способ получения водного раствора полимерного катионного флокулянта

Формула изобретения

Способ получения водного раствора полимерного катионного флокулянта растворением его концентрированного водного геля, отличающийся тем, что водный гель поли-N,N,N,N-триметилметакрилоилоксиэтиламмоний метилсульфата растворяют в ацетатном буферном растворе с рН 4,5 6,0.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к физической химии полимеров, точнее к способу растворения геля высокомолекулярного флокулянта такого, как поли-N, N, N, N-триметилметакрилоилоксиэтиламмоний метилсульфат.

Предложение может найти широкое использование при получении водных растворов полимерных флокулянтов, эффективных при очистке сточных вод различного происхождения.

Водорастворимый поли-N, N, N, N-триметилметакрилоилокоиэтиламмоний метилсульфата /1/ общей формулы мономерного звена

,

где

n=(5,1 10,3)10⁴ c MM (14,5 29,2)10⁶.

Водорастворимый поли-N, N, N, N-триметилметакрилоилоксиэтиламмоний метилсульфат получают радикальной полимеризацией кристаллического метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфата в водном растворе при концентрации мономера 20-67 мас. в атмосфере инертного газа при 10-50^oС в присутствии редокси-инициирующей системы, содержащей ион Co(III)-аминокислоту. Концентрация ионов Co(III) 0,0003-0,00136 моль/л. Концентрация аминокислоты 0,0015-0,15 моль/л. Аминокислоту выбирают из ряда, включающего глицин, альфа- и бета-аланин, гистидин, диаминоуксусную кислоту. Получаемый целевой полимер имеет молекулярную массу не менее 13 млн Д.

Конечным продуктом синтеза является полимерный водный гель с концентрацией основного полимерного вещества от 40 до 75,6 мас.

Для практического использования известного полимера в качестве флокулянта концентрированный гель растворяют в воде и получают растворы с концентрацией полимера 0,1 10,0 мас.

Растворение геля с сохранением характеристической вязкости полимера - процесс длительный. Сначала гель набухает в течение 1-3 суток, а затем набухший гель медленно перемешивают (8-10 об/мин) еще в течение 8 10 суток при 20-25^oC. Увеличение интенсивности перемешивания или повышение температуры с целью ускорения растворения приводят к резкому снижению характеристической вязкости и флокулирующей способности полимера. Кроме того, разбавленные водные растворы полимерного флокулянта, получаемые даже в мягких условиях, термически и механически нестабильны, что ограничивает области и условия их практического использования.

Задачей изобретения является получение водных растворов полимерного флокулянта с повышенной термомеханической устойчивостью.

Эта задача решается способом получения водного раствора полимерного флокулянта, в соответствии с которым полимерный гель растворяют при 20 - 25^oC в одном ацетатном буферном растворе при pH 4,5 6,0 и при следующих соотношения компонентов, мас. ч.

Полимерный гель (в расчете на сухое вещество) 1,0

Ацетат натрия 0,01 0,06

Уксусная кислота 0,016 0,10

Вода 8,84 999,0

Заявленным решением удовлетворена давно существующая потребность стабилизации водных растворов высокомолекулярных флокулянтов, которые чрезвычайно легко подвергаются деструкции в водных растворах, что сопровождается снижением молекулярной массы (MM) и ухудшением флокулирующей способности.

Пример 1 (контрольный). 2 г 50%-ного водного геля поли-N, N, N, N-триметилметакрилоилоксиэтиламмоний метилсульфата добавляют в такое количество воды, чтобы общий объем составил 500 мл, и выдерживают 24 ч для набухания. Затем в течение 11 суток при комнатной температуре ведут перемешивание со скоростью 8-10 об/мин при комнатной температуре до получения истинного раствора (по визуальной оценке отсутствия неоднородности).

Характеристическая вязкость полимера в полученном растворе []=6,1 дл/г (ММ 14,310⁶) в 1 н. водном растворе ПаПО₃.

Пример 2. К 2 г 50%-ного водного геля поли-N, N, N, N- триметилметакрилоилоксиэтиламмоний метилсульфата добавляют 498 мл ацетатного буферного раствора, содержащего 60 мг уксуснокислого натрия и 100 мг уксусной кислоты, с pH 5,5. Растворение геля проводят в условиях примера 1.

Примеры 3-11 проведены в условиях примера 2, но с вариацией концентраций геля и ингредиентов буферного раствора все данные представлены в таблице.

Стабильность полученных полимерных растворов проверяют при различных температурах и скоростях перемешивания. Перемешивание осуществляют циркуляцией раствора полимера через центробежный насос ультратермостата типа ПВЕ со скоростью 8 л/мин при 20^oC (800 об/мин, диаметр пропеллерной мешалки 2,5 см).