ФЛОКУЛЯНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2012 года по МПК C02F1/56 C08F222/02 

Изобретение относится к флокулянтам, применяемым для очистки сточных вод предприятий угледобывающей промышленности и производства строительных материалов.

Известен флокулянт, состоящий из смеси поливинилового спирта (ПВС, концентрация которого в этой смеси составляет 0.25 об.%) с хлоридом алюминия (концентрация хлорида алюминия в этой смеси составляет от 8 до 9 об.%, в пересчете на Аl₂О₃) (US 4795585, МКИ С02F 5/10, 1989 г.).

Данный флокулянт используется для очистки сточных вод.

Недостатком данного флокулянта является использование смеси поливинилового спирта с хлоридом алюминия.

Известен флокулянт, полученный реакцией полиакрилата натрия с глицидил-триметиламмонийнитритом (US 4808668, МКИ С08F 8/30, 30/04, 1989 г.).

Недостатком данного флокулянта является невозможность использования его для водоочистки.

Известен флокулянт на основе полимера диаллиламина или галогенводородной соли диаллиламина и акриламида (US 3412019, МКИ А01N 55/02, 1968 г.).

Недостатком данного флокулянта является невозможность использования его для очистки водных суспензий из глины и мела.

Известен флокулянт на основе реакции поликонденсации метиламина с эпихлоргидрином (US 3755159, МКИ С02В 1/20, 1973 г.).

Пригоден для применения в качестве флокулянтов для очистки сточных вод и водных суспензий, образующихся при переработке руды, а также упрочнения бумаги.

Недостатком данного флокулянта является очень низкая скорость осветления воды.

Известен флокулянт на основе солянокислой соли полиамина (US 4214214, МКИ С02В 1/20, 1981 г.).

Пригоден для осветления и очистки природных вод, бытовых и промышленных стоков в концентрации до 10 мг/л суспензии.

Недостатком данного флокулянта является использование больших доз.

Известен флокулянт на основе реакции раствора технического полиакриламида с диметиламином и формальдегидом (RU 1199761, МКИ С08F 220/56, 8/28, 1985 г.).

Используется для флокуляции осадков первичных отстойников канализационных станций.

Недостатком данного флокулянта является использование токсичных аминов, формальдегида и невозможность использования для осветления сточных вод.

Известен флокулянт на основе полиакриламида (US 3488720, МКИ С02В 1/20, С08F 3/84, 1970 г.).

Используется для очистки сточных вод бумажных фабрик.

Недостатком данного флокулянта является использование больших доз.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения флокулянта на основе полиакриловой кислоты (прототип).

Флокулянт имеет следующий состав, мас.%: полиакриловая кислота 98, вода 2 (RU 2024550, МКИ С08F 120/06).

Этот полимер может быть использован в качестве полимерного флокулянта - осадителя шлама в глиноземном производстве.

Недостатком данного флокулянта является невысокая растворимость из-за очень большой молекулярной массы (14-24,4) 10⁶, а у полиакриламида (3-5) 10⁶, и невысокая эффективность при использовании для осветления сточных вод в глиноземном производстве.

В основу настоящего изобретения положена задача создания флокулянта, обладающего высокой растворимостью в воде (для осветления сточных вод).

Поставленная задача решается тем, что в состав предлагаемого флокулянта вместо полиакриловой кислоты входит смесь трех соединений на основе неполной магниевой соли сополимера акриловой и метакриловой кислот, натриевой соли сополимера акриловой и метакриловой кислот, полиакриламида и воды при следующем соотношении компонентов в флокулянте, мас.%:

неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,   нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров:   акриловая кислота - 45%, а метакриловая-55%) 2.4-3.5 натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот   (при следующем соотношении мономеров:   акриловая кислота - 35%, а метакриловая кислота - 65%) 3.5-5.8 полиакриламид 1.1-1.5 вода остальное.

Рабочие растворы могут иметь следующие концентрации мас.%: 0.015-0.035.

Неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот представляет собой полимер формулы:

C_aH_bO_cS_dK_eNa_fMg_g,

где а от 514 до 730;

b от 634 до 902;

с от 315 до 444;

d от 2 до 3;

е от 2 до 3;

f от 98 до 141;

g 1.

Содержание фрагментов по K от 2.38 до 2.88% мол. формулы:

Содержание фрагментов по Na от 67.08 до 67.65% мол. формулы:

Содержание фрагментов по Mg от 0.95 до 1.36% мол. формулы:

Содержание фрагментов по остатку: от 28.68 до 28.79% мол. формулы:

Натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот представляет собой полимер формулы:

C_aH_bO_cS_dK_eNa_f,

где а от 182 до 224;

b от 224 до 277;

с от 109 до 133;

d=1;

е=1;

f от 37 до 45.

Содержание фрагментов по K от 3.12 до 3.83. % мол. формулы:

Содержание фрагментов по Na от 70.06 до 70.17% мол. формулы:

Содержание фрагментов по остатку: от 26.00 до 26.72% мол. формулы:

полиакриламид марки А 930 ТУ 6-02-00209912-41-94

вода питьевая ГОСТ 2874-73.

Рабочие растворы могут иметь следующие концентрации, мас.%: 0.035 и 0.015.

Анализ отобранных в процессе поиска известных решений показал, что в науке и технике нет объекта, аналогичного по заявляемой совокупности признаков и наличию вышеуказанных свойств, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного объекта критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость» приводим примеры конкретного выполнения.

Пример 1 (по прототипу)

Определение флокулирующей способности проводят по методике, заключающейся в следующем: в мерный цилиндр объемом 1 л наливают суспензию, приготовленную из смеси 60 г глины и 45 г мела и 2895 г воды и добавляют к этой суспензии 5 мл рабочего раствора флокулянта (полиакриловой кислоты). Рабочий раствор готовят растворением 5 мл концентрированного раствора флокулянта в 0.5 л дистиллированной воды.

На мерный цилиндр приклеивают полоску с нанесенными на нее делениями на высоту 250 мм, цилиндр закрывают крышкой, встряхивают в течение 5 минут и включают секундомер.

а) при концентрации 0.035 мас.% скорость оседания частиц достигает 2.72 мм/с, раствор мутный;

б) при концентрации 0.015 мас.% скорость оседания частиц 1.19 мм/сек, раствор мутный, осадок неплотный.

Пример 2 (предлагаемый)

В условиях примера 1, но при использовании для определения флокулирующей способности смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,   нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 45%, а метакриловая - 55%) 2.4 натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 35%, а метакриловая - 65%) 3.8 полиакриламид 1.1 вода остальное.

Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 0.015 и 0.035 мас.%.

При испытании рабочих растворов получены следующие результаты:

а) при концентрации 0.035 мас.% скорость оседания частиц 3.56 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный;

б) при концентрации 0.015 мас.% скорость оседания частиц 2.17 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный.

Пример 3

В условиях примера 2, но при использовании для определения флокулирующей способности смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,   нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 45%, а метакриловая - 55%) 2.8 натриевая соль сополимера акриловой и   метакриловой кислот (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 35%, а метакриловая кислота - 65%) 3,9 полиакриламид 1.3 вода остальное.

При использовании рабочих растворов получены следующие результаты:

а) при концентрации 0.035 мас.% скорость оседания частиц 3.97 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный;

б) при концентрации 0.015 мас.% скорость оседания частиц 2.66 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный.

Пример 4

В условиях примера 2, но при использовании для определения флокулирующей способности смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,   нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 45%, а метакриловая кислота - 55%) 3.1 натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 35%, а метакриловая - 65%) 4.2 полиакриламид 1.4 вода остальное.

При испытании рабочих растворов получены следующие результаты:

а) при концентрации 0.035 мас.% скорость оседания частиц 4.28 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный;

б) при концентрации 0.015 мас.% скорость оседания частиц 2.76 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный.

Пример 5

В условиях примера 2, но при использовании для определения флокулирющей способности смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,   нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 45%, а метакриловая кислота - 55%) 3.4 натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 35%, а метакриловая - 65%) 5.1 полиакриламид 1.42 вода остальное.

При испытании рабочих растворов получены следующие результаты:

а) при концентрации 0.035 мас.% скорость оседания частиц 5.12 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный;

б) при концентрации 0.015 мас.% скорость оседания частиц 3.08 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный.

Пример 6

В условиях примера 2, но при использовании для определения флокулирующей способности смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,   нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 45%, а метакриловая - 55%) 3.5 натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 35%, а метакриловая - 65%) 5.8 полиакриламид 1.5 вода остальное.

При испытании рабочих растворов получены следующие результаты:

а) при концентрации 0.035 мас.% скорость оседания частиц 5.56 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный;

б) при концентрации 0.015 мас.% скорость оседания частиц 3.17 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный.

Самой высокой флоккулирующей способностью обладают 0.035% водные растворы флокулянта.

Изобретение может быть использовано на предприятиях угольно-добывающей промышленности и в производстве строительных материалов. Флокулянт имеет следующий состав, мас.%: неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот, нейтрализованных на 60% (при соотношении мономеров: акриловая кислота - 45%, а метакриловая кислота - 55%) - 2.4-3.5; натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот (при соотношении мономеров: акриловая кислота - 35%, а метакриловая - 65%) - 3.8-5.8; полиакриламид - 1.1-1.5; вода - остальное. Флокулянт используют в виде рабочих растворов с концентрацией 0.015-0.035 мас.%. Самой высокой флоккулирующей способностью обладают 0.035% водные растворы флокулянта. Флокулянт обладает высокой растворимостью в воде и обеспечивает высокую эффективность при использовании для осветления сточных вод. 6 пр.

Флокулянт для очистки сточных вод, включающий в себя неполную магниевую соль сополимера акриловой и метакриловой кислот, нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота 45%, а метакриловая кислота - 55%), натриевую соль сополимера акриловой и метакриловой кислот (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота 35%, а метакриловая кислота 5%), полиакриламид и воду при следующем соотношении компонентов в флокулянте, мас.%:
неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,   нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров:   акриловая кислота 45%, а метакриловая кислота 55%) 2.4-3.5 натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота 35%, а метакриловая кислота 65%) 3.8-5.8 полиакриамид 1.1-1.5 вода остальное