Способ получения флокулянта Советский патент 1982 года по МПК C08F8/28 C08F8/32 C08F220/56 

54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЛОКУЛЯНТА

Изобретение относится к производству флокулянтов, применяемых для очистки сточных вод и обработки осадков, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях, промышленности, там, где образуются сточные воды, содержащие загрязнения в виде мелкодисперсных частиц, и осадки, подлежащие сгущению и обезвоживанию.

Известен способ получения флркулянта взаимодействием полиакриламида,. формальдегида и мочевины в водной среде 1.

Однако этот флокулянт обладает недостаточной флокулирующей способностью при получении его из технических растворов полиакриламида с высоким содержанием минеральных солей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения флокулянта взаимодействием диспергированного в растворителе полимера с формальдегидом и диметиламином С 2 .

В качестве диспергированного в растворителе полимера используют суспендированный в смеси воды с органи- I

ческим растворителем карбоксамидный полимер.

Способ осуществляют при мольном соотношении полимера, формальдегида и диметиламина соответственно, равном 1:(0,1-1):(0,1-1) при 20-50°С 2.

Способ включает следующие стадии:

Недостатками зтого способа являются малая эффективность флокулянта при получении его из технических растворов полиакриламида, а также сложность процесса (его многостадийность) и большой расход реагентов.

Целью изобретения является повышение эффективности флокулянта, упрощение процесса и сокращение расхода реагентов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения флокулянта взаимодействием диспергированного в растворителе полимера с

формальдегидом и диметиламином, в качестве диспергированного в растворителе полимера испольэ1ют технические растворы полиакриламида в воде, содержащие минеральные соли с концентрацией 0,5-20 вес.%, взаимодейст вие проводят при мольном соотношении полиакриламида, формальдегида и диметиламина, равном соответственно 1:(1,1-5,2)(1,9-6 ,0) , причем снача-си -сн-

CONW (,ПА/А) где ПАА - полиакриламид; М-ПАА - N-метилолполиакриламид или М-оксиметилиррванный полиакриламид; АМ-ПАА - аминометилированный полиакриламид или N-диметиламинометилполиакриламид, или катионныйфлокулянт. Получение катионного флокулянта (КФ) из бессолевого полиакриламида и эффективность его действия даны в табл. 1. В табл. 2 - получение КФ из полиакриламида в присутствии Солей и эффективность его действия.. Из экспериментальных данных табл. 1 и 2 видно, что отклонение условий получения флокулянта от опти мальных приводит к понижению его активных свойств. Анализ продуктов полимераналогичных превращений полиакриламида (ПАА) показал, что при синтезе катионного флокулянта протекают реакции взаимодействия функциональных групп полиме ра с низиомолекулярными соединениями В набухших полимерах скорость диффузии реагирующих веществ значительно меньше скорости реакции низкомолекулярных веществ, поэтому процессы химических превращений в таких полимерах протекают медленнее и равновес ное состояние при этом часто смещает ся, сопровождаясь уменьшением степени превращения полимера. Для повышения степени модификации полиакриламида в N-диметиламинометил полиакриламид для бессолевых систем было установлено оптимальное мольное соотношение ПАА:формальдегид:диметил амин 1:1,1:1,9 . На искусственной смеси, моделирую щей условия синтеза катионного флокулянта, было показано, что с увеличением концентрации солей мольное со отношение для синтеза катионного фло кулянта с заданными свойствами возла осуществляют взаимодействие поли акриламида с формальдегидом в тече- : ние 1 ч при 65-75°С и рН 9,0-9,5, а затем осуществляют взаимодействие полученных продуктов с диметиламином в течение 30 мин при б5-75 С и рН 9,7-10,2.

Основная реакция получения флокулянта по предлагаемому способу;

(А1Л-ПАА)

ICHjia растает и при концентрации солей до 20% составляет ПАА:СНг1О:диметиламин 1:5,2:6. При этом по физико-химическим , свойствам катионный флокулянт, полученный в присутствии солей, активнее флокулянта, полученного из бессолевых растворов . Для получения активного катионного флокулянта из бессолевых растворов полиакриламида катионный флокулянт необходимо обработать сильной кислотой до рН 2,5-3 (что равносильно введению солей), чтобы получить протонизированные группы. В этом случае ионы водорОДа играют роль катализатора. . . При получении катионного флокулянта в присутствии солей наблюдается высокая степень Превращения в реакции диметиламинирования оксиметилированного ПАА, а диметиламинированный полиакриламид обнаруживает свойства высокомолекулярного катионного полиэлектролита. Б этом случае наличие солей и щелочного катализатора способствует- прототропному процессу и нуклеофильной атаке карбонила на 1 стадии - метилолирования. При этом глубина метилолирования в указанных условиях осуществляется в системе без солей на 90-95%, в присутствии солей - на 97-98 мол.%. От протекания первой стадии реакции зависит активность конечного продукта - N-диметиламинометилполиакриламидд, так как при полном диметиламинировании химическому превращению в катионные группы - V U( подвергают только 75% трех оксимети-;. лированных групп. Отсюда понятно, что меньшее содержание катионных групп приводит к понижению катионной активности флокулянта.

Согласно предлагаемому способу, кроме аминоалкилирующих реагентов, участвующих в реакции, никаких других

реагентов не применяется, в то время, как согласно известному способу обязательно применение органических раст ворителей:ацетона, спиртов, ацетонитрила, диоксана, метил-, этилделлозольвов и их смесей. Количество органического растворителя в реакционной смеси по известному способу доходит до 60%, не считая обязательного расхода растворителя для промывки полимера.

Согласно предлагаемому способу по, сравнению .с известным исключаются энергоемкие стадии суспендирования, фильтрации, промывки и сушки полимера.

Пример 1. В реактор загружают 13,6 кг 7%-ного технического геля ПЛА, содержащего 20% минеральных солей и 66,3 кг воды. Включают мешалку и обогрев реактора. После раствохрения ПАА и повышения температуры до 70°С к раствору добавляют 7,4 кг 25%-ного водного раствора едкой щелочи и устанавливают рН 9,2. Затем в реактор .загружают 2,1 кг формальдегида в виде параформа и при перемешивании выдерживают смесь в течение 1 ч. К полученному оксиметилированному ПАА добавляют 10,6 кг 33%-ного водного раствора диметиламина, устанавливаю.т рН 10,0 и реакционную смесь вы-, держивают при перемешивании еще в течение 30 мин. Полученный раствор катионного полиакриламида охлаждают до и используют в качестве флокулянта.

Пример 2.В реактор загружают 1,2 кг порошкообразного 80%-ного технического полиакриламида, содержащего 0,5% минеральных солей и 93,9 кг воды, перемешивают до полного, растворения и повышают температуру раствора до 70°С. К полученному раствору ПАА добавляют 0,1 кг 25%-ного водного раствора едкой щелочи, устанавливают рН 9,0 и загружают 2,9 кг формальдегида в рияе 37%-ного раствора и при перемешивании выдерживают смесь в течение 1 ч. Затем в.водят1,9 кг диметиламина в виде газа из баллона, устанавливают рН 10,2 и реакционную смесь выдерживают при перемешивании в течение 30 мин. Полученный раствор катионного полиакриламида охлаждают до 25°С и используют в качестве .флокулянта.

Пример 3.3 реактор загружа ют 20,4 кг 7%-ного технического геля ПАА, содержащего 12% минеральныхсолей и 65,8 кг воды, перемешивают до полного растворения и повышают температуру раствора до 70°С. К раствору ПАА добавляют 6,8 кг 25%-ного водног раствора едкого натра, устанавливают рН 9,2. в реактор загружают 2,5 кг формальдегида в виде параформа и перемешивают смесь в течение 1ч.

К полученному раствору оксимё-. тилированного ПАА добавляют 4,5 кг газообразного диметиламина, устанавливают рН 10.и реакционную смесь выдерживают в течение 30 мин. Полученный раствор катионного полиакриламида охлаждают, до 25°С и используют в качестве флокулянта.

Сравнительные данные по определению скорости осаждения агрегированных частиц и 2%-ной. дисперсии каолич на при рН 4,4 в зависимости от дозы предлагаемого и известного полимера с применением 100-миллиметровой градуированной трубки приведены в табл. 3.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа по сравнению с известным, применяемым в промышленности, показана в табл. 4 и 5.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность флокулянта, упростить процесс его получения и сократить расход реагентов.

л

СГ|

т I

п I «л

(Tl

о

о

. о

п

п

о

о ад

V0

Ю1Л

г гII

1Л1Л

VDVO

1Я

in г I.

г- I in in

UJ

r-t r r-l о

in о

in

о

к

S

и о с; о .

VO

in in

ro

л

с

CN rr

о (d

00

s; н с

о

V

VO ГО

CM -

Ш1Л

1Г)

(Л

1Л CTi

ю

ел I ел

о

Ol

(Л

СПСП

ел I

II

I

I

СПОЧ

01

(Tl

tTl CTv ел

о

о т

о гм

о т

о

о

о

о

п

fO

го

п

п

о

о

о

о

о

о

о

о

Г1

VO

го

VO

VO

VD

VO

ю

1Л

о

in г

1Л

1Л

1Л1Л

CN

г- I

г I

оо

1C

1

II

1 оо

ш

(О

1Л

1Л VO

Ш1Л

1Л

VD

LO

со

ч

О1О

о

in r

Cvl

inin

in r I in

in

in r I

in r CO

r

I

I о

II

I in

I

00

inin

in

in VO

CO

in

ШVX

lO

U3

VO

CTi

cr

тН rT-

I-t

in

in о

in о

in о

in о

in о

о

V0CM

CN

lO

о in

VD

rl

VO

in

in

u-i

in

in

in .

00

ГО т

СУ1

fO

in ro

m

CN

ro 4

ГО

ro

4 4ro

о

VO ГО

f-

VO n

CO (N

VO

го

ro

n

(N

N

о

О

i-H

T

I rI

I

in

r

in

O

in y

I

c I n

04

in

1

T

Ti

о

о го

о

n

n

О

о

о

VO

VO

VO

inin

in

r

II

I

inin

in

VO

inin

in

I--I

II

I

inin

in

VOVO

VO

J

0

л

ъ

ri I e

o I о

О

о n

(П

о

VO

1Л

г- I

1Г) VO

in г

1Л

г

in

tn

VO

VO

о

CM

к s a о

c;

VO N

о .

s

X

a

i

IN

s;

H

с

о

in

in

1Л

vn

1Л

ъ

ел

л

Ol

СП

(Л

Ol

cri

I

I

I л

I ел

I и

I а

0

о

Ti

о

о

о

о

о

о

п

го

fO

го

го

п

о

о

о

о

о

о

го

оч

VO

V

VO

in

о

in rCN 00

in r

in r- I in

in r- I

rло

I

I

I о

in

со in

in

in

in

CO

VD

VD

VO

VO

VO

(N 00

inin

inin

in r- I

in vp

r Г-II

I о

I1

inin

CO

inin

in

in VO

00

VOVO

in

VOVO

VO

о

о

о

о

о гм

о гм

tN

CN

(N

CM

in in

in in

ш «

in

in in

in

VO

VO

СП го

TiVO

rr

« ro

4со «п

тН 00

-

CO

CO

VO ГЧ

го

ГО

fO

О

о

о

о on

о

о

n

п

m

о

О V

о vo

о

о

vo

vo

о

ю t

I in

VO

in I-

I in.

«5

О

о

о см

О ГМ

in

tM

Cv

fN

08 О. Ш

I

H

о nj

rn n

S

o. о

Л

о

Ф

с

X Ш

4

0 и

Ш S

« О h 0)

ч о с п

n m

ж

г гч

fO

о. п

ю 3 о

Ш г (П П5 О.

S S

(и

ц а

и я о о О О

о

о с я

CQ

m

N

Количество образующегося нефтешлама,

Доза добавленного полимера при одинаковой скорости осаждения шлама, ;

г/м кг/т

Количество сгущенного нефтешлама ,

Годовой экономический эффект, руб.

Таблица

315360

315360

1

946,08 315,36

49120

52560

Табли.ца5

17838,03 Формула изобретения Способ получения флокулянта взаимодействием диспергированного в растворителе полимера с формальдегидом и диметиламином, отличающийся тем, что, с целью повьаиения эффективности флокулянта, упроще ния процесса и сокращения расхода реагентов, в качестве диспергированного в растворителе полимера используют технические раство полиакриламида в воде, содержащие минеральные соли с концентрацией 0,5-20 вес. взаимодействие проводят при мольном соотнодении полиакриламида, формальдегида и диметиламина, равном соотве с венно It(1,1-5,2):(1,9-6,0), причем сначала осуществляют взаимодействие полиакриламида с формальдегидом в течение 1 ч при 65-75 С и рН 90-9,5, а затем осуществляют взаимодействие полученного продукта с диметиламином в течение 30 мин при 65-75с и рН 9,7-10,2. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 647255, кл. С 02 В 1/20, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР 511016, кл. С.08 F 8/30, 1973 (прототип) .