Способ получения флокулянта для очистки сточных вод

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЛОКУЛЯНТА. ДЛЯ ОЧИСТКИ CT04HFX ВОД хлорметилированием и последуюцим аминированием полимера на основе стирола, отличающийся тем, что, с целью повьдиения флокулирующей актив- . ности и осадительной способности продукта, в качестве полимера на -основе стирола используют ударопрочный полистирол - продукт сополимериэации стирола и каучука, содержащий 7080 мас.% полистирола и 5,2-6 мас,% звеньев каучука. 1М эо д ND ЭО .;;g,:/j

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..SU„„ 1 87528 А

3(Я1 С 08 F 8/32 //С 02 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЫФ». — -»Ы»;

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

140

I1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3434923/23-05 (22) 05.05.82 (46) 23.04.84. Бюл. Р 15 (72) Л.Я.Царик, С.В.Зилев, Л.Н.Есеновская, В.P.JIè÷àåâ, Ю.М.Чикин, Я.А.Геллер и С.A.Ýïïåëü (76) Иркутский государственный университет им. A À.Æäàíoâà (53) 678.746.5(088.8) (56) 1. Тевлина A.Ñ. и др. Водорастворимые полиэлектролиты катионного типа и их применение. Тр. 1ХТН, М., 1975, т.89, с. 107-117 (прототип) .

1 у 100 ф 00 ь

Ъ ю (54) (57 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЛОКУЛЯНТА

ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧН11Х ВОД хлорметилированием и последуют»им аминированием полимера на основе стирола, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения флокулирующей активности и осадительной способности продукта, в качестве полимера на основе стирола используют ударопрочный полистирол — продукт сополимериэации стирола и каучука, содержаший 7080 мас .Ъ полистирола и 5,2-6 мас.Ъ звеньев каучука.

1087528

Изобретение относится к способам получения лолиэлектролитов, обладающих флокулирующей, осадительной и ионнообменной способностью.

Известен способ получения флокулянта для очистки сточных вод хлорметилированием и последующим аминированием полистирола (получают флокулянт ВА-2) (1J .

Недостатки флокулирующей способности BA-2 выражены в том, что флоку- 1О ляция с его участием при осветлении воды от глинистых частиц, образующейся при разработке россыпных месторождений золотодобывающей промышленности, не сопровождается образовани- 5 ем сплошного осадка. В придонных частях отстойника образуется гелеобраэная глинистая. суспензия, которая может вновь поступать в технологический процесс (при оборотном водоснабжении). Полученный флокулянт обладает недостаточной флокулирующей и осадительной способностью.

Целью изобретения является повышение флокулирующей активности и оса 5 дительной способности флокулянта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения флокулянта для очистки сточных вод хлорметилированием и последующим аминированием полимера на основе стирола, в качестве полимера на основе стирола используют ударопрочный полистиролпродукт сополимеризации стирола и каучука, содержащий 70-80 мас.Ъ полистирола и 5,2-6 мас.Ъ звеньев кау- 35 чука.

При этом можно также использовать отходы производства ударопрочного полистирола (козлы, выпрессовка, лопаточки и др ° ) 40

В использованных для синтеза флокулянта образцах ударопрочного поли- стирола (УПС) содержание полистирола составляет 70-80 мас.Ъ, содержание звеньев каучука в УПС вЂ” 5,2-6 мас.Ъ.

Пример 1 . а ) Хлорметилирование УПС, содержашего 80 мас.Ъ полистирола и 5,2 мас.Ъ каучука.

2 r п.олимера растворяют в 30 мл монохлордиметилового эфира, в котором предварительно растворяют 0 24 г

ZnC1 . Реакцию ведут при 50 С в течение 8 ч и при 22 С -14 ч . В полимере; после обработки содержится 20,1Ъ хло55

3) Аминирование хлорметилированного УПС.

2,5 г хлорметилированного УПС и

100 мл 10Ъ-ного водного раствора триметиламина перемешивают при ком- 60 натной температуре 6 ч, затем нагревают до 40-50 С при перемешивании в течение 3 ч. Полимер высушивают в вакууме после неоднократной обработки водой. Обменная емкость полиэлект-g5 ролита rro хлорид-иону равна

3,60 мг-экв/г.

g) Флокулирующие свойства полиэлектролита.

В цилиндры емкостью 100 мл заливают суспензию глины с содержанием взвеси Зг/л, добавляют 1Ъ-ный водный раствор флокулянта. Содержимое цилиндров перемешивают путем переворачиваМия цилиндров 10-12 раз и оставляют отстаиваться. Остаточное содержание взвеси определяют на фотоэлектроколориметре (ФЭК-56) .

На фиг. 1 и 2 представлены кривые остаточное содержание взвеси — доза флокулянта, позволяющие оценить флокулирующую способность флокулянта в сравнении с BA-2 .

Пример 2 . a ) Хлорметилирование УПС, содержащего 80 мас.Ъ полистирола и 6,0 мас.Ъ каучука.

2 г полимера растворяют в 30 мл монохлордиметилового эфира, в котором предварительно растворяют 0,24 г

ЕпС1р. Реакцию ведут при 50 С в теа чение 8 ч и при 22 С вЂ” 14 ч.В полимере после обработки 19,8Ъ хлора.

5 ) Аминирование хлорметилированного УПС.

2,5 г хлорметилированного УПС и

100 10Ъ-ного водного раствора триметиламина перемешивают при комнатной температуре 6 ч, затем нагревают до 40-50 С при перемешивании в течение 3 ч. Обменная емкость полиэлект. ролита по хлорид-иону равна

3,55 мг-экв/г.

g) Флокулирующие свойства полиэлектролита в соответствии с методикой флокуляции, описанной в гримере

1 (b) представлены на фиг. 1 (кривая со знаком П) . Как видно из фиг.1, флокулирующая активность образцов полиэлектролитов на основе образцов

УПС с содержанием каучука 5,26,0 мас.Ъ практически одинакова.

Пример 3 . q ) Хлорметилирование УПС, содержащего 70 мас.Ъ полистирола и 6 мас.Ъ каучука.

2 г полимера растворяют в 30 млмонохлордиметилового эфира, в котором предварительно растворяют 0,24 г

ZnCl . Реакцию ведут при 50 С в тео чение 8 ч и при 22 С вЂ” 14 ч. В полимере после обработки 18,60Ъ хлора.

1) Аминирование хлорметилированного УПС.

2,5 г хлорметилированного УПС и

100 мл 10Ъ--ного водного раствора триметиламина перемешивают при комнатной температуре 6 ч, затем нагревают до 40-50 С при перемешивании 3 ч. о

Обменная емкость полиэлектролита по хлорид-иону 3,29 мг-экв/г.

5) Флокулирующие свойства полиэлектролита по методике флокуляции, описанной в примере 1 (Ь), представ-. лены на фиг. 3.

1087528

Ударопрочный полистирол имеет. двухфазную структуру: его матрица образована полистиролом и составляет непрерывную фазу, дискретную фазу (микрогель) образует привитой сополимер стирола и каучука, в фазе микрогеля содержится окклюдированный полистирол. В конце процесса синтеза ударопрочного полистирола происходит частичное сшивание дискретной фазы, приобретающей структуру сшитого микрогеля.

При использовании в качестве флокулянта полиэлектролита на основе

УПС для осветления суспензий с небольшим содержанием взвешенных (l10 г/л), его оптимальные дозы выше оптимальных доз ВА-2 для однотипных суспензий, но интервал этих доэ значительно шире, чем для BA-2, что имеет существенное значение при промышленном использовании флокулянтов.

Интервал оптимальных доз УПС зна чительно шире, чем для BA-2, и уплот. нение осадка больше, что важно для рациональной эксплуатации отстойников.

15 Результатами опытно-промышленных испытаний (табл. 1) применения BA-2 и УПС для очистки загрязненной технологической воды установлено, что скорость осаждения взвешенных частиц

2р обработанных УПС в 4 раза (при одном и том же времени отстаивания) выше, чем у обработанных ВА-2, несмотря на то, что при использовании

УПС для очистки концентрация взвешенных частиц в воде выше, чем при обработке BA-2. Флокулянт на основе.

УПС не загрязняет очищенную воду, поскольку в очищенной воде не обнаружено полиэлектролита.

Вследствие особенностей структуры и строения УПС после его хлорметипирования и аминирования в условиях синтеза получают полиэлектролит, не образующий истинный раствор при его растворении в воде. Водный раствор голученного полиэлектролита представляет собой коллоидный раствор модифицированного аминированием хлорметилированного ударопрочного полистирола.

Полиэлектролит на основе УПС и отходов его производства обладает повышенной флокулирующей активностью и осадительной способностью по сравнению с BA-2.

Таблица 1.

Мутность, мг/л Высота

Объем осветленной воды: объем осадка

Время отстаияаФлоку лянт

Емкость осветления

Объем воды, л .

Исходная

Пример оза лоУ яна, г/л осветГлубина слоя,мм ленноконцентрация взвеси,г/л го слов ния, мин

220 370

220 60 100 130 130 375

2:1

1 66,52 2000 Н=1,0

0=2,5

В=1,4

2 76,75 230 Н=0,8

Д=0,57

3 98,85 200 H=O 8

Д=0,57

BA-2

120 Следы Следы Следы 375

2:1380

24 ч

«! !»

2:1

200 120

300

24ч 0

1,9:1

370

430 30 0.60 0

140

УНС

180

350

120 0

240 0

24 ч 0

4:1

450

П р и м е ч а н и е. Н вЂ” высота емкости, м; 3 — длина прямоугольного дна емкости, м;  — ширина прямоугольного дна емкости, м;

Д вЂ” диаметр цилиндрической емкости, м.

1087528

Та блица 2 Флоку- Доза фло лянт кулянта, мг/л

Время отстаивания в мин зо

Прозрачность по штифту

120 240 1440

Остаточное содержание взвеси, мг/л

ВА-2 80

6150 4350

4350

4200 2, 5

1825 4

60 19

20 28

300 11

4500 2625

100

2000

340 180

80 50

640 350

120

100

140

340

160

240

4650 2770 1270

4650 900 470

660 110 80

250 80 50

80 50 0

УПС

260

280

100 320

21

360

380

Осадительные свойства слабосшитого полиэлектролита исследовали на. примере ионов гексацианоферрата (II ) при взаимодействии последних с активными группами полиэлектролита и взятых, как и в случае ВА-2, в количествах, близких к стехиометрическим.

Как видно из приведенных в табл.2 4(1

Данных, при увеличении дозы BA-2 ос.таточная концентрация взвешенных частиц в воде сначала уменьшается, а затем возрастает (при дозе 160 мг/л) и далее после двухчасового отстаива- 45 ния практически остается на одном уровне ° При уменьшении УПС увеличение дозы флокулянта приводит к снижению остаточной концентрации взвеси в более широком интервале оптимальных доз флокулянта. При этом проверка ос-5О ветленной воды по прозрачности по шрифту показала, что при обработке ее BA"2 прозрачность колеблется от

2,5 до 28 (эа 24 ч отстаивания), а при обработке воды УПС прозрачность иЗменяется от 13 до 32, что свидетельствует о высоком качестве осветляемой воды. Особо проявил себя флокулянт УПС при обработке опалесцирующих суспензий, содержащих высокую 60 концентрацию тонкодисперсной взвеси.

После обработки флокулянтом УПС опалесценция у осветленной, воды не проявлялась. При применении BA-2 опалесценсия обработанной воды сохранялась.65

При этом образуется осадок более плотной консистенции, чем аналогичный осадок с BA-2.

Сравнение флокулирующих свойств. предлагаемого и известного флокулянтов представлено в табл. 2 (исходное содержание взвеси 76750 мг/г).

Таким образом, применение флокулянта УПС позволяет достигать более высокого качества осветляемой воды при широком интервале оптимальных доз флокулянта.

Исследование флокулирующих свойств полиэлектролита на основе отходов производства ударопрочного стирола.

Пример 4 . В цилиидры емкостью 500 мл заливают глинистую (монтомориллоннтовую суспенэию с содержанием взвешенных 10,16 г/л, в которой количество частиц тонкой фракции (0„001 мм) составляет 100%, добавляют водный раствор (0,5 г/100мл) флокулянта на основе отходов производства УПС в количестве оптимальных доэ (240-320 мг/л) . Суспензию перемешивают путем переворачивания цилиндров 10-12 раз и оставляют отстаиваться. Наблюдают эффект моментального осветления воды и череэ 30 мин отстаивания получают практически прозрачный слив.

II р и м е р 5 . В цилиндрическую емкость диаметром 0,57 м и высотой 0,8 м заливают 200 л загрязненной

1087528 воды, представляющей собой глинистую (монитмориллонитовую) суспенэию с содержанием твердой взвеси 98,85г/л. Причем концентрация частиц размером.

0,005-0,001 мм составляет около 503, частиц - 0,001 мм — около 30%. Затем медленно при перемешивании добавляют флокулянт на основе ударопрочного полистирола в виде водного раствора концентрации 5г/100 мм раст. вора в количестве оптимальной дозы 10 (430 мг/л), предварительно определенной в цилиндрах емкостью 250 мл.

Через 30 мин отстаивания получен прозрачный слив на глубине 140 мм.

Через 24 ч глубина осветленного слоя 15 увеличилась до 450 мм, соотношение объема осветленной воды к объему осадка составляет 4:1..

При добавке в такую суспензию (76,75 г/л) флокулянта BA-2 при 20 прочих равных условиях в количестве оптимальной дозы (200 мг/л) через

2 ч отстаивания получен с ив, содержащий следы взвешенных частиц, на глубине 300 мм. Через 24 ч отстаива- 25 ния слив получен на глубине 370 мм, соотношение объема осветленной воды к объему осадка составляет 1,9:1 °

К полученному осадку с УПС после отделения осветленной воды добавляют 50 л загрязненной воды (98,85г/л взвеси) . Беэ дополнительной добавки флокулянта концентрация взвешенных частиц снижена до 350 мг/л. При дополнительной добавке полученного флокулянта из расчета 60 мг/л и отстаивания в течение 60 мин содержание взвешенных частиц не превышает

10 мг/л. Таким образом, доза флокулянта УПС в данном случае снижена.на

70 мг/л, чего не удалось добиться 40 с BA-2.

Осаждение ионов гексацианоферрата (II) полиэлектролитом на основе отходов производства ударопрочного полистирола. 45

Пример б . В коническую колбу емкостью 100-250 мл с пришлифованным горлом заливают 200-100 мл цианистого раствора гек=ацианоферрата калия (K4Fe(CN)e ) с концентра- 50 цией ионов (Fe (CN)eJ 4 92, 37 .м/л (1,74 мг-экв/л) и 14,95 мг/л ионов простого цианида. Колбу ставят на магнитную мешалку и по каплям при перемешивании добавляют водный (кон- > центрации 2 г/100 мл раствора) раствор полиэлектролита на основе отходов УПС в количестве О, б г/л. После добавки всего объема осадителя продолжают перемешивание в течение 2 ч и затем осадок отделяют фильтрацией через бумажный фильтр (синяя лента) ., В фильтраже обнаружено 0,2 мг/л ионов (Fe(CN)g) и 13,95 мг/л ионов простого цианида, т. е. полиэлектролит извлекает из раствора комплексные ионы цианида и железа и не извлекает простой цианид.

Таким образом, флокулянт, полученный по предлагаемому способу, име» ет более высокую флокулирующую активность и осадительную способность, чем известный.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить коэффициент седимейтации взвешенных глинистых частиц, обработанных флокулянтом УПС, в результате чего скорость осветления ,сточных и оборотных вод от взвешенных частиц увеличивается в 4 раза.

Это позволит сократить объем воды, используемой для осветления, в резуль тате чего сократятся объемы по строительству отстойников.

Обработанная флокулянтом УПС загрязненная вода за короткий промежуток времени (до 30 мин) позволяет достичь более глубокой очистки, что при оборотном водоснабжении очень важно, так как более глубокая очистка позволит сократить расход флокулянта в 3-4 раза.

Использование отходов УПС в других областях народного хозяйства, в частности в металлургической, для очистки сточных и оборотных вод на золотодобывающих объектах позволит получить зкономический эффект за счет реализации. отходов, а также социальный за счет прекращения загрязнения окружающей среды и высвобождения площадей, занимаемых отходами

УПС.

По сравнению с промышленными коа- гулянтами (глинозем, сульфат алюминия, плавы хлоридов и др,) полученный флокулянт на основе УПС имеет то преимущество, что не происходит ко коррозии аппаратуры, которая происходит при коагуляции, так как процесс коагуляции идет при PH 5-6,8. Кроме того, сами эти коагулянты загрязняют . очищенную воду. В очищенной воде остаются ионы Fe+, A1 3 и др.

1087528

22

1 а 180

©

j4 НО

Ъ

1 ф

0 6д .Я

40 za

0.4 О.S 12 16 20 времй флокулЯции: 1-УХ Я-,у

-.УО,У -60 4 <30pruug J-4 ф.2 4с

Фиг.2 г Ф

160 ж

w по

i f2o . 1to

Ъ

wi no

УО

%

25 Хд ioo дауа У/7С, /»

Вреня флоаумяции: 5, 1-tJ, 3-30, 4 .Ю,5120(н и)624

Фи 4

ВНИИПИ Закаэ 2582/22

Тираж 469 Подписное

Филиал ППП "Патент", r,Ужгород,ул.Проектная,4