автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.06, диссертация на тему:Флокулянты на основе сополимеров N-триметиламмонийэтилметакрилата метилсульфата с акрилонитрилом

САНКТ-петербургский технологический институт

Вд правах рукописи

К/юпова. Тдтовна Йрьевна

<Р Л СКУЛ ЯН ТЫ НА ОСНОВЕ СОПСЛ. ¡ЕРОВ М-ТРИМЕТИПАМПОНИЯЭТИ'ЛМЕТАКРИПАТА ' МЕТИЛСУЛЬФАТА С ЙКРЧЛОНИТРИЛОМ '

тециа/1 »масть OS.17.Oi» - тюхнолбгия и переработка пластмасс и

«:тек/тпл ас тиков

Автор»*®" * т диссертации на соискание уч< за степени . кандидата твкмичоских наук

Санкт-Петербург 1992

Г- 2 - *

Рльога выполнен*, в малом научно-производственном npcqnpui "^rta^atCH'V .; Волжский) и .Санкт-Петербургском техмологиче! ¿чстигуте,' ■ ',-f . - '

ау uto руководитель, ; •• •

Зап/тужкнкма деятеле науки и техники F'OPCF •доктор химических наук , ^ ' •

npafercccp У , .' • Николаев Анатолий Федоров

Научила консультант . • ' ' * '

г.лнаидит кимичас» >¡ «ayie- . .Гнаток Петр Павлович

• < Официальные оппоненты.'

. Дан тер технических nsytíi. профессор Ммлиакдйов Сурвн .Саркис

Кандидат киюичвекик -'наун' ' ' Роввмвврг' Map'ti Эдуардов

. 1 ■ - Ведущее предприятие "•.' />-

Индечсрна-^строитвлвноЛ институт , г . Санкт-Пггepñypr

Защита состоится " & » ■ ШЯ 1992 года в 14 nacos

iiüc:«n*>iuu Cr.euuáfliuupoaAMHaro Совет* Д Ú63.25.08 при Санкт-П*

вургепоч ге/нолегцче'ском институт* ÍJ96013,'. г.Санкг-Пвтер£

Московский пр., 26) . .

С езчг.г^ртацией можна о*накомитьсп » библиотеке Санкт-П« byprtiKoro г ехнологичвекого института.

Пт»1 i и намечания в одном экземпляр», юееремные repBoeoí чатю, просим напрввллт • по адресу» 1<?В013, г.Санкт-Петер! MocKafскип пр., 26, Ученый Совет.

Ригпре<|>орат разослан " ^ «&*\p¡¿ьиА^чЧТ. г.

Учеммо секретер»

Сгч-ии*ли»ироаан11ого Соеита л

е.анснщат химических наук /¡/\ Н.И.Дубакина

X. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

* il i лкту«л1внрстк.пдс0лснм

w настоят«« время экологическое состояние промышленного производства ■ нашей стране подошла к критическому уровня. Это' ' выавано огромный яааогк. лейлениен, в результате которого миллион кубометров чистой води превращайте я ■ так называемые "загрязненные стоки" и ваз достаточно эффективной очистки поступает а водоемы. Природная система очистки настолько перегружена, что недалеко до акологической катастрофы. Решение этой сложной и ' жизненно захмой проблемы связывается с применением флакуляигся. Они - водорастворимое

высокомолекулярные полимер« самостоятельно и пи е сочетании с минеральными коагулянтами способстаумт интенсификации процессов водоочистки' - флокуляиии, осаждения и меканичес -.кого абезаг-*мвания осадков, пазволямт рационально реиить «опрос

комплексной переработки минерального сырья.

Несмотря на то, что сейчас накоплен значительный опыт

приме ания разнообразным синтетических tfr. -улянтов, сЭш«е потребление им а 20 рах миоса, чем природных еешес-ч. Наиболее широко а промышленности применяется то ли«, »рилами дмы» соединения, которые чаще acero являйте я амфотерными либо хини по. шлактролитами. Из "атиомиых лучше изучены Сильмоосноемые полимары со сравнительно ниакоЛ степень» полимеризации.

Повышенный интерес а атом плане представлямт катионные полимерные флокулянты но основа амимаалкиловых «фиров (мат> акриловой кислоты и им солай, саязаммый с доступность!«, малой токсичность» и высокой реакционной сг соеЗмосты* исходник мономеров.

•локулянт, помимо основных физико-химических свойств, должен обладать ряд -м специфических свойств! /стой шесть» растворов при хранении, к действии турбулентных потоков, к изменение температуры и др.

Лоятону представляет определенный интерес использовать

„качестве второго сомономер» акрнлонитри л, как достаточ»-

•»мвгый и доступный про./кт, придающий сополимеру ионик

свойства. Т*исин оврааом, ■ работа решав-™ актуальная *ад&<-

по согдан.1» технологии . синтеза нового флокулянта на <3*1

доступного отечественного сырья.

1й 2.Паль раСоты '

.'•,У , Соэдамие танналогии ч синтеза аысокоиолекулгрно!

■од^астоориного сополимера на' основе четвертичной со;

•мимоалкилакрмлат*>; и акрилоиитрила, который мая. г. бы-

исноль»аван с достаточным аффектом « качестве флокулямтов д^

.¿••нсткя сточным шов и оЛезеоживания осадков. н<н ими ,

'-.,.• Теоретически, и. акспериг чтально обоснована еоэможиос гимтааа- водорастворимого сополимере на основе четвертичн! соли . «г» Аумсилакрилата (ДМАЗМ.ДМС) и «крилонитрйла <АН) ■одной среде е присутствии радикального водорастворимо иннииагсра.

Установлено, что дл* Л разработанный сополимер

молекулярная масса является одной иа основник характеристи

определяющих возможность их использования в проиесс

водоочистки, и она зависит от состава исходной снес

концентрации инициатора и сомоноивров а водной фазе при

полу- чии, и должна составлять 2-4 млн.

Проиесс ' сололииаризиии <по дань

никрокалориметрического пагода) проходит е выделением теп

.34,3 кйж- мол* , при содержании АН 90 нал.У,. Скорость ревки

I ' ' '

/ сополимвривеиии вовр«стает с увеличением ДМАЗП ДМС

_ /

/.' реакционной смеси. .

/У Сополимеры характеризуются температурой стекловат

/'' ' '

, 110-120* С и началом разложения 263*С. Для гомополимера ДМ*

ДМС шги величины на 20-30* С ниже. Энергии актива!.

термического рааложения сополимеров составляют 30-72 кДх-мш

Показано, что полиалектролитныа свойства сополимеров

оправляются и* составом и перестает проявляться ¡при

содержании ДМАЗМ ' ДСС меньше 30 нол.Я. Выделено, что

гидродинамическое гюввпение сополимеров иаисит от содержания

моногенных групп, еяакоегь' водным раствора» практически не

«»меняется как при хранении* S 10 суток, тай ^и' при

турбулентном поток* ■ пределах 10 - 60 об-с4 .

Установлено, что наилучшие рлокулируииж* свойства

сополимеров наблюдается при содержании 90 г- 30 мол.К ДМАЭг!

AMC, и концентрация от О,1 до 3,С кг на 1 т «одной суспенэин,

• »»аисимости от прировы суспензии, обеспечивает <»9ф»кти»нум

^локуляцш» самим ра»нообра»ным rt .-ерогеммых систем. -

l.*.np«KTH4gCK«f Ц<ННР6Т% ИССДУДОТДИИЯ I

Разработана, и внедрена • опытном йене теми'тоги*

получения высокомолекулярного водорастворимого сополимера на

основе четвертичной соли ДМАЗМ и акрилонитрила.

Ревультаты проведенных исследований испольяованы а

опытной праиэеодстве МНПП "MOKATOH". За период 19ЭР-1990

гг. йаработаиа опытная партия фл улянта в количестве 7,7 т,

отличаюааяся относительно высокой молекулярной. массой и

хороши! ;и фи»ико-химическими с-->йств«ми. ' • 5'-'

Данный сополимер испытан на '* ..зетлояросом

белково-витаминнои комбинате Волгоградской области в качестве

щу. .<улянтв для еыаелени <5;.ом*ссы микроорганиамав ив

культуральнеА жидкости, в ПО "АПАТИТ* (г.Кироеск, Мурманской

Ьбласти) - в качеств* ваиенитвля ^локгулянта ВПК-402 при

осветлении сливов хвоетокраннлищ, - ДНО»-1, при очистке вод

предприятий по производству минеральных удобрений.

На Архангельском иелл*ло»но~бумахном комбинате в

качестве /держателя »»вешенных яешеста в & 'чахлом полотне. При

обеяяажиаании осадков сточных вод (авробно-стабилиэироеанна*

уплотненная смесь, вклячамщая промстоки 70 X и хо»,стоки 30 Х>

в г.Твери ..а очистным сооружениях.

•локулянт по ревультатам испытаний рекомендован к

промышленному выпуску.

Xа Я.Дпвайжция .ааОогм

. Материалы диссертации отражены • 2-х авторски сеиюат*. ^етваи, ^ тезисах докладов и информационном листке < е»у,.„таты равоты докладывались на VIII Всесоюзной м«уч и конференции "Синтв» и исследование оффвктканости химикатов дл полимерных- материалов" <г,Тамбов, 1986 г.), на V областно> научно-технической конференции молодым ученых и специалисте! (л.Тамбов, 1988 г.), на IX всесоюзной научно-техническо! кон. .ренции "Синтаа и исследование эффективности химикатов ал полимерных материалов" (г.Тамбов, 1990 г. >', на Вс -оюзно конференции "Коагулянты и флокулянты в очистке природных I .сочных, вод* <г.Одесса, 1988 г.>, на научно-тшхмичиесо конференции "Азотосодвржлшиа г;лиэлектролиты" (г.Екатеринбург 1989 г,К

Диссертации состоит ив введения, 7 разделов выводов списка литературы и приложений, содержит {53 стреми машинописного текста, 33 рисунка 25 таблиц.

2- РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СИНТЕЗА СОПОЛИМЕРОВ М-ТРИМЕТИЛАММОНИИЗТИЛМЕТАКРНЯАТА ИЕТИЛСУЛЫ&АТА С АКРНПОНИТРИЛОМ

2.У.Вдиинис. .тсинолог .ичвекии гнщвнвтваа сапялипадцудмин на мдлвкулярнц« нар.«нати?истикп, сяпялинтррш

Ге инологические параметры проведения процесс

сополимаризации, такие как состав исходной смеси еомономерое

концентрация сомономероа и инициатора а воде, температур

реакции, оказывают существенное влияние на молекулярны

характеристики сополимеров.

Анализ экспериментальных данных, полученны-, при изучени

закомома-рносгей реакции соп^лимвризаиим Л МАЗИ • ДМС с АН

водной фаза в присутствии персульфата аммония показывает, чт

сополимеры с наибольшей молекулярной массой могут быть

по /чены при температура 35* С, концентрации' иниииатор?

-3 - -1

<1,3-2 3) • 10 молЗД ,сомономвроо вола 3,17 моли <80 '/. масс.).

соотношении ДМАЗМ • ДИС с АН, равном <90-90)-<10-50),

Молокулярны» масс« обраэиоэ меняются о проделан <2,3-5,3)•10*

и умен1 чаются при уввличгнми сояорязни* АН а сополимере.

Состав мономчров в исходной реакционной с маги намйцяьил -м

образом влияет ил состав образующегося сополимера ДМАЗМ-ДМС с

АН <табл. 1).

тдблииа 1

Зависимость состава сополимера, выхода •• предельного числе зягкссти ЦЗ от состааа смеси мот- меро^ при времени стопо-лннариваиии 3 ч

Содержания ДНйЗМ' •ДМС,. мол. 7.1 Выход it^J, алг^в 2hi Раствори-

---------------------- СПЛ, 1 растворе 1 мость -

a исходной i в С П Л г % iN«Cl при i ваае

смяси i í «23- С i

33,23 &7.23 31,30 2, 10 Р

49,0) 23, 10 1, 18 Р

.2,32 43,96 24, С 1,00 Р

7,36 30,24 12,30 0,70 Р

. 3,01 D, 12 11,00 0,26 ПР

3,39 4,07 4,10 - НР

0,67 3, 33 2,10 НР

С уэолмчехиям соавриан> АН а исходной смеси <коа СИЛ и aro молекулярная месса снижаются. Растворимость СПЛ также яагчеит от ик состава. При сс »ргьянии ДМАЭМ-ЯМС мэньш» 30 мал.% сополимар перестает раствориться а вода. При всех кэниантреиияк мономероа э исходной смеси и при выходе СПЯ н»иа» ЗОЯ СПЛ обогашены ДНАЗМ-ДМС, что соисетальстеует а его более высокой реакционной способности по сравнению с АН.

а.Я.Кингетмчтаоси» и тявмичаски» свойстия Микрокалориметрическим методом (кондуктивныЯ калориметр fía льве) изучена кинетика соггалимаризаиии мономеров. Установлено. что пр ц»сс является стадийным, ¿.ключа..лии с»» области - эндосбласть (Í =0-100 с) , гчвотй-рническу» область при времени <*С) больше 100 с. В окэатврн.-.ч^ск-п:'1. -*1аети

е .

наблюдается coa максимума! при "Г/ -200 с и М--0.4Я Вт •мол"', и

1i«720 ; с ;'й М«0,В 8т- мол"' . При болыи<5 3J0 с наблилаатс!

нанагсдано» снижение имтемс щности тепловыделения, которое не

■ прекращается , лак» по истечении 7 часов npouOL.i

cono-линерииаиии. В cen.su с отин представляло интэрр;

определить кинетмчвекио и тормакгинетичеекгиа п«раиэтр<

составлявший стеаии промессе. С ¡»той цель» Ды/un прсиааен;

(¿йрййатка окспери антальмык денник D координатах,линеаривугеши!

тврн01син»тичес>сис уравнения пэроогв и второго порвала.

Кинатиив ондопроиессо описывается уравнениям «грвап

ЛЭрЯДКа! ;' -

1 injwi« Í.50 -С «¡Й2С

. До ; ^ мвн*цсз Í2Ó0 с тор, .окимэтике но апроксииирувтея m

урвоиамисм: персого порядке, ни уравнением второго napfiaice, мо при ; <5зл»ь>е 12000 с и во прекращения калорммотомчисхоп оп«4те (4200С г) тармопраиесс ¡¡ороао описыаастсп урпоманкс

ВТОРОГО ПОрКДКЛ» '■,'.'

¡Ы|" 1,33 - 2,2-10*1 Етч

О првдпо-иакаиии, что при дальнейшей протекания проыгссв спутать na ого завершений, сохраняется второй порядок расе* ■ тана твшюеыдолвииа проиосса от 24000 с ао вн вавершенмя, т. е. ев Ч » « по уармуго!

со

St Г ot

f " ' .

4« <a+blj* VÍO i,35-2,2-10*+(2,2-10*^ >e

И 24,2 кйк-нол."'| ОЙшео тепловыделение в интервал? от 100 с до 42GOO

находится графическим интегрированием »аеиеимости w •> fCC) и

«й ?но равным 10,1 к1ж • мо/Г' . Таким образом, г,<3шсе

гег»лов -деление составляет 34,3 кДк-мол"'.

Известно, что одной и» важнейших характеристик дмйаго

толнмара являятся его поведение при нагревании. Зто поэаоливт

оценить устойчивость к хр .нени», растаореми» при нагревании и

к 0084,! . .ствик» высоких температур, в тон числе при переработке

о иэдэлия. Тгрногравинэтричоосиа исследования аСрашав

позволили установить следующее! моионвр ДМАЭМ-ДМС плавитея при

80* С, полимвриэуотся <акз1пик при НО'С) и разлагается при 270"

С. Гомополимвр имвэт темпоратуру ствкл-юанип 103°С. Введение ч

полимэр акрилонитркла 20, 37, 31,70 иол.X приводит к позышоним

Тс по 110-120*С и температуры рааиягчения до 290"С..

По данным 'ТГ, ДТГ и-ДТА потеря -массы сспзлимзров, ген

числя за .счет разложения, происходит в пять стадий с

томпературами максимальный скоростой проаоссоэ на казшой

стадии *?0, 310~319, ЗоО, 333 430"С с завершениям полного

рмвлокрния во 200'С.

Таким сбравсм, окспэр«мвмтвл..иыв данные свидетельствуют

О тон, что сополимеры ДМАЗМ • ДМС и АН обладают достаточно

высокой теплоетсЯкость* Гс 110-120® С) • Хорошей

тэрмсстейксстыо (начало октиоиаго раалсвсаниа -'2АЭ*С>. Энергии

«ктчоаиии т«,гн-мчаского раэложе «я сополимеров лежат- э

интервала <30-72) кДя • моя."' . Это свидетельствует ой

устойчивости сополкмяроэ I« нагревания, в том числе и при

растворении о вода а случае получения водных растворов

флокулянтоз

2.3.апакостмыв соойстаа еэодных растворов

Сополуачвров ДМАЗМ-ДПС и АН Отмечено, что зависимость приведенной вя»кости

свежеприготовленных ¡растворов сополимаро» ЛМАЗМ-акриламиа от

кониемтрацич имаат ви кривой с положительным или ^улавь.!

««кланом. Палиалектралитмы» сьайстеа сополимвроа АН и ДМА2 ДМС при ' различием содержании АН ив изучены. В интсроа/ 'коми<-нтр*иий 0,0023-0,035 г . дл"' приведенная о яг «ост ;«ОГ»ел«мвроэ с 20 мол. X АН-эаэ'ньев ивмвнввтея по кривой максимумом (рис.1>. Увеличение содержания о сополимер

ДН'Явенийе

с -I £ ~~ 4 5 <М0*г-дл

Рис.1. Концьгнтрлцивммдв зивисинс-ть числа вязкости водных раствора* сополима^в ДМАЗМ-ДМС и АН. Содержание Д^жвомеев^мол. X« 1 - 20) 2 - 37| 3 - 70.

«о 37,0 мол.Х ославляет поливлектролитный аффект, л прс соаврз&емии АМ-ав»мьй5 70,0 но л. 54 поливлектролитний аффект нг про«1- цвете*., Поскольку исс/юдуеиие соли четвертичного оммени» представляют собой сильные полиэлектролиты, то изменен/« степени им диссоциации при разб««л»|иии но происходит. Пру определенной концентрации растворители рзбумениа клубка достиг »от насыиокив, а ввтем начинаит преобладать аффект ралваоления. Следует таккда указать, что о литер« ура оЗсукдвно причины появления максиму-«» на концентрационных кривых приведенной вязкости полимеров, но связанны® • с полиалактролитмыми свойствами! распад при разбавлении

ассоииатоа макромолекул, сольватация.

Приведенная аязкость водных растворов сополимера АН и

ДМАЗМ ' ДМС с 00-90 У.-ным содержанием АНавоныв'вуменьшавтся при

разбсвлшнии и полиэлгхтролитный эффект не проявляйте*.

Таким обрлюм, по мере увеличения содержании

нэионогочнмн групп о сополимеро иэмэмвотся характер

концентрационной »авиачасти приведенной ппакости водный

р®створов. При атом еуа-гастзениая ролы лринаялгкнт гидрофобным

взаимодействиям, которыо могут призссти к кооперативным

конформациомним преяраидамийп . и обрааосени« бэлео плотным

Клубков. Мокио ожидать, что уэзлнчеииз содержания ЛНзпёнь'в'впв

60 мол.* способствует усапчченко вщяо и «олных растворов

рс j' 1ствиэ умзнычзнип плотности оярядп млкрамолг!кул,

умой*нения ионной сияй ¡1 специфического СЗКЕ1ИВНИЯ

протиэоионов.

Впакость вогн..(я рлстоороз сополимграе с <20-70) %-мым

содержаниям АМ-ЬзвньйаГ при, (тоицентргцки растпора . 0,02 гкпл*

остаатся неивм^нной га течения восьми с yvmc. Уменьшение вязкости

на 0 X начинается спузтп 10 суток. * Измлнэнио алзкостн оо

времени нт преоышвзт 3-10 Я и мчло зависит от коняпнтраиии

полимщра и его состава. Стмосито/л.мэ» умякыиамиэ вязкости,

измэромноа с добавкой соли NaCI, теске нэ праоьтиг.от 10 %

(рис.2). Для веди«« рветяореп гомополимвра . оигкость

окавизаатия устойчиаой на начальной стгдки кргнзмип. Тем не .

менее чгрэ» пять суток, унгньвениа ■ опткасти, мам&рянноа а

водносолввом раствори <10 X МяС1), еествэлязт примерно 20 К.

Изучение поавдгания воем»* ргстрорсэ сополимэро С

содержаниям Л(4-3»«нШП1 до 90 ?i -юквгало, что ппекость водный

растворов такжо сохраняется ивмгмемиой в течение трох-посьмм

\

суток, т. в. на кимвтичяеких кривей* атсутствуот начальная

стадия быстрого уменьшения с явности, хоректс-рная для ооеннн

растворов полиакриламиаа и ого сополимороа,

Поямо продполоиить, что одной ив причин стабильности

.0 < , л 4 « S -10 • <С,СУ

Рис.2. Зависимость числа оявности раствора с^аолимэра содержащего 97,1 мол. X АН (1) от ерви^и хранения (2). Гомополинвр ДМАЗМ-ДМС. Концентрация ; растворе 0,2 г. вл~* .

растеороа - сополимеров - ДМДЗМ • ДНС и АН -связана с болыои»

содержанием катионних ввекьеэ. С другой сторона, стайильиост»

йодный * рсствороо {;ололине>роо £КАЭМ • ДМС и АН мохсно сЬявати ct

, етайилийируйиим ' влиянием АН^аввчьва, на ■ акриловь, езенья.

Эыекеэана предположение, что оффект стабилияацни обуслоала»

обризом вэяниквйших радикалов. Ориентация и дефорнаци!

'м<и'?омолску<1 с'механическом поле ногут стать • причиной равовогс

разделения систани полинер+низкомолакулярный компонент. Прк

действии турбулентного, патока на водны» раствор«

г >лиакрилеиида и «го сополимеров анионного и катионно! j тиги

Й..1ЛО обнаружено формйрооание надмолекулярной структуры.

До ео»дейетвия потока мутность водны» рестворо!

сополимера ДМАЗМ-'ЛИС и АН на фиксировалась прибором (A«S4í

ни). Увеличения содержания АНаасккёЕГ до 90 X привело »

появлении начального надмолекулярного порядка. Помутнени«

первоначально про«речным растворов начинается череа 3¿0 <

еовдействия тураулан- <ога поток« О oe*¿) . Сфорнировавшиео

частицы кокйо отдалить центрифугированием. Однако интенсивное

перомэшиввниэ водных растворов сополимеров АН и ДИАЗМ-ДПС

аыаиввет сравнительно наболыяоо унганьшонкв числе вяркости.

Наряду с турбулентный раяимом п»ремвшиэ*ния лопастной

мешалкой испытиэали действие ромнма о потоке (Суэтта

(турбулентный , лак, скорость враиомия ротора 10 об»с'>.

еелслинэроз ДМАЗМ-ДМС и ПИ (1) и _

Ай (2) в потока К у а ттл о*7С5ви5ми лЕрТйвиб»«»®, Сод®ргга«иэ АМ-«6йн»оо'- 40, 3 пел. К, концентрация растсороэ, г«лД 1, 1 - 0,3» Я, 2 - О,1.

Из рис.3 приэяаеми звздтсимаети непянгимя числа опгкости

"о "лоте»« 1»«этта Ч»>»1С о9< с"' Д. водным растворов сополимера

ЛМАЗМ АМС и АН, а такгэ ¡У1А2М-ИС1 и АА. Перямви.1т*нив водных

растворов сополимэра АН и ДМАЗМ • £11С онаыавйт мавольшое

уменьшение а пакости, по сраамемка с сополимером акрилпммда.

Полученным яанниэ о довольно постоянном яначвнии

вязкости оовиыи растпорсз сополимгроа в турбулентном потока

IА

свидетельствуют s пользу надвструкционнаго характера уменьшения вяакости.

3. ФЛОКУЛИРУ1СШИЕ СВОЙСТВА водках PACTJJOPOS СОПОЛИНЕРОЭ

Как иваестно, ¡рлокулируюиая активност

высокомолекулярных водорастворимых соединений вдвисит от их способности адсорбироваться на пооерхмости дисперсной фазы, проявляя при отом свойства поверхностно- акгтивних оеиесто. К факторам, ответственным »а их адсорбции, относятся! химическая природа и состав сополимера, моле /лгрнаи масса и молекуяпрно-массаво« распределение, концентрация сополимера, которая определяется его молекулярной мессой,

молвкулярко-массовым распределением и адсорбционной способностью.

Изучение зависимости флокулируюшай" оф?вктианости от природы и молекулярной массы сополимера ,АН и ДМ/)ЗМ • ДМС, праа»д<и^со на обрыиах ссполммвроа и водной суспэнаим каолин« с концентрацией 8 г > ем"4 , . полагало, что ..^ибольшо»1 вффективнеетыв при очистке водной суспензии каолина обладав с.полчмери АН и ДИАЗМ • ДЯС с содсрканиан четвертичной соли с полимерной ыапи 30-40 нол.Х, и наибольшей молекулярной' массой <габл.2>.

Ив ре*улит«тоэ гю определении скорости движения гранит I »вдела и остаточной мутности видно, что каракторист>"<аска а«»кость и концентрация сополимера окавыаамт сушастееныо: влияние на скорость и степень очистки сточных еод, причем если скорость находится в симбетной вввисимости о концентрации флоку-пянта, то степень очистки носи «мстремальнмй характер. Прослеживается смешение минимум мутности а сторону ниэких концентраций сополимера увеличением ero í-jJ. 1ри ti3>e,3 д/'-г" имеет место тенденция

Тавлица 2

Эли «ни» состав» и С сополимера« ДМАЗМ-ДПС и АН на флокулируииуя активность

Состав i Ca 3 2н 1 Конывн-|Ско- «Оптичвс-i Ен- дм*л i Мут-

сополи-i NeCl

мера I при

АН с I 23 г

ДМАЯМ • дл-г

дне, I .

X нол. »

' 1 „ . • I ' •

I трлиия ipocTi» исая пло-i

I сополи-1 д»изка- ithoctw i

I м»ра, Iнии I чарах 301

I нг-ан"' «грани- tнин пос-»

« tust ра»-»лв до<За-1

t «дела »»лемм* t

i »4>»», 10локу- i

I «М 105 нЛлянта I

i hoctw.H, I мг. дм"3

0,4 7,19 0,67 ■A3,0 26,1

1,0 7, 10 0,31 21,0 , ' .12,2

0«1Ö0 1,62 2,0 ■ • 14 0,44 29,2 16,9

3,0 6,99 0,36 23,2 13,3

4,0 6,9V : 0,37 24,4 14,2

0,4 9, 35 0,97 . 70,0 40,6

1,0 >6,76 г 0,269 17,6. 10,2

10i90 2,60 2,0 6,67 0,17*' 11,0

3,0 в,47 0,13 ' в, 2 4,0

4,0 4,90 0,10 6,6 ' 3,в

0,* 4,41 0,97 37,4 21,7

1,0 а, оо 0,43 27,8 16,1

SOiSO 2,10 2,0 Г, 33 0,29 19,2 "»i

3,0 7,32 0,10 10,9 6,2

4,0 Ь,06 0,24 18,2 В, 9

0,4 4,0 3,0 0 -

1,0 9,3 2,7 " - - f»

70I30 1,1 2,0 3,4 1,64 129,0 72,3

з,о 6,0 0,20 13,2 (7,6

4,0 0,1 0,62 41,0

улучшения скорости и степени .'• очистки . не наблюдается,

Сополимеры с С11 >4,3 дл».г"' очевидно нежно считать достаточн!

е^фектиеиини флокулянтеми. ' .. ..

И« мяучения влияния концентрации tp/iotc. лянта и pl

гетерогенной системы выяснена, что количество активны]

центров, участвующий . во флокуляиии глинистых нинералов

•взрастаете уг личенивм рН. '

Сильнее флокуляция наблюдается при рН-4,05 (концентрация

сополимера 1,0 мг . дм*5 >-, хот» флокулянт работает в облает)

рН-2,13 - 9,7> . '' "';• ■ ■ -

Изучение влияния больших eos олокулянта 2,0 и 3,0 мг- дм

на остаточнуи нутность и скорость осаждения пока»ала, что npi

доле 2,0 м(*«йм"5 нвмпучтт» осуждение наблнаа в тс я при рН*3,4, <

умеренна« «локуляция - при рН"12. Увеличение ag_j флокулянт,

да 3,0 нг . дм_> по*воля«т применить данный флокулянт в либо<

интервала рНе достаточной »^активность» (табл.3). Даннм

изменения мутности суспемяии каолина бвэ добавления флокулянт,

и с *локулянтом лояволмат сделать следуицие выводы»

-применения флокулянта способствует увеличении скорост!

осаждения при : рН«4,0 - 4,8 е 400 рея, при мутности.7в - во м

ем*3 I' . ' > -

-при рН-7,23 - 7,5 скорость осаждения увеличивается в 2

рая (мутность' 7в иг. дм"1 >, а в области сильно шелочной сред

<рН"10 - И) - е 8 рая при мутности 132 мг-дм"'.

Закономерности поведения сополимеров ДМАЗМ • ДМС и АН

установленные на стандартный систем«* сомрайямтся и • случа

применения, сополимера е качестве флокулянта на реальны

дисперсных системам, что появолило нам успешно провест

промышленные испытания.

Так, на ЦБК п.Архангельска при выработке картой»

введение 1 флокулянт в , бумажную массу появолило снияит

содержание в»вешенный веществ в воде е 2,3 - 2,5 раяа. Раско

флокулянта 140 - 200 г на тонну бумажной массы.

При флотации апатита <г.Кнровск Мурманской обл.) степен

мвелеченмя Pj0$ в к» «итр«т составила 93,5 - 47 X.

Таблиц* 3

Зависимость остаточной мутности суспанаии каолина при доба» >нинии 3,0 мл 1,3 Х-ного раствора флокулянт*, содержащего 50 мол.Х АН, от рН суслвмвии (концентрация сополимера 3,0 мг- дм '-1)

Покаватели I рН суспеижии

♦локуляции I 1,40 > 2,20 I 3,04 • 4,30 I 9,20 < ¿,20 I 7,40 I 8,20 I 9,40 ■ 10,2«. 1 11,10 X 12,00

Время осаас- 14,7 14,0 15,4 16,2 12,5 15,0 14,7 14,9 15,4 17,4 17,2 13,0 дамия, с

Скорости осаждения, ¿,3 7,14 6*49 А »17 8,00 6,66 6,00 6,71 ¿,49 5,74 5,81 ^ ! 7,69 ы ю*, м.с-' - ':•'•',•. ..-".■:•:!■:...-..V,-

Оптическая плот- 0,123 0,155 0,1110,085 0,132 0,449 0,320 0,343 0,203 0,410 0,310 0,240

НОСТЬ _ - .1 * ■ '. -

Остаточиди нут-.

иость. Ем.ем*1 7,4 10,0 "¿,4 5,0 0,2 33,0 20,2 22,4 1В,2 26,2 20,0 '16,0

М^мг-а«"4 4,29 5,60 3,71 2,90 4,73 19,14 11,72 12,99 10,56 15,20 11,60 9,28

Плотность в,72 8,95 10,68 10,89 12,47 10,60 10,95 13,29 14,06 12,41 13,91 10,56 осадка, г. см"1

При обезвоживании осадков сточных еод a г.Твери да»

щлокулпнтл составил* 3 кг ил тонну сухого вешает*«.

При концентрировании биомассы микроорганизмов и»

культуральной жидкости на Светлоярском Б6К (Ьолгоградская

обл.) степень выделения достигает 99 X, что позволяет повысить

степень выделения на 13 - 15 % и сми»ить расход флокулянта ría

сравнение с по/ жриламидом а 2В раз.

Обработку результатов эксперимента по флокулирумщей

«ФФвктивности водных растворов сополимеров проводили пс

программе "Регрессия" на ПЭВМ "АГАТ".

ВЫВОДЫ

1. Разработана технология получения высоко- -»лекулярногс водорастворимого сополимера на основ! N-триметилаимонийвтилметвкрилат« матилсульфата (ДМАЭМ • ДМС) ► акрилонитрила <АН) - аффекти»ного $локулянта.

2. Установлено, что с jtb» исходной снаси мономеров, и) концентрация' и инициатора а водной среде, температур* и apeni реакции - елияит на молекулярму» массу сополимеров, достигаюму» 2-6 мли. и опрадвл«и«шуи их использование а качества ^локулянт^ а процессах водоочистки.

3. ' Покатана, что теплота реакции сололимеризаиии смеа ДМАЭМ - AMC и АН небольшая, и составляет 34,3 к Д*-мал Г' npi мольном соотношении - компонентов til. Найдена', что сополимер! мчеет температуры стеклования 110-120 * С и размягччми* i пр еделах ' 1АЗ-27Э" С, а зависимости от состааа, что на 20-30* 1 выше, чем для гомополимера ДМАЭМ - ДМС. Энергии «ктиеаци термического разлсшеиия составляет 30-72 кДж-молГ' ,

4. Показано, что полиелектролитиыа свойства сополимвро определяется им составом и перестает проявляться пр содержании ДМАЭМ • ДМС а сополимере меньше 30 мол.X Выявлено,что сидров <амическое поведение водных растворе

.»яркость практически на наменяете* как при хранении, так и при •оааейстяии турбулентных потоке» рааличных режимов (10-60 ов-с'1 . 1. Увеличение содержания акрилонитрильных rpynh • сополимера приводит к росту частиц а градиентном поле.

Э. /с-^нозлено, что флокулируюмаи способность сополимеров главн«м обравом »«висит от их молекулярных ; характеристик и при концентрации от 0,1 до 3,0 кг на 1 т. водной еуспвнаии о ваеиеиности от ее природы, обеспечивается

У

эффективная спекуляция самым рааноойрааних гетерогенных систем.

6. Рввультатм исполывог чы на*

-опытном производстве МРГП "<>Л0!САТ0Н". По рааработанмой технологии аа период 193*?-1991 гг. наработана опытная партия, сополимеров в количестве 7,7 т t

-Сввтлоирском белкоао-витвминнам комбинате - я качестве флокулянта для выделения биомассы микроор глни»мое и* культуральной жидкости!

-ПО "АПАТИТ" (г.КирОаск Мурманской оЯл.) - а качестве »«менителя иавестмаго ^локулпнт л. (БП!С-402> при осветлении сливов предприятий по произ»одст»у минеральных удобрений|

-очистных сооружениях г,Твари ~ при овеявоживании осадков стачных вод <вора6ив~сга<3илихиров*нма«1 уплотненная смесь, вклачамшая промстоки 70 У., хоз. стоки 30

-при проиаводстве .артон* на USK г,; Архангельска.. влокулянт па результатам испытаний рекомендован :'к промышленному выпуску.

Основное содержание«диссертации иплэконо в работах!

1. A.c. 1381120 СССР (11СИ с 0SF 220/44/, 220/34. Способ получения флокулянта. П.П.Гнатик, А.Д.Попов, Т.Й.Клвпо-ва, Г.К.Лобачеаа, Г.Н.Горбунов, А.И.Паркаменка (СССР). Опубл. е БИ.-19БВ.- N 10.-С.97

2. A.c. 1337160 СССР МКИ с 12И1/02, 1/16, 1/20. Способ выделения биомассы микроорганизмов. П.Л.Гнатик, Т.Н. Клопова, 0.В.Головачимека* и ар, (СССР). Опувл. в ВИ. -1990.-N 3. .,

Гматюк П.П., Попов A.A., Горбунов Б." , Клопооа Т.Ю., Михалкии А.П., Семенов Г, В., Борисов J.ö. Крылов Б. В. Получини« новой выпускной формы высокомолекулярных водорастворимым полинарез. Тех. докладе» VIII Всесога*. научно—Iдин. комф. "Сингев и исследование вффвк- юности химикатов для полимерных материалов. Тамбов.-1986.-С.2S

4. Клопова Т.Н., Гнатик П.П. Синтез и исследование висо-комолакулярнык вояорлстворимых полимеров на основе акрилонитрил- Tes. докл. Y областной научно-техн, конф. молоды., ученым и специалистов. Ч. 1. Синтвэ и физико-химические свойства органическим соединений и полимеров. Тамбов.-17BQ.-C23.

3. Суктина О.П., Шутов« В.И., Плотникова O.E., Кирввва Н.Г., Клопов а Т.Ю., Гнатюк: П.П. Совершенствование процесса получения высокомолекулярным флокулянтов. Там xe.-C.S9 :

6. Гиатюк П.П., Клэпова Т.Ю., Колииболотчук Н.К., Солонина H.A. Симте» и исследование высокомолекулярный водорастворимых сополимеров акрилонитрила и N-три тилам-монийштилметакрилатд мотилсульфата. Tea. докл. Всесол». конф. "Коагулянты и рлакуг.кнти а очистке природных и сточных вод". Одесса, 12-14 октября 1983 г.-Киев, 1988Р.-С.113.

7. Гнаткк П.П., Малий В.А., Клопсза Т.И. Катионный рлоку-лвнт КНС-1Т. Волгоград, ЦК 1, 1907 г. - Информационный листок N 67-42.

Q. Клопоаа Т.Ю., Гнатшк П.П., Колииболотчук Н. К.,. Солот-нинв H.A. Синте» и исследование высокомолекулярных водв-pii- лворимых сополимеров акриломитрила и N-трИметил-чмо- . нийатилм«т«крил*та нвтмлсулыфата. Tea. докл. кон<р. "Авотссодержлижа полиелэктролиты". Свердловск, 1939г.-С.6. .

9. Вальднян А,И., Гнатик П.П., КЛэоова Т.{3. Исследование shhotukI' сополк«ври»ации акриломитрила с Ы-трим«тил«>-,мс-чийатиякэтакрилатвм метилсульфвтом методом калориметрии тепловых потока». Те», докл. IX Всасавв. научно-текн. конф. "Синтез и исследование эффективности химикатов для полимерным материала*". Тамбов, 1990г. - С.211.

07,04.32 г. Зад. 140-60. РТП ЯГИ, Московские пр., 26.