RU2648437C1 - Modified flocculant on the basis of polyacrylamide - Google Patents

Modified flocculant on the basis of polyacrylamide Download PDF

Info

Publication number
RU2648437C1
RU2648437C1 RU2016145974A RU2016145974A RU2648437C1 RU 2648437 C1 RU2648437 C1 RU 2648437C1 RU 2016145974 A RU2016145974 A RU 2016145974A RU 2016145974 A RU2016145974 A RU 2016145974A RU 2648437 C1 RU2648437 C1 RU 2648437C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
paa
polyacrylamide
flocculant
modified
flocculants
Prior art date
Application number
RU2016145974A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Викторовна Шевченко
Юлия Владиславовна Устинова
Ирина Евгеньевна Дубинина
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ)
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 образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ)
Priority to RU2016145974A priority Critical patent/RU2648437C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2648437C1 publication Critical patent/RU2648437C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/10Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a process for the production of modified polyacrylamide based (PAA) based flocculants that are successfully used for the flocculation of suspensions in various industries: chemical, coke chemical, pulp and paper, petrochemical and mining, in municipal services and water supply, etc., due to their low cost, low toxicity, high enough efficiency, in many flocculation processes.
EFFECT: method for the preparation of modified polyacrylamide based flocculants is described in which an aqueous solution of polyacrylamide is prepared with the addition of a mixture of propylegolic and urea modifiers.
1 cl, 3 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способу получения модифицированных флокулянтов на основе полиакриламида (ПАА), которые успешно применяются для флокуляции суспензий в различных отраслях промышленности: химической, коксохимической, целлюлозно-бумажной, нефтехимической и горнорудной, в коммунальном хозяйстве и водоснабжении и др., за счет их невысокой стоимости, низкой токсичности, достаточно высокой эффективности, во многих флокуляционных процессах [2].The invention relates to a method for producing modified polyacrylamide (PAA) flocculants, which are successfully used for flocculation of suspensions in various industries: chemical, coke, pulp and paper, petrochemical and mining, in public utilities and water supply, etc., due to their low cost, low toxicity, high enough efficiency, in many flocculation processes [2].

Известен способ получения флокулянта на основе ПАА, когда в качестве модифицирующего агента используют продукт реакции эпихлоргидрина и смеси солей высших жирных кислот C1620 [5].A known method for producing PAA-based flocculant, when the reaction product of epichlorohydrin and a mixture of salts of higher fatty acids C 16 -C 20 are used as a modifying agent [5].

Недостатком данного технического решения является то, что данную смесь необходимо диспергировать в растворе привитого сополимера ПАА с карбоксиметилцеллюлозой, а взаимодействие между ними происходит при достаточно высокой температуре (60-80°C). При этом достигается относительно небольшое повышение эффективность работы флокулянта.The disadvantage of this technical solution is that this mixture must be dispersed in a solution of a graft copolymer of PAA with carboxymethyl cellulose, and the interaction between them occurs at a fairly high temperature (60-80 ° C). This achieves a relatively small increase in the efficiency of the flocculant.

Известен способ получения модифицированных образцов флокулянта серией многокомпонентных смесей органических кислородсодержащих веществ, содержащих пропиленгликоль, этилцеллозольв, пропиленхлоргидрин [6].A known method of producing modified flocculant samples by a series of multicomponent mixtures of organic oxygen-containing substances containing propylene glycol, ethyl cellosolve, propylene chlorohydrin [6].

Несмотря на повышенную осадительную способность полученных модифицированных флокулянтов при использовании выбранных модификаторов, недостатком данного технического решения является дефицитность компонентов предлагаемых смесей модификаторов, т.к. их производственный материальный ресурс невысок. По этой причине невозможно рекомендовать предлагаемый модифицированный флокулянт для массового использования в промышленности.Despite the increased sedimentation ability of the obtained modified flocculants when using the selected modifiers, the disadvantage of this technical solution is the lack of components of the proposed mixtures of modifiers, because their production material resource is low. For this reason, it is impossible to recommend the proposed modified flocculant for mass use in industry.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является описание флокулянта, включающий полиакриламид, модифицирующий агент и воду, в котором в качестве модифицирующего агента используют мочевину при следующем соотношении компонентов, вес. %: полиакриламид 0,5-0,7; мочевина 0,15-0,3; вода - остальное (прототип) [8].Closest to the claimed technical solution is the description of the flocculant, including polyacrylamide, a modifying agent and water, in which urea is used as a modifying agent in the following ratio of components, weight. %: polyacrylamide 0.5-0.7; urea 0.15-0.3; water - the rest (prototype) [8].

При явном преимуществе доступности предлагаемого модификатора (основное азотное минеральное удобрение) недостатком данного технического решения является невысокая флокулирующая способность полученного модифицированного раствора ПАА.With a clear advantage of the availability of the proposed modifier (basic nitrogen fertilizer), the disadvantage of this technical solution is the low flocculating ability of the obtained modified PAA solution.

Задачей, на решение которой направленно заявляемое изобретение, является получение модифицированного флокулянта, имеющего более высокую флоккулирующую способность, за счет нескольких сшивающих агентов, обладающих различными механизмами соединения макромолекулярных цепей используемого полимерного продукта (ПАА).The problem to which the invention is directed is to obtain a modified flocculant having a higher flocculating ability due to several crosslinking agents having different mechanisms for connecting the macromolecular chains of the polymer product (PAA) used.

Данная задача решается с помощью модификацииисходного ПАА, который растворяется необходимыми технически вспомогательными материалами: 1) пропиленгликоля (ПГ) СН3-СН(ОН)-СН2ОН; содержащего две гидроксильные группы с подвижными атомами водорода; 2) мочевины (NH2)2CO, содержащей две аминогруппы, имеющих у атомов азота химически активные неподеленные пары электронов, которые способны вступать в химические взаимодействия с функциональными группами макромолекул ПАА, при этом возникают необходимые условия для модификации (сшивки) отдельных макромолекул и образования структур ПАА с повышенной молекулярной массой. Выбор таких модификаторов неслучаен, т.к. они приводят к кислотно-основным взаимодействиям с карбоксильными и аминными группами ПАА с одновременной организацией сетки водородных связей за счет присутствия ПГ.This problem is solved by modifying the initial PAA, which is dissolved by the necessary technical auxiliary materials: 1) propylene glycol (PG) CH 3 —CH (OH) —CH 2 OH; containing two hydroxyl groups with mobile hydrogen atoms; 2) urea (NH 2 ) 2 CO containing two amino groups having reactive lone electron pairs at the nitrogen atoms that are able to enter into chemical interactions with the functional groups of PAA macromolecules, while the necessary conditions arise for the modification (crosslinking) of individual macromolecules and the formation PAA structures with increased molecular weight. The choice of such modifiers is not accidental, because they lead to acid-base interactions with the carboxyl and amine groups of PAA with the simultaneous organization of a network of hydrogen bonds due to the presence of PG.

Предлагаемый способ получения модифицированных флокулянтов на основе ПАА из его товарных форм, необходимых для повышения молекулярной массы флокулянта, включает в себя ряд необходимых технологических стадий:The proposed method for producing modified PAA-based flocculants from its commodity forms necessary for increasing the molecular weight of the flocculant includes a number of necessary technological stages:

1) смешение выбранных модификаторов с водой до полного их растворения;1) mixing the selected modifiers with water until they are completely dissolved;

2) добавка в полученный водный раствор согласно технологического регламента определенные порции исходного товарного ПАА и перемешивание полученной смеси до полного растворения ПАА и прохождение процесса модификации;2) adding to the resulting aqueous solution, according to the technological regulations, certain portions of the initial PAA commodity and mixing the resulting mixture until the PAA is completely dissolved and undergoing the modification process;

3) дополнительная выдержка полученного раствора в течение 60 мин, приводящая к созреванию раствора.3) additional exposure of the resulting solution for 60 minutes, leading to the maturation of the solution.

Водные растворы ПАА имеют большую вязкость, которая возрастает с ростом молекулярной массы полимера [4]. Чем выше молекулярная масса флокулянта, тем выше его эффективность при осаждении твердой фазы в суспензиях [1]. Промышленный способ получения ПАА с повышенной молекулярной массой имеет свои технологические ограничения: получение макромолекул с чрезвычайно высокой молекулярной массой (ММ) невозможно за счет деструкции углеводородных цепей [3]. Одним из известных способов повышения молекулярной массы ПАА является процесс его модификации (сшивка макроцепей) за счет использования различных модификаторов [7]. Однако получение образцов новых высокоэффективных флокулянтов ограничивается наличием эффективных модификаторов. Их поиск в настоящее время постоянно продолжается.PAA aqueous solutions have a high viscosity, which increases with increasing polymer molecular weight [4]. The higher the molecular weight of the flocculant, the higher its efficiency in the precipitation of the solid phase in suspensions [1]. The industrial method for producing high molecular weight PAA has its technological limitations: it is impossible to obtain macromolecules with an extremely high molecular weight (MM) due to the destruction of hydrocarbon chains [3]. One of the known methods for increasing the molecular weight of PAA is the process of its modification (crosslinking of macrochains) through the use of various modifiers [7]. However, obtaining samples of new highly effective flocculants is limited by the presence of effective modifiers. Their search is currently ongoing.

Пример 1 (исходный ПАА). По точной навеске готовился 0,5%-ный водный раствор ПАА объемом 100 мл из порошка флокулянта марки Магнафлок-345 английской фирмы Ciba и определяли скорость осаждения модельной глиняной суспензии и степень ее осветления.Example 1 (source PAA). A 0.5% PAA aqueous solution with a volume of 100 ml was prepared from a Magnaflock-345 flocculant powder of the British company Ciba using an exact weighed sample and the sedimentation rate of the model clay suspension and its clarification degree were determined.

Пример 2 (прототип). Готовили из порошка водный раствор ПАА 0,5%-ный. Добавляли композицию на основе ПАА, включающую воду и модифицирующий агент - мочевину, при следующем соотношении компонентов, вес. %: полиакриламид 0,5-0,7; мочевина 0,15-0,3; вода - остальное.Example 2 (prototype). An aqueous PAA solution of 0.5% was prepared from the powder. A PAA-based composition was added, including water and a urea modifying agent, in the following ratio of components, weight. %: polyacrylamide 0.5-0.7; urea 0.15-0.3; water is the rest.

Добавляли 2 мл 0,15%-ного раствора флокулянта и размешивали суспензию шестикратным опрокидованием цилиндров.2 ml of a 0.15% flocculant solution was added and the suspension was stirred six times overturning the cylinders.

Определяли скорость осаждения флокулированной суспензии и степень ее осветления.The deposition rate of the flocculated suspension and the degree of its clarification were determined.

Пример 3 (по предлагаемому способу). Готовился 0,5%-ный водный раствор ПАА марки Магнафлок-345 английской фирмы Ciba с добавлением смеси модификаторов ПГ и мочевины. Соотношение компонентов, %: флокулянт 0,5; ПГ 0,1; мочевина 0,05; вода - остальное.Example 3 (by the proposed method). A 0.5% aqueous PAA solution of the Magnaflock-345 brand of the British company Ciba was prepared with the addition of a mixture of GHG modifiers and urea. The ratio of components,%: flocculant 0.5; PG 0.1; urea 0.05; water is the rest.

Добавляли 0,5 мл модифицированного раствора флокулянта (0,1%) в модельную глиняную суспензию и проводили трехкратное перемешивание раствора в цилиндре.0.5 ml of the modified flocculant solution (0.1%) was added to the model clay suspension and the solution was stirred three times in the cylinder.

Определяли скорость осаждения модельной глиняной суспензии, степень ее осветления и остаточное содержание твердой фазы в сливе.The sedimentation rate of the model clay suspension, the degree of clarification, and the residual solids content in the discharge were determined.

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице.The results of the tests are presented in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Из данных эксперимента следует, что скорость осаждения модельной глиняной суспензии модифицированным ПАА в 2 раза больше, чем в прототипе. Степень осветления раствора увеличивается на 1%, а остаточное содержание твердой фазы в сливе понижается на 1%, тем самым свидетельствует, что использование модифицированного ПАА в процессе очистки дает несомненный положительный эффект как для ускорения процесса флокуляции, так и для улучшения качества осветления сточных вод.From the experimental data it follows that the deposition rate of the model clay suspension with modified PAA is 2 times higher than in the prototype. The degree of clarification of the solution increases by 1%, and the residual solids content in the discharge decreases by 1%, thereby indicating that the use of modified PAA in the cleaning process gives an undoubted positive effect both to accelerate the flocculation process and to improve the quality of wastewater clarification.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Вейцер, Ю.И. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод / Ю.И. Вейцер, Д.М. Минц. - М.: Стройиздат, 1984. - 200 с.1. Weizer, Yu.I. High-molecular flocculants in the processes of purification of natural and waste waters / Yu.I. Weizer, D.M. Mintz - M.: Stroyizdat, 1984. - 200 p.

2. 3апольский, А.К. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Свойства. Получение. Применение / А.К. Запольский, А.А. Баран. - Л.: Химия, 1987. - 167 с.2. 3polsky, A.K. Coagulants and flocculants in water purification processes. Properties Receiving. Application / A.K. Zapolsky, A.A. Ram. - L .: Chemistry, 1987 .-- 167 p.

3. Липатов, Ю.С. Коллоидная химия полимеров / Ю.С. Липатов. - Киев: Наук. думка, 1984. - 344 с.3. Lipatov, Yu.S. Colloid chemistry of polymers / Yu.S. Lipatov. - Kiev: Science. Dumka, 1984.- 344 p.

4. Мягченков, В.А. Полиакриламидные флокулянты / В.А. Мягченков, А.А. Баран. - Казань: Изд-во технол. ун-та, 1998. - 288 с.4. Softeners, V.A. Polyacrylamide Flocculants / V.A. Myashenkov, A.A. Ram. - Kazan: Publishing house technol. University, 1998 .-- 288 p.

5. Авторское свидетельство СССР №1595850, кл. C08F 220/56, c02F 1/56, опубл. 1990, бюл. №36.5. Copyright certificate of the USSR No. 1595850, cl. C08F 220/56, c02F 1/56, publ. 1990, bull. Number 36.

6. Пат. RU №2330814 С2, МКЛ3 C02F 1/56, C08L 33/26 Флокулянт на основе полиакриламида / Шевченко Т.В., Ульрих Е.В., Яковченко М.А., Амеленко В.П., Чуйков А.С., опубл. 10.08.2008, Бюл. №1 смесь ПГ ЭЦ; ПГ ПХГ; ПГ ЭЦ ПХГ6. Pat. RU No. 2330814 C2, MKL 3 C02F 1/56, C08L 33/26 Polyacrylamide-based flocculant / Shevchenko T.V., Ulrich E.V., Yakovchenko M.A., Amelenko V.P., Chuikov A.S. publ. 08/10/2008, Bull. No. 1 mixture of PG EC; PG UGS; PG EC UGS

7. Шевченко, Т.В. Прикладная коллоидная химия. Флокулянты и флокуляция: монография / Т.В. Шевченко. КемТИПП. - Кемерово, 2004. - 146 с.7. Shevchenko, T.V. Applied Colloid Chemistry. Flocculants and flocculation: monograph / T.V. Shevchenko. KemTIPP. - Kemerovo, 2004 .-- 146 p.

8. Патент RU №2350635 С2, МКЛ3 C08L 33/26, C08J 3/205, C02F 1/56, B01D 21/01, C08F 20/56, Флокулянт на основе полиакриламида / Шевченко Т.В., Ульрих Е.В., Яковченко М.А. опубл. 27.03.2009, Бюл. №9 (прототип).8. Patent RU No. 2350635 C2, MKL 3 C08L 33/26, C08J 3/205, C02F 1/56, B01D 21/01, C08F 20/56, Polyacrylamide-based flocculant / Shevchenko T.V., Ulrich E.V. ., Yakovchenko M.A. publ. 03/27/2009, bull. No. 9 (prototype).

Claims (1)

Способ получения модифицированных флокулянтов на основе полиакриламида, отличающийся тем, что готовят водный раствор полиакриламида с добавлением смеси модификаторов пропилегликоля и мочевины.A method for producing modified polyacrylamide-based flocculants, characterized in that an aqueous solution of polyacrylamide is prepared with the addition of a mixture of modifiers of propylene glycol and urea.
RU2016145974A 2016-11-23 2016-11-23 Modified flocculant on the basis of polyacrylamide RU2648437C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016145974A RU2648437C1 (en) 2016-11-23 2016-11-23 Modified flocculant on the basis of polyacrylamide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016145974A RU2648437C1 (en) 2016-11-23 2016-11-23 Modified flocculant on the basis of polyacrylamide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2648437C1 true RU2648437C1 (en) 2018-03-26

Family

ID=61708136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016145974A RU2648437C1 (en) 2016-11-23 2016-11-23 Modified flocculant on the basis of polyacrylamide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2648437C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4010135A (en) * 1975-09-03 1977-03-01 Chemed Corporation Composition and method for dispersing high molecular weight flocculant polymers in water
SU883079A1 (en) * 1980-01-07 1981-11-23 Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых Method of producing floculant
RU2330814C2 (en) * 2004-11-17 2008-08-10 Елена Викторовна Ульрих Polyacrylamide-based flocculant
RU2350635C2 (en) * 2006-11-28 2009-03-27 Татьяна Викторовна Шевченко Polyacrylamide flocculant
RU2529229C1 (en) * 2013-03-04 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности" Flocculant modification method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4010135A (en) * 1975-09-03 1977-03-01 Chemed Corporation Composition and method for dispersing high molecular weight flocculant polymers in water
SU883079A1 (en) * 1980-01-07 1981-11-23 Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых Method of producing floculant
RU2330814C2 (en) * 2004-11-17 2008-08-10 Елена Викторовна Ульрих Polyacrylamide-based flocculant
RU2350635C2 (en) * 2006-11-28 2009-03-27 Татьяна Викторовна Шевченко Polyacrylamide flocculant
RU2529229C1 (en) * 2013-03-04 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности" Flocculant modification method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. Evaluation of a novel dextran-based flocculant on treatment of dye wastewater: Effect of kaolin particles
JP6378342B2 (en) Organic wastewater treatment method
JPH02219887A (en) High-quality polymer setting agent
Grenda et al. Tannin-based coagulants from laboratory to pilot plant scales for coloured wastewater treatment
Grenda et al. Up-scaling of tannin-based coagulants for wastewater treatment: performance in a water treatment plant
US5879564A (en) High performance polymer flocculating agents
CN104211155A (en) Preparation method for modified starch flocculating agent
Li et al. Coagulation behavior of kaolin-anionic surfactant simulative wastewater by polyaluminum chloride-polymer dual coagulants
CN104311812A (en) Preparation method for natural vegetable tannin quaternary ammonium salt modified flocculant
AU2012364670B2 (en) Formaldehyde-free lignin-amine coagulants
RU2007141413A (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING CONCENTRATED POLYMER SOLUTIONS
Ali et al. Flocculation performance of modified chitosan in an aqueous suspension
Chen et al. Fabricating a hydrophobic modified flocculant through UVC irradiation initiation for metalworking wastewater treatment
JP2000500387A (en) High performance polymer flocculant
Vijayaraghavan et al. Effective removal of acid black 1 dye in textile effluent using alginate from brown algae as a coagulant
RU2648437C1 (en) Modified flocculant on the basis of polyacrylamide
JP2010089073A (en) Organic coagulant, waste water treatment method and sludge dewatering method
Li et al. Coagulation behavior and floc structure characteristics of cationic lignin-based polymer-polyferric chloride dual-coagulants under different coagulation conditions
Krishnamoorthi et al. Synthesis, characterization, flocculation, and rheological characteristics of hydrolyzed and unhydrolyzed polyacrylamide‐grafted poly (vinyl alcohol)
Qi et al. Synthesis and characterization of a novel terpolymer and the effect of its amphoteric property on the sludge flocculation
CN108329432B (en) Modified cyclodextrin and preparation method and application thereof
US3483120A (en) Clarification and disinfection of water
SuffianYusoff et al. Effectiveness of jackfruit seed starch as coagulant aid in landfill leachate treatment process
JP3633726B2 (en) Sludge treatment method
David et al. An environmental application of functionalized chitosan: enhancement of the separation of the solid and liquid fractions of digestate from anaerobic digestion