Способ получения водорастворимого полиэлектролита Советский патент 1991 года по МПК C08F20/06 

Изобретение относится к способам получения водорастворимых полиэлектролитов для применения в гидрометаллургии и преимущественно может быть использовано при интенсификации скорости фильтрации каолиновых суспензий, сгущении золотосодержащих рудных пульп, при создании искусственной структуры почв.

Известен способ получения водорастворимого полиэлектролита путем полимеризации акриловых кислот в присутствии углекислого аммония и перекиси водорода в качестве инициатора.

Согласно этому способу полимеризацию смеси акриловой кислоты и углекислого аммония проводит при 78-80°С в присутствии перекиси водорода 0,5-0,9% к акрилоЕЮй кислоте в течение 20 мин. Способ получения отличается одностадийно- стью и высокой температурой реакции полимеризации. Реакция сопровождается

выделением большого количества тепла, получается пористый продукт, хорошо растворимый в воде. Общими признаками прототипа и предлагаемого способа являются: компоненты реакции (акриловая кислота и углекислый аммоний), одностадийность и экзотермичность процесса полимеризации, консистенция полученного продукта, хорошая растворимость в воде, состав функциональных групп и наличие флокулирующих, коагулирующих и структурообразующих свойств.

Известный способ получения водорастворимого полиэлектролита является дорогим по сравнению с предлагаемым, поскольку требуются энерю- или теплозат- раты для проведения реакции полимеризации, а сам полиэлектролиг, условно названный ПАУ, характеризуется недостаточными коагулирующими, флокулирующи- ми, структурообразующими эффектами

О

vj О

ГО

действия на некоторые дисперсные системы (золотосодержащие рудные пульпы, каолиновые суспензии и др.). Так, например, скорость фильтрации 10%-ной каолиновой суспензии Великогодоминецкого мес- торождения при введении 200 г/т ПАУ составляет 16,9 мл/мин. Коэффициент относительной флокулирующей способности (К) при сгущении золотосодержащей рудной пульпы у известного решения ПАУ составля- ет 0,87 при расходе 50 г/т у промышленного полиакриламида ПАА К 1,0),

Целью изобретения является снижение температуры проведения процесса, улучшение свойств полиэлектролита.

Цель достигается тем, что полимеризацию проводят при 15-23°С при мольных соотношениях акриловых кислот и углекислого аммония 1:1-4 в присутствии перекиси водорода 0,1-1,0% с использованием в качестве соинициатора столярного клея 0,7-2,0% (по отношению к акриловой, мета- криловой кислоте).

Предлагаемый полиэлектролит условно назван ПАУ-1 Б.

Способ получения водорастворимого полиэлектролита проводят следующим образом: смешивают рассчитанные количества акриловой (метакриловой) кислоты и амидирующего агента - углекислого аммо- ния, тщательно перемешивают, добавляя перекись водорода и столярный клей, оставляют стоять при этой температуре (15- 23°С), изредка перемешивая, и реакцию полимеризации проводят в течение 30-60 мин при этой температуре. Происходит полимеризация акриловой (метакриловой)кислоты с одновременным замещением (-СООН) функциональных групп углекислым аммонием с бурным выделением тепла (тем- пература самопроизвольно поднимается до 110-130°С), паров воды и углекислого газа, По окончании реакции получается пористый продукт, который после застывания легко измельчается в порошок. Полученный поли- электролит хорошо растворяется в воде, образуя вязкие устойчивые растворы. Характеристическая вязкость (мол.масса), определенная в 1,3%-ном растворе NaCI, у предлагаемого ПАУ-1 Б составляет 4,32, что выше, чем у известного решения ПАУ, где ОД 2,04.

Строение полиэлектролита ПАУ-1Б до- казано методами ИК-спектроскопии, элементным химическим анализом, по- тенциометрическим титрованием и имеет следующий вид:

,..сн9-сн-......-сн2-си-...

Ј. ,Ј- t

соон

CONH

2

СОО№Ц

Строение предлагаемого ПАУ-1 Б и известного решения ПАУ отличается процентным содержанием функциональных групп -СООН. -CONH2-COON1-U в цепи макромолекулы полиэлектролитов. Так, у ПАУ-1 Б содержание -CONH2 групп 20-24%, т.е. выше, чем у известного решения ПАУ (11-13%). Водные растворы ПАУ-1 Б и ПАУ проводят электрический ток: удельная электропроводность 0,5% водных растворов для ПАУ 7,8 -КГ, для ПАУ-1 Б - 10,2 .

Отличительными признаками предлагаемого решения являются: проведение реакции при более низких температурах (15-23°С) и использование для этой цели соинициатора столярного клея, более эффективные коагулирующие, флокулирую- щие, структурообразующие свойства, большая характеристическая вязкость, различие в процентном содержании функциональных групп в цепи макромолекулы и большая электропроводность у предлагаемого полиэлектролитэ.

Пример1.В стакан, снабженный термометром и мешалкой, помещают 72 г (1 моль) акриловой или 86 г (1 моль) метакриловой кислоты, 0,2 г 33%-ной перекиси водорода, 96 г (1 моль) углекислого аммония, смесь тщательно перемешивают, затем добавляют раствор 0,5 г (0,7% по отношению к акриловой или метакриловой кислоте) столярного клея в 10 мл воды. Смесь оставляют стоять при 15-23°С, изредка перемешивая, в течение 30-60 мин происходит полимеризация, образуется пористый продукт, после застывания легко растирающийся в порошок. Полимеризация идет с бурным выделением тепла, паров воды и углекислого газа. Выход 90-97% от теоретического. Для получения чистого полиэлектролита для проведения точного химического анализа сухой полиэлектролит растворяют в воде, переосаждают в ацетоне и высушивают гри 50-70°С.

Предлагаемый способ дает значительное снижение энергозатрат. Эффективное флокулирующее и структурообразующее влияние предлагаемого полиэлектролита установлено при введении их в каолиновые суспензии, золотосодержащие рудные пульпы и в почву. Так, скорость фильтрации каолиновых суспензий при введении предлагаемого полиэлектролита ПАУ-1 Б несколько выше, чем при использовании ПАУ и промышленных флокулянтов полиакриламида - ПАА и препарата К-4 (омыленный полиакрилонитрил) при одинаковом расходе и условиях. Скорость фильтрации 10%- ной суспензии Великогодоминецкого каолина при расходе по 200 г/т составляет

для ПАУ-1Б 19,2, для ПАУ 16; для ПАА - 16,6, для К-4 16,0, контроль 12,8 мл/мин, а для ангренского каолина (тоже 10%-ная суспензия) скорость фильтрации при расходе по 200 г/т составляет для ПАУ-1Б 4,96, для ПАУ-4,27, для ПАА-2,53, для К-44,0 мл/мин. Введение полиэлектролита в каолиновые суспензии эффективно увеличивает скорость фильтрации, что указывает на рентабельность использования предлагаемого полиэлектролита (т.к. и по себестоимости он дешевле известного ПАУ и промышленных ПАА и препарата К-4)

При сгущении золотосодержащих рудных пульп с исходным отношением твердой фазы к жидкой (Т:Ж) 1:4-1:5 при расходе флокулянтов по 50 г/т коэффициент относительной фпокулирующей способности (К) с использованием предлагаемого ПАУ-1Б составляет 1,03, для ПАА К 1,0, для препарата К-4 К 0,92, для известного ПАУ К 0,87.

Действие предлагаемого электролита ПАУ-1Б, известного ПАУ и применяемого в промышленности ПАА на сгущение золотосодержащих рудных пульп представлено в табл.1.

В табл. 1 приведены отношения Т:Ж в сгущенной части рудной пульпы. Из табл. 1 и приведенных данных видно, что действие предлагаемого ПАУ-1Б эффективнее действия ПАУ, ПАА, К-4 и рентабельно при одинаковой дозе и условиях сгущения золотосодержащих руд.

Помимо флокулирующих свойств предлагаемый полиэлектролит ПАУ-1Б обладает структурообразующими свойствами в почвах. Структурообразующая способность (т.е. способность образовывать водопрочные почвенные агрегаты более 0,25 мм в

диаметре) полиэлектролитов изучалась на примере орошаемого серозема Ташкентской обл. (средний суглинок, пахотный горизонт 0-25 см), Данные представлены в

табл. 2.

Из табл. 2 видно, что предлагаемый ПАУ-1Б образует большее количество водопрочных почвенных агрегатов размером более 0,25 мм в диаметре по сравнению с ПАУ

ПАА, К-4 и его можно использовать для создания искусственной структуры почв.

Использование предлагаемого способа получения водорастворимого полиэлек- тролита обеспечивает по сравнению с

известным следующие преимущества: возможность получения полиэлектролитов упрощенным одностадийным процессом при невысоких температурах (15-23°С), с большей молекулярной массой и значительной

экономией энерго- и теплозатрат; эффективное действие на различные дисперсные системы и рудные золотосодержащие пульпы; невысокую себестоимость.

Формула изобретения

Способ получения водорастворимого

полиэлектролита путем полимеризации акриловых кислот в присутствии углекислого аммония и перекиси водорода в качестве инициатора, отличающийся тем, что,

с целью снижения температуры проведения процесса и улучшения свойств полиэлектролита, полимеризацию проводят при 15- 23°С при мольных соотношениях акриловых кислот и углекислого аммония 1-4:1 в присутствии столярного клея в качестве соини- циатора, причем перекись водорода вводят в количестве 0,1-1,0 мас.%, а столярный клей 0,7-2,0% по отношению к весу кислоты.

Таблица1

Изобретение относится к способам получения водорастворимых полиэлектролитов для применения в гидрометаллургии и преимущественно может быть использовано при интенсификации скорости фильтрации каолиновых суспензий, сгущении золотосодержащих рудных пульп, при создании искусственной структуры почв. Изобретение позволяет снизить температуру проведения процесса и улучшить свойства полиэлектролита за счет того, что полимеризацию проводят при 15-23°С при мольных соотношениях акриловых кислот и углекислого аммония (1-4): 1 в присутствии столярного клея в качестве соинициатора, причем перекись водорода вводят в количестве 0.1-1,0 мас.%, а столярный клей в количестве 0,7-2,0% по отношению к весу кислоты. 2 табл.