол-851 ВСPraestol-851 BC Органопол-6400Organopol-6400 Органопол-6405Organopol-6405 0:10: 1 20twenty -- -- -- -- 2:12: 1 205205 -- -- -- -- 0:10: 1 -- 190190 -- -- -- 4:14: 1 -- 780780 -- -- -- 0:10: 1 -- -- 170170 -- -- 4:14: 1 -- -- 600600 -- -- 0:10: 1 -- -- -- 130130 -- 3:13: 1 -- -- -- 400400 -- 0:10: 1 -- -- -- -- 170170 3:13: 1 -- -- -- -- 680680 * доза флокулянта - 6 мг/л* flocculant dose - 6 mg / l

Как следует из этих данных поликомплексы слабозаряженных поликатионитов существенно превосходят по флокулирующей активности поликомплекс на основе полиакриламида.As follows from these data, the polycomplexes of lightly charged polycationionites significantly exceed the polyacrylamide-based polycomplex in flocculating activity.

Пример 5. В этом примере обусловлено применение ПКК в процессе коагуляции низкоконцентрированной дисперсии, имитирующей природную воду. Дисперсию готовят на основе 0,8%-ной каолиновой дисперсии, которую отстаивают в течение 24 часов. Верхний слой декантируют и проводят седиментационный анализ, по данным которого содержание дисперсной фазы в дисперсии составляет 30-40 мг/дм3, размер частиц дисперсной фазы лежит в интервале 1,6-2,5 мкм. Эффективность коагулянтов оценивают по изменению мутности воды после обработки ее реагентами. В таблице 5 представлены данные изменения мутности каолиновой дисперсии в зависимости от типа коагулянта.Example 5. In this example, the use of PAC in the process of coagulation of a low-concentration dispersion that simulates natural water is caused. The dispersion is prepared on the basis of 0.8% kaolin dispersion, which is upheld for 24 hours. The upper layer is decanted and sedimentation analysis is carried out, according to which the content of the dispersed phase in the dispersion is 30-40 mg / dm 3 , the particle size of the dispersed phase lies in the range of 1.6-2.5 μm. The effectiveness of coagulants is evaluated by the change in the turbidity of the water after treatment with reagents. Table 5 presents data on changes in the turbidity of kaolin dispersion depending on the type of coagulant.

Таблица 5
Изменение мутности модельной низкоконцентрированной каолиновой дисперсии после обработки ее реагентами. Доза - 10 мл/л. Исходная мутность τ0=40,0 мл/л.
Table 5
The change in turbidity of the model of low concentrated kaolin dispersion after processing it with reagents. Dose - 10 ml / l. The initial turbidity τ 0 = 40.0 ml / L.
Реагент (поликомплекс на основе поликатионита)Reagent (polycomplex based on polycationite) Мутность после обработки реагентом, мг/лTurbidity after treatment with reagent, mg / l Степень очистки, %The degree of purification,% Полиакриламид (прототип)Polyacrylamide (prototype) 9,59.5 76,276,2 Праестол-611 ВСPraestol-611 BC 1,81.8 95,595.5 Праестол-851 ВСPraestol-851 BC 2,12.1 94,794.7 Органопол-6400Organopol-6400 2,22.2 94,594.5 Органопол-6405Organopol-6405 2,02.0 95,095.0

Таким образом, полимер-коллоидные комплексы слабозаряженных поликатионитов с частицами золей ПГХА являются эффективными реагентами при очистке как концентрированных дисперсий, так и маломутных каолиновых дисперсий.Thus, polymer-colloidal complexes of weakly charged polycationites with particles of PHCA sols are effective reagents in the purification of both concentrated dispersions and low-haze kaolin dispersions.

Claims (1)

Способ получения водорастворимого реагента для очистки природных и сточных вод и разделения фаз смешением водного раствора полимера с солью алюминия, взятой в виде золя пентагидроксохлорида алюминия, отличающийся тем, что в качестве полимера используют (0,1÷0,2)%-ный водный раствор слабозаряженного поликатионита с катионным зарядом (1,65÷9,23) и осуществляют смешение при мольном отношении Al3+: звено поликатионита, равном (2÷6:1). A method of obtaining a water-soluble reagent for purification of natural and wastewater and phase separation by mixing an aqueous polymer solution with an aluminum salt taken in the form of an aluminum pentahydroxochloride sol, characterized in that (0.1 ÷ 0.2)% aqueous solution is used as the polymer lightly charged polycationion with a cationic charge (1.65 ÷ 9.23) and mix at a molar ratio of Al 3+ : polycationite link equal to (2 ÷ 6: 1).
RU2012155929/05A 2012-12-21 2012-12-21 Method of producing water-soluble reagent for treating natural and waste water and separating phases RU2529536C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155929/05A RU2529536C2 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Method of producing water-soluble reagent for treating natural and waste water and separating phases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155929/05A RU2529536C2 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Method of producing water-soluble reagent for treating natural and waste water and separating phases

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012155929A RU2012155929A (en) 2014-06-27
RU2529536C2 true RU2529536C2 (en) 2014-09-27

Family

ID=51216005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012155929/05A RU2529536C2 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Method of producing water-soluble reagent for treating natural and waste water and separating phases

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2529536C2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0316467A1 (en) * 1987-11-17 1989-05-24 Claude Mac Stewart Water treatment compositions and processes
RU2114068C1 (en) * 1997-09-29 1998-06-27 Нина Борисовна Мельникова Composition for treating industrial and household waste waters
CN1554592A (en) * 2003-12-21 2004-12-15 浙江大学 Organic-inorganic ionic hetero high efficiency flocculant
RU2288181C1 (en) * 2005-06-07 2006-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Method of preparing water-soluble reagent to clean natural and waste waters and to separate phases
RU2292308C1 (en) * 2005-06-22 2007-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Method of purification of the oily waste waters and the phase separation
US7291275B1 (en) * 2004-04-19 2007-11-06 Davis Robert A Method for clarifying industrial wastewater while minimizing sludge
RU2440485C1 (en) * 2010-07-15 2012-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Insulation method of water influx to production oil wells

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0316467A1 (en) * 1987-11-17 1989-05-24 Claude Mac Stewart Water treatment compositions and processes
RU2114068C1 (en) * 1997-09-29 1998-06-27 Нина Борисовна Мельникова Composition for treating industrial and household waste waters
CN1554592A (en) * 2003-12-21 2004-12-15 浙江大学 Organic-inorganic ionic hetero high efficiency flocculant
US7291275B1 (en) * 2004-04-19 2007-11-06 Davis Robert A Method for clarifying industrial wastewater while minimizing sludge
RU2288181C1 (en) * 2005-06-07 2006-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Method of preparing water-soluble reagent to clean natural and waste waters and to separate phases
RU2292308C1 (en) * 2005-06-22 2007-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Method of purification of the oily waste waters and the phase separation
RU2440485C1 (en) * 2010-07-15 2012-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Insulation method of water influx to production oil wells

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012155929A (en) 2014-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Moussas et al. A study on the properties and coagulation behaviour of modified inorganic polymeric coagulant—Polyferric silicate sulphate (PFSiS)
Hassan et al. Coagulation and flocculation treatment of wastewater in textile industry using chitosan
Wu et al. The variation of flocs activity during floc breakage and aging, adsorbing phosphate, humic acid and clay particles
Feng et al. Coagulation performance and membrane fouling of different aluminum species during coagulation/ultrafiltration combined process
Yan et al. Enhanced coagulation for high alkalinity and micro-polluted water: the third way through coagulant optimization
Hu et al. Treatment of highly turbid water using chitosan and aluminum salts
Ahmad et al. Improvement of alum and PACl coagulation by polyacrylamides (PAMs) for the treatment of pulp and paper mill wastewater
Gao et al. Evaluation of aluminum-silicate polymer composite as a coagulant for water treatment
Lartiges et al. Flocculation of colloidal silica with hydrolyzed aluminum: an 27Al solid state NMR investigation
Özacar et al. Enhancing phosphate removal from wastewater by using polyelectrolytes and clay injection
Devrimci et al. Algal alginate: A potential coagulant for drinking water treatment
Yang et al. Flocculation kinetics and floc characteristics of dye wastewater by polyferric chloride–poly-epichlorohydrin–dimethylamine composite flocculant
Yang et al. Effect of Al species in polyaluminum silicate chloride (PASiC) on its coagulation performance in humic acid–kaolin synthetic water
Xu et al. Study on the effects of organic matter characteristics on the residual aluminum and flocs in coagulation processes
Yuheng et al. Influences of various aluminum coagulants on algae floc structure, strength and flotation effect
CN101734772B (en) Composite flocculant for treating industrial waste water and preparation method
Zhao et al. Covalently bound organic silicate aluminum hybrid coagulants: preparation, characterization, and coagulation behavior
Liu et al. Surface Chemical Groups of Flocs Are Key Factors for the Growth of Flocs in Sweep Coagulation: A Case Study of Surface Occupation by Humic Acid
Lee et al. Improvement of flocculation efficiency of water treatment by using polymer flocculants
Du et al. Insight into the purification of algael water by a novel flocculant with enhanced branched nanochitosan structure
Lee et al. Improvement of water treatment performance by using polyamine flocculants
CN106477695B (en) Composite flocculation agent, preparation method and process for treating oil field sewage
RU2529536C2 (en) Method of producing water-soluble reagent for treating natural and waste water and separating phases
Li et al. Enhanced production of in situ keggin Al137+ polymer by a combined Fe-Al coagulation process for the treatment of high alkalinity water
Liu et al. Improved coagulation performance using preformed polymeric iron chloride (PICl)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141222