Способ получения водорастворимого полиэлектролита Советский патент 1984 года по МПК C08F220/06 

о

00

Изобретение относится к способу по/гучения водорастворимых полиэлек ролитов на основе акриловых кислот азотсодержащих соединений и может быть использовано при синтезе сухих п рошкообразных водорастворимых полиэлектролитов с различными гидрофильными функциональными группами, а полученнные полиэлектролиты могу быть использованы в гидрометаллург и охране биосферы при очистке сточ ных и загрязненных вод металлургических производств. Известен способ получения водорастворимого полиэлектролита, условно названного СММА (Na)j , полимеризацией метакриловой кислоты в присутствии мочевины и двууглекислого натрия в массе в течение 1 ч при с невысоким выходом до 80% 1 X . . К недостаткам способа следует отнести высокую температуру реакции 90 и невысокие флокулирующие свойства. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения водорастворимого полиэлектролита, условно названного ПАУ, путем полимеризации акриловой кислоты в присутствии карбоната аммония и перекиси в.одорода в качестве инициатора. Согласно способу полимеризацию акриловой кислоты и карбоната аммония проводят в массе в одну стадию при УВ-ЗО С в присутствии перекиси водорода 0,5-0,9% к акриловой кислоте в течение 30 мин Однако полученные полиэлектролит обладают недостаточно высокими флокулирующими и структурообразующими свойствами. Целью изобретения является улучшение флокулирующих и структурообразующих свойств полиэлектролита. Для достижения поставленной цели согласно способу получения водораст воримого полиэлектрлита путем полимеризации (мет)акриловой кислоты в присутствии карбоната аммония и ини циатора радикального типа при нагревании в реакционную смесь дополнительно вводят гидрокарбонат натри и полимеризацию осул;е1гтвляют при молярном соотношении метакриловой кислоты, карбоната аммония и гидрокарбоната натрия, равном 1-4:1-2:1 соответственно Данные условия реакции, соотношения мономеров и проведение полимеризации акриловой кислоты и карбоната аммония в среде гидрокарбоната натрия, позволяют снизить температуру реакции до 40-50, время реакции уменьшить в 2 раза по сравнению с известным способом, а также увеличить в цепи макромолекулы содержание карбоксилатных и амидных групп по сравнению с карбоксильными. Предлагаемый полиэлектролит условно назван :ПАУС. Полиэлектролиты ПАУС хорошо растворяются в воде, характеристическая вязкость CtJs определенная в 1,3% растворе NaCl у ПАУС, составляет 5,48 (выше, чем у известного ПАУ 4,32). Водные растворы ПАУС и ПАУ проводят электрический ток: удельная электропроводность 0,5%-ных водных растворов для ПАУС составляет 18,4. 10 , тогда как у ПЛУ 7,8.10 Омсм . Высокие флокулирующие. свойства при очистке сточных вод металлургических производств достигаются;.за счет указанного сочетания функциональных групп и улучшеннь Х свойств водных растворов. Сущность способа получения водорастворимого полиэлектролита заключается в следующем. Смешивают рассчитанные количества акриловой (метакриловой) кислоты и карбонат аммония тщательно перемешивают, добавляют перекись водорода и гидрокарбонат натрия. Эту смесь оставляют при 40-50С, изредка перемешивая, и в течение 10 мин происходит бурная полимеризация акриловой кислоты с одновременным замещением карбоксильных групп углекислым аммонием и кислым углекислым натрием. В результате температура реакции самопроизвольно поднимается до 120-14Р°С с вьщелением паров воды, углекислого газа и незначительных количеств аммиака, что благоприятствует образованию защитных групп в цепи макромолекулы. По окончании реакции получается пористый продукт, который по остывании очень легко измельчается в порошок. Пример 1. В стакан с терометром и мешалкой помещают 72 г 1 моль) акриловой (87 г, 1 моль, етакриловой) кислоты, 45 г (0,5 оль) карбоната аммония, смесь тщательно перемешивают, затем добавляют 21 г (0,25 моль) гидрокарбоната натрия, 0,11 г перекиси водорода (33%-ной) и оставляют эту массу при 40-50с, изредка перемешивая. В течение 10 мин происходит бурная полимеризация с образованием пористого продукта, легко измельчающегос после остывания в порошок. Полимеризация сопровождается самопроизвольным поднятием температуры до 120-140 С и выделением паров воды, углекислого газа и незначительного количества аммиака. Выход 95-97% от теоретического. Пример 2, Получают полиэлектролит аналогично примеру 1 за исключением того, что количество гидрокарбоната натрия составляет 42 г (0,5 моль). Пример 3. Осуществляют все операции аналогично, примеру 1 за исключением того, что карбонат аммо ния берут в количестве 90 г (1 мол а гидрокарбонат аммония - 84 г (1 моль). Пример 4. Аналогично примеру 1 за исключением того, что акриловую кислоту берут в количестве 36 г (0,5 моль), карбонат аммония 90 г (1 моль) и гидрокарбонат аммония 42 г (0,5 моль). Эффективное флокулирующее действие предлагаемого полиэлектролита установлено при введении его в сточные воды сталеплавильных и прокатных цехов металлургических заводов. Для сравнения взяты известный ПАУ и базовый полиакриламид - ПАЛ. Данные эффективности приведены в табл. 1, где указано время (мин), за которое произошло уменьшение содержаний взвешенных веществ от исходной 3,5 кг/м до допустимой концентрации 0,075 КГ/М- (75 мг/л) при очистке сточных вод сталеплавильного и прокатного цехов металлургических предприятий. Таблица 1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРШОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛОТА путем полимеризации (мет)акриловой кислоты в присутствии карбоната аммония и инициатора радикального типа при нагревании, отличающийся тем, что, с целью улучшения флокулирующих и структурообразующих свойств полиэлектролита, в реакционную смесь дополнительно вводят гидрокарбонат натрия и полимеризацию осуществляют. при молярном соотношении (мет)акриловой кислоты, карбоната аммония и гидрокарбоната натрия, равном 1-4:1-2:1 соответственно.

Из приведенных данных видно, что эффективность действия предлагаемого ПАУС по сравнению с аналогом CMMACNa известным ПАУ и базовым ПАА в 1,3-1, раза больше. Так, например, при дозе 0,5 мг/л ПАУС достигает допустимой концентрации взвешенных веществ за 25 мин отстаивания, за это же время достигается допустимая концентрация с использованием ПАА, но уже при большей дозе - 0,7 мг/л, а ПАУ треЯуется 1,0 мг/л и СММА(Na) также 1,0 мг/л, следовательно, расход предлагаемого ПАУС в 1,5-2 раза меньше, чем аналога СММА (Na), известного ПАУ и базового ПАА. Предлагаемый полиэлектролит так же, как известный и базовый ПАА, обладает структурообразующими свойствами при введении в дисперсии почв. Так, при введении в почву Предлагаемый полиэлектролит образует большее количество водопрочных почвенных агрегатов крупнее 0,25 мм в диаметре по сравнению с известным и базовым ПАА. Количество водопрочных почвенных агрегатов является

510875346

основной характеристикой процесса на образование водопрочных почвенных структурообразования в почвах.

Влияние дозы и вида полиэлектролитов

Как видно из данных табл. 2 . по структурообразующей способности предлагаемый полиэлектролит превосходит известный и базовый ПАА при различных дозах на 4-14%, что указывает на эффективность предлагаемого полиэлектролита.

агрегатов типичного серозема приведено в табл. 2.

Таблица 2

Преимуществом предлагаемого способа перед известным является возможность получения полиэлектролита в виде рыхлой пористой легко измельчающейся массы. Кроме того, предлагаемый полиэлектролит негигроскопичен .