Способ получения водорастворимого полиэлектролита Советский патент 1983 года по МПК C08F220/06 C08F222/02 

Изобретение относится к способу получения водорастворимых полиэлектролитов (ПЭ) на основе ненасыщенных карбоновых кислот, их производных ,и производных малеинового ангидрида (кислоты), Изобретение преимущественно может быть использовано при синтезе сухих, порошкообразных водорастворимых ПЭ с разЛИЧНЫ1ИИ гидрофильными функциональными группами, получаемые предлагаемым способом .сухие ПЭ могут быть использованы в качестве флокулянтов при очистке сточных вод гальванических производств.

Известны способы получения водорастворимых ПЭ путем сополимеризации мет(акриловой) кислоты и угле ислого аммония - ПАУ вмассе при 75-80°С в одну стадию в течение 20 мин. в присутствии перекиси водорода, а также сополимеризацией акриловой кислоты, акрилата аммония и силиката натрия - ПАА5 в аналогичных условиях fl J.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения водорастворимого ПЭ сополимеризацией акриловой кислоты, акрилата аммония и сульфаминовой кислоты - СААС в присутствии перекиси водорода в качестве инициатора при 50-60 С в течение 10-20 мин, СААС имеет в цепи макромолекулы анидные, карбоксильные, карбоксилатные и сульфогруппы. Он обладает флокулирующими свойствами, хорошо растворим в воде, образует устойчивые вязкие растворы 21.

Однако известные ПЭ характеризуются недостаточно высокой флокулирующей способностью.

Цель изобретения - увеличение флокулирующей способности ПЭ.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения водорастворимого. ПЭ путем сополимеризадии (мет)акриловой кислоты, акрилата аммония и азотсодержащего мономера в присутствии перекисного инициатора при ЗО-ТО С в качестве азотсодержащего мономера используют малеиновокислый аммоний.

Сополимеризацию осуществляют при мольном соотношении (мет)акриловой кислоты, акрилата аммония и малейновокислого аммония, равном 1-2:0,25-i 0,5-l соответственно.

Получаемые предлагаемым способом ПЭ имеют в своем составе карбоксильные, карбоксилатные, амидные функциЬнальные группы, которые в совокупности придают им амфотерные свойства и эффективность воздействия на дисперсные-системы,

Способ заключается в следующем.

Смещивают расчетные количества акриловой (метакриловой) кислоты, акрилата (метакрилата) аммония и малеинЬвокислого аь«У1Ония, К полученной массе добавляют 30%-ную перекись водорода в количестве 0,11,0% к массе акриловой (метакриловой) кислоты и акрилата (метакрилата) аммония, тщательно перемешивают и нагревают на водяной бане

10 до 50-70с, Начинающаяся при этой температуре бурная реакция сополимеризации протекает за 4-10 мин, и сопровождается выделением тепла и паров воды.-В результате повышения

5 температуры реакционной массы в процессе сополимеризации до 120-150С происходит процесс амидирования. карбоксилатных аммонийных групп с выделением воды. В результате поQ лучается пористая масса, которая после затвердевания при комнатной температуре легко может быть измельчена до порошкообразного состояния, Полученные этим способом ПЭ хорошо

r растворяются в воде и образуют вязкие устойчивые растворы.

Состав и строение полиэлектро. литов СМАУ определен методами ИК-спектроскопии, элементного анализа, а также потенциометрическим титрованием их водных растворов и модельных систем.

Пример. В широкогорлую коническую колбу, снабженную термометром, помещают 144 г (2 моль) 5 акриловой (174 г (2 моль метакриловой) кислоты, 89 г (1 моль) акрилата (103 г (1 моль) метакрилата) ;1ММрния и 70 г (0,5 мопъ малеиновокислого аммония, смесь тщательно

0 перемешивают, добавляют 0,1-1,0% (к сумме акрилатов) перекиси водорода, перемешивают и оставляют стоять на водяной бане, изредка перемешивая. При достижении реакционной массой 50-70с начинается реакция сополимеризации, температура реакционной массы самопроизвольно увеличивается до 120-150 С, выделяются пары воды и получается

Q пористый продукт, который при остывании- затвердевает и легко измельчается в.порошок. Выход 92-96% от теоретического. Для получения чистого ПЭ для Точного химического

е анализа его растворяют в воде,

переосажлают в ацетоне и высушивают при .

.Пример 2. Проводят после. довательно все указанные действия, . 0 соблюдая условия реакции как в примере 1/ но при других соотношениях акриловой (метакриловой) кислоты, ахрилата (метакрилата) аммония и малеиновокислого аммония, соответственно 2:0,25:1.

Предлагаемые полиэлектролиты испытывают в качестве флокулянтов при очистке .сточных вод гальванических производств со следующими параметрами: рН 9,18, взвешенные вещества .193 мг/л/содержание ионов металлов, мг/л: Си, 16, ,5, Zn 5,08; С г 2,74.

В табл. 1 приведены данные по влиянию вида и дозы полиэлектролитов на осаждение ионов металлов из сточных вод гальванических производств росле 10мин отстаивания.

Взяты оптимальные дозы эффективной флокуляции. В очищенной воде с -использованием предлагаемого полиэлектролита СМАУ содержатся меньше ионов металлов по сравнению с аналогами и контролем Помимо высокой эффективности предлагаемого по сравнению с аналогами базовьм и контрольным ПДК (конов металлов в сбрасываемой в водоемы воде) в очищенной воде с использованием предлагаемого полиэлектролита полностью отвечает требования ПДК и лучше его, что позволяет получить воду не только для . оборотного водоснабжения, но и , выпуска ее в отк|жгтне водоемы и утилизацию отходов.

В табл. 2 приведены данные по определению эффективности сравниваемых полиэлектролитов при осаждении ; взвешенньлх веществ в той же сточной воде.

Сравнение скорости осаждения взвешенных веществ показывает высокую эффективность СМАУ по сравнению с аналогами и контролем, а также с полиакриламидом.

Исследована эффективность предлагаемого, аналогов, ПАЛ и контроля

0 на другой реальной сточной воде цеха гальванического производства со следующими параметрами: рН 9,02; содержание ионов кюталлов, мг/л:Fe - 100; 18; Zn 21; Сг 9, Mi 1,9. После 5 .мин отстаивания

5 содержание ионов металлов в сточной воде при введении полиэлектролитов уменьшилось следующим образом Ютсюда видно, что на другой сточной воде предлагаемый ПЭ также эффекти

0 вен по сравнению с аналогами и контролем. Эффективность СМАУ на данной сточной воде в 2 и более раза эффективнее аналогов.

5

Использование предлагаемого ПЭ : в качестве флокулянта при очистке сточных вод позволяет оказать эффек« тивное действие на решение вопроса охраны и рационального использова-, .

0 ния водных ресурсов. ;

- Таблица

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА путем сополимеризации (мет)акриловой кислоты, акрилата алмоння и азотсодержащего мономера в присутствии перекисного инициатора при 50-70 С, отлич ающийся тем, что, с целью увеличения флокулирующей способности полиэявктролита, в качестве азотсодержащего мономера используют малеиновокислый йммоний. 2. Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что сополимеризацию осуществляют при мольном-соотношении (мет)акриловой кислоты, акрилата аммония и малеиновокислого аммония, pciBHOM 1-2:0,25-1:0,5-1 соответственно.

Т а б Л и ц. а 2

Таблица 3