Производные пектовой кислоты в качестве флокулянтов для осветления водных каолиновых суспензий Советский патент 1986 года по МПК C08B37/06 B01D21/01 

Изобретение относится к новым химическим соединениям - производньш пектовой кислоты, которые могут быть использованы в качестве флокулянтов для осветления водных каолиновых суспензий.

Цель изобретения - увеличение эффективности осветляющего действия флокулянтов водных каолиновых суспензий.

Поставленная цель достигается новыми производными пектовой кислоты общей формулы

35

где при R N -() x:y:z 50,6:

:(0-1,7):(47,7- -49,4) мол.% с мол. массой (4,5-5,0)-10 а при R x:y:z 40,5:

:(0-21,8):(37,7- -59,5) мол. % с мол. массой (4,9-5,4) 10.

Производные пектовой кислоты получают обработкой сополимера пектовой кислоты и амида пектовой кислоты формальдегидом, затем диэтипамином или этаноЛамином в количестве 1-2 моль на звено полимера в среде ацетон - вода при 40-50°С в течение 2-3 ч. Целевой продукт отделяют фильтрованием, промывают ацетоном, сушат в вакууме при 40-50°С. Получают 67-70% желтого порошка, растворимого в воде. Строение полученных соединений доказано методами элементного анализа, потенциометрического титрования. ИК- спектроскопии и светорассеяния.

Оптимальная концентрация полученных флокулянтов составляет 1-7 мг/л каолиновой суспензии. Увеличение концентрации флокулянтов до 20 мг/л и выше йЬижает эффект флокуляции.

П р ;й м е р 1. 10 г (0,05 моль) сополимера пектовой кислоты и амида пектовой кислоты, содержащего 59,5 мол.% амида пектовой кислоты, диспергируют в смеси 21 мл ацетона и 9 мл воды. При перемешивании добав- 55 ляют 2,1 мл 36%-ного формалина (0,028 моль)формальдегида и 1,7 мл (0,028 моль) этаноламина. Смесь перемешивают при 40°с в течение 2 ч Полученный полимер отфильтровывают, экстрагируют ацетоном и сушат в вакууме при 40-50 С. Получают 10,0 г 5 (70,4%) целевого продукта. Мол.масса полученного полимера, определенная методом светорассеяния, равна 5,4 2,3 (вода). Т.разл. 198-204°С. 10 Найдено, %: N 6,01; 5,98.

(CbHgOj r (C.). (C,H|,0,N5)2 (х 40,50; у 14,52; z 44,98). Вычислено, %: N 6,72. Степень аминометилирования 0,76. 5 Данные потенциометрического титрования:

Найдено карбоксильных групп, %: 1) 9,14; 2) 9,31.

,г Вычислено на х 40,5 карбоксиль- 20 ных групп, %: 8,72.

Найдено гидроксиэтиламинометил- амидных групп, %: П 18,49; 2) 19.01.

Вычислено на z 44,98 гидрокси- этиламинометиламидных групп, %: 25 19,18.

Пример 2. 10,0 г (0,057 моль) сополимера пектовой кислоты и амида пектовой кислоты, содержащего 59,5 мол,% амида пектовой кислоты, 30 диспергируют в смеси 21 мл ацетона и 9 мл воды. При перемешивании добавляют 2,3 мл (0,029 моль) 34%-ного формалина и 1,7 мл (0,027 моль) этаноламина. Смесь перемешивают в течение 2,3 ч при 50°С и 0,7 ч при . Полученный полимер отфильтровьюают, экстрагируют ацетоном, сушат в ва40

45

50

кууме при 40 С. Получают 10,2 г (71,8%) целевого продукта с мол.массой 4, fZl 2,35 (вода). Т. разл. 190-196°С.

Найдено, %: N 6,68; 6,80 (среднее 6,74).

(, (C,,), (х 40,5; г 59,5).

Вычислено, %: N 6,72.

Степень аминометилирования 1,00.

Данные потенциометрического титрования:

Найдено карбоксильных групп, %: 1) 18,81; 2) 18,49.

Вычислено на х 40,5 карбоксильных групп 18,29.

Найдено гидроксиэтиламинометнламид- ных групп, %: 1) 23,81; 2) 23,49.

Вычислено на z 59,9 гидроксиэтил- аминометиламидных групп, %: 24,4.

ууме при 40 С. Получают 10,2 г (71,8%) целевого продукта с мол.массой 4, fZl 2,35 (вода). Т. разл. 190-196°С.

Найдено, %: N 6,68; 6,80 (среднее 6,74).

(, (C,,), (х 40,5; г 59,5).

Вычислено, %: N 6,72.

Степень аминометилирования 1,00.

Данные потенциометрического титрования:

Найдено карбоксильных групп, %: 1) 18,81; 2) 18,49.

Вычислено на х 40,5 карбоксильных групп 18,29.

Найдено гидроксиэтиламинометнламид- ных групп, %: 1) 23,81; 2) 23,49.

Вычислено на z 59,9 гидроксиэтил- аминометиламидных групп, %: 24,4.

Пример 3. 10 г (0,057 мол сополимера пектовой кислоты и амид пектовой кислоты, содержащего 59,5 мол.% амида пектовой кислоты, диспергируют в смеси 21 мл ацетона и 9 мл воды, затем при перемешивани добавляют 21 мл 36%-ного формалина (0,028 моль формальдегида) и 1,7 мл (0,028 моль) этаноламина. Смесь пе- .ремешивают при 40-45 С в течение 2 Полученный полимер отфильтровьшают, экстрагируют ацетоном и сушат в вакууме при 40-50 С. Получают 10 г (70,4%) целевого продукта с мол.массой 5,210 ; 2 2,3 дцл/г (вода)

Т.разл. 198-204°С.

Найдено, %: N 6,00; 6,24

(), (,0,Н)чГС,Н,50бН,, (х 40,5%, у 21,8%, Z 37,7%).

Вычислено, %: Н 6,72.

Степень аминометилирования 0,63.

Пример 4. Юг (0,057 моль сополимера пектовой кислоты и амида пектовой кислоты, содержащего 59,5 мол.% амида пектовой кислоты, диспергируют в смеси 21 мл ацетона и 9 мл воды, затем при перемешивании добавляют 21 мл 36%-ного формалина (0,028 моль формальдегида) и 5,9 мл (0,057 моль) диэтиламина.

Смесь перемепшвают при 40-45 С в течение 2 ч. Полученный полимер отфильтровьшают, экстрагируют ацетоно и сушат в вакууме при 40-50 С. Получают 10,5 г (70,1%) целевого продук та с мол. массой 4, 2,19 дцл/г (вода). Т.раэл. 196- .

Найдено, %: N 5,72; 5,81. ГСбН504 ЯС„Н,„05К,(х 49,38%, z . 50,62%).

Вычислено, %: N 5,64. . Степень аминометилирования 0,99.

Пример 5. Юг (0,057 моль сополимера пектовой кислоты и амида пектовой кислоты, содержащего 49,38 мол.% амида пектовой кислоты, диспергируют в смеси 21 мл ацетона

И 9 мл воды, затем при перемешивании 50 сополимера, аналог-ичного использовандобавляют 2,1 мл 36%-ного формалина (0,028 моль формальдегида) и 5,9 мл (0,057 моль) диэтиламина. Смесь перемешивают при 40 С в течение 2 ч. Полученньй полимер отфильтровывают, экстрагируют ацетоном и остаток сушат в вакууме при 40 С. Получают 10,5 г (70,1%) целевого продукта с

ному в примере 5 (амид пектовой кислоты с конверсией 49,38%), диспергируют в смеси 21 мл ацетона и 9 мл воды, затем при перемешивании добав- 55- ляют 2, 1 мл 36%-ного формштина

(0,028 моль формальдегида) и 3,96 мл (0,041 моль) диэтипамина. Смесь перемешивают при 40°С в течение 2 ч. По

мол. массой 5, Г 2,19 (вода). Т. разя. 196-200°С.

Найдено, %: N 5,67; 5,77 (среднее 5,72).

(С.НвО,), (C,,,N), (X 50,62; Z 49,38).

Вычислено, %: N 5,64.

Степень аминометилирования 1,00.

Данные потенциометрического титрования:

Найдено карбоксильных групп, %: 1) 18,96; 2) 18,81.

Вычислено на X 50,62 карбоксильных групп 19,38.

Найдено диэтиламинометиламидных групп, %: 1) 23,31; 2) 23,02.

Вычислено на Z 49,38 диэтиламинометиламидных групп, %: 22,91.

При мер.6. Юг (0,057 моль) сополимера аналогичного использованному в примере 5, диспергируют в смеси 2 1 мл ацетона и 9 мл воды, затем при перемешивании добавляют 2,1 мл 36%-ного формалина (0,028 моль формальдегида) и 2,95 мл (0,028 моль) ди- этипамина. Смесь перемешивают при в течение 2 ч. Полученньй полимер отфильтровывают, экстрагируют

5 27)

ацетоном и остаток сушат в вакууме при- 40°С. Получают 10,3 г (69,1%) целевого продукта с мол. массой 4,5 10 ;Г|г1 2,15 (вода). Т. разл. 197- 202°С.

Найдено, %: N 5,33; 5,21 (среднее

5 27)

(CfeHgO), (С,Н,,, (, (х- 50,-62; у 1,72; z 47,66).

Степень аминометилирования 0,97.

Данные потенциометрического титров ания:

Найдено ка1 боксильных групп, %: 1) 16,28; 2) 16,41.

Вычислено на х 50,62 карбоксильных групп, %: 15,94.

Найдено диэтиламинометиламидньсх групп, %: 1) 22,06; 2) 21,92.

Вычислено на z 47,66 диэтиламинометиламидных групп, %: 22,26.

Пример 7. 10,0 г (0,057 моль)

ному в примере 5 (амид пектовой кислоты с конверсией 49,38%), диспергируют в смеси 21 мл ацетона и 9 мл воды, затем при перемешивании добав- ляют 2, 1 мл 36%-ного формштина

(0,028 моль формальдегида) и 3,96 мл (0,041 моль) диэтипамина. Смесь перемешивают при 40°С в течение 2 ч. Поученный полимер отфильтровьгоают, экстрагируют ацетоном и остаток сушат вакууме при . Получают 10,1 г (67,4%) целевого продукта с молекуярной массой 5,0 г 2,21 (во- s а).

Найдено, %: N 5,42; 5,64 (рреднее 5,53).

(СбН80е),-(СбН8(ЫН (C4HjaOyN,),(x - - 50,62; у 1,01; Z 48,37). 10

Вычислено, %: N 5,64,

Степень аминометилирования 0,980.

Данные потенциометрического титрования:

Навески: 1) 0,196; 2) 0,176. 15

Найдено карбоксильных групп, %: 1) 20,01; 2) 19,13.

Вычислено на х 50,62 карбоксильных групп, %: 19,38.

Найдено диэтиламинометиламидных 20 групп, %: 1) 22,68; 2) 22,20.

Вычислено на 2 48,37 диэтклами- нометиламидных групп, %: 22,44.

Испытание флокулирукяцей активности полученных соединений проводили на 25 двух модельных стоках по следунщей методике. .

Модельный сток № 1, содержащий по

,+2

25 мг/л сульфатов Ст е , Си и 500 мг/л шлифпорошка (водопроводная вода), наливают в количестве 0,5

30

иламид

1,0 2,0 3,0 5,0 7,0 10,0 1,0 2,0 3,0 5,0

s

10

15

20

25

30

6,5 л в 4 щшиндра на 0,5 л. Раствором Са(ОН)2 рН стока доводят до 9. Через 30 мин во все цилиндры вводят по 50 мг/л AZ (SO,) 18 . Не прекращая перемешивания, в сток вводят флокулянты. Один цилиндр контрольный. Через 30 мин отстаивания пробы осветленной жидкости отбирают стеклянной пипеткой, погружаемой на глубину 15 см. Оптическую плотность осветленных жвдкостей определяют на ФЭК-60 сф № 4 520 нм на фоне дистиллированной воды. Зависимости оптической плотности (степени осветления) от д озы флокулянта представлена в табл. 1.

Модельный сток № 2, содержащий 500 мг/л каолиновой пудры (дистиллированная вода) объемом 0,5 л, наливают в 4 цилиндра на 0,5 л. Во все цилиндры добавляют 18 мг/л (SQ, ) 18 . Не прекращая перемешивания, в сток вводят флокулянты в дозах от 1 до 20 мг/л; перемешивание продолжают в течение 5 мин. Через 15 мин отстаивания оптическую плотность осветленных жидкостей определяют по описанной методике. Зависимость оптической плотности (степени осветления) от дозы флокулянта представлена в табл. 2 и 3.

Таблица I

65,0 88,9 40,2 38,9 55,2 40,2 66,8 62,3 38,3 29,1

пек

пек- ы по

пек- ы по

7,0 10,0

1,0 2,0 3,0 5,0 7,0 10,0

1,0 2.0 3,0 5,0 7,0 10,0

1,0 2,0 3,0 5,0

7,0 10,0

22,3 16,6

54,2 107,8 61,1 71,0 80,9 54,3

64,2 80,2 48,2 54,1 76,2 50,3

43,2

77,3

о 38,9

43,8

57,7 34.8

Таблица 2

Производное пек-1,0

товой кислоты по примеру 52,0

3,0

ТаблицаЗ

1,8 1,8 3,5

Составитель А. Оленин Редактор А. Огар Техред И.Лопович Корректор М. Максимишинец

Заказ 5188/20 Тираж 470Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

Производные пектовой кислоты общей формулы С NHCH2R JyL wn. j где при R N - (CjHs) x:y:z « 50,6:(0-l,7):(47,7-49,4) мол.% с мол. массой (4,5-5,0) 10, а при R - Nfl-C H OH x:y:z 40,5: :(0-21,8):(37,7-59,5) мол. % с мол. массой (4,9-5,4) Ю, в качестве флокулянтов для осветления водных каолиновых суспензий. с