SU513995A1

SU513995A1 - Способ получени водорастворимых полиэлектролитов

Info

Publication number: SU513995A1
Application number: SU2052143A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Михайлович Балакин; Юрий Иванович Литвинец; Борис Нутович Дрикер
Original assignee: Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1974-07-23
Filing date: 1974-07-23
Publication date: 1976-05-15

Description

1

Изобретение относитс к области получени водорастворимых амфотерных полиэлектролитов , представл ющих большой интерес с точки зрени их использовани в процессах осаждени , фильтрации, предотвращени плотных солевых отложений, в аналитической химии, в медицине.

Из таких полизлектролитов наибольшее .применение получили (водорастворимые амфотерные полиэлектролиты с группировками ами«опропионовых кислот благодар их доступности и высокой эффективности при использовании их в качестве флоккул нтоъ, ингибиторов накипеобразовани и др.

Известен двухстадийный способ получени полиэлектролитов с группировками р-аминопропионовой кислоты по реакции полиэтиленимина (ПЭИ) с акрилонитрилом, с последующим омылением нитрильных групп серной кислотой.

Однако известный двухстадийный способ получени водорастворимых полиэлектролитов с группировками р-аминоиропиоповой кислоты осуществл ют при высокой температуре, с

применением минеральной кислоты (сол ной, серной), что приводит к сильной коррозии аппаратуры и требует специального оборудовани . Полиэлектролиты, получаемые по этому способу, имеют слабую способность к комплексообразованию с ионами щелочноземельных металлов, а, следовательно, и невысокую эффективность в таких процессах, как иигнбирование плотных солевых отложен 1Й этих металлов .

Дл улучшени технологии получени водораствори .мых амфотерных полиэлектролитов ,с группировками (3-аминопропионовых кислот, а также дл увеличени комилексообразующей способности .полиэлектролитов, предлагаемый новый способ получени водорастворимых амфотерных полиэлектрол)1тов с группировками р-аминопропионовых кислот, в частности с группировками а-карбокси-р-аминопропионовой кислоты, заключаетс в том, что водорастворимые аминосодержаш,ие полимеры обрабатывают в одну стадию малоновой кислотой и формальдегидом в присутствии минеральной кислоты по следующей схеме:

Реакци взаимодействи аминосодержащего полимера, формальдегида и малоновой кисдоты отиоситс к реакции Маиниха. В качест )5е аминосодержащего иолимера могут быть ислользованы полиэтидециолиамии, полцэтиленимиц , иодивиниламин, цолиаллиламин, иолиамицостирод и др.

По предлагаемому сцособу 1 вес. ч. аминосодержащего полимера смешивают с 5-20 вес. ч. формалина « выдерживают 0,5-3 ч при О-10°С. .После этого добавл ют 0,5-10 вес. ч. малоиовой кислоты и 0,5-10 вес. ч.минеральиой кислоты. При О-10°С смесь выдерживают 1-7 ч, после чего продукт реакции осаждают избытком спирта и сушат и ад п тиокисью фосфора.

Пример 1. 1 г полиэтилеплолиамиНа (мол. вес 430, содержание азота 29%) смешивают с 20 мл 32%-иого раствора формалина, выдерживают при температуре 5°С в течение 2 ч. После зтого добавл ют 2,2 г малоновой кислоты и 5 мл СОЛЯНОЙ К1ИСЛОТЫ (концентраци 37%, плотность 1,18). Реакционную смесь выдерживают при 5°С 4 ч, после чего выливают в 200 мл этилового опирта; осадок отдел ют л сушат над .п тиокисью фосфора. Содержание азота 8,61%. Содержание карбоксильных групп 44,0%.

Пример 2. 1 г полиэтиленимина (мол. вес 1800, содержание азота 3-1%) смешивают с 25 мл 32%-ного раствора формалина, смесь выдерживают при 5°С 2 ч, далее добавл ют 3 г малоновой кислоты и 8 мл сол ной кислоты (концентраци 37%, плотность 1,18). Далее реакционную смесь обрабатывают по примеру 1.

Содержание азота 9,2%.

Содержание карбоксильных групп 44,7%.

Теоретическое содержание карбоксильных групп, вычисленное дл элементарного звена лолиэлектролитов по примерам 1-2, составл ет 45,8%. Близкие значени содержани карбоксильных групп свидетельствуют о высокой степени замещени и о наличии в структуре полимера двух карбоксильных групл.

Новый способ получени полиэлектролитов выгодно отличаетс от известного одностадийностью и простотой синтеза, м гкими услови ми его проведени . Полиэлектролиты, полуКонцентраци сульфата ка ьци в растворе в присутствии полиэлектролитов, г/л

чениые ло цредлатаемому способу, обладают повышенной способностью к комплаксообразованию с ионами П1;елочноземельных металлов, что св зано с присутствием двух карбоксильных групп, и вл ютс хорошими ингибиторами накипеобразовани ; по своей эффективности в процессах ингибировани они превышают полиэлектролиты, полученные по известному СЦОСО бу.

Результаты изучени вли ни полиэлектролита , полученного по примеру 1,на кристаллизацию сульфата кальци 1пр ведены -в табл. 1. Дл сравнени в табл. 1 приведены также данные дл полиэлектролита, полученного по

известному способу. Методика определени эффективности ингибировани следующа : в конические колбы заливают по 50 мл свежеприготовленного сульфата кальци ; концентраци сульфата кальци 7,8 г/л, степень пересыщени 160%. В колбы ввод т 0,1%-лый раствор лолиэлектролита, растворы периодически анализируют, содержание в растворе ионов кальци определ ют трилонометрически .

,К.ак следует из табл. 1, концентраци сульфата кальци в растворе в контрольном опыте (без добавки полиэлектролитов) уже через 24 ч падает до 3;8 г/л, т. е. большинство соли кристаллизуетс и дает отложение. При добавке полизлектролитов выпадение сульфата кальци в осадок замедл етс , причем полиэлектролит , полученный по предлагаемому способу (пример 1), дает наибольший эффект.

Вли ние на кристаллизацию карбоната кальци полиэлектролитов, а также полиакриламида (ПАА), примен емого в насто ш,ее врем IB дромышленности дл ингибировани отложений, показано в табл. 2. Дл олределени эффективности в случае карбоната кальци в пробирки ввод т имитат морской воды, добавки полиэлектролитов полиакриламида в количестве 5 мг/л. Растворы термостатируют в течение 2 ч лри 80°С. Затем осадокотфильтровывают , пробирки промывают 1 %-ным раствором карбоната аммони . Осадок, прилипший к стеклу, раствор ют в разбавленной сол ной кислоте. В этом растворе и в фильтрате определ ют кальций трилонометрически.

Таблица 1 56 Вли ние полиэлектролитов на кристаллизацию карбоната кальци

513995

Таблица 2

Как следует из табл. 2, наименьшее количество отложени образуетс при добавке полиэлектролита , полученного по предлагаемому ionoco6y, причем его зффект.иВНОсть в 2- 3 раза выше, чем промышленного продукта - лолиакриламида.

Фор 1М у л а и 3 о б р е теми

Способ получени водорастворимых полиэлектролитов с группировками аминопропио«овых кислот путем модификации аминосодержащих полимеров, отличаюпхиис гем, что, с целью упрощени технологии процесса и повышени комплексообразующнх свойств полиэлектролита, модификацию аминоссдержащих иолимеров, например полиэтиленполиамина или полиэтилепимина, осуществл ют путем их взаимодействи с формальдегидом и малоновой кислотой при весовом соотношени полимера, формальдегида и малоновой кислоты, равном 1:5-20:0,5-10, соответственно .