Способ получения флокулирующего реагента для обработки жидких сред

 

Изобретение относится к получению флокулянтов и может быть использовано для очистки виноматериалов, соков и напитков, при подготовке питьевой воды, а также для очистки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, ионами тяжелых и цветных металлов, взвешенными веществами. Способ включает модифицирование глинистого минерала производными щелочного гидролиза -(со)- полимерами акриламида в присутствии щелочного реагента. При этом щелочной реагент вводят в глинистый минерал в количестве 2,0-5,0%, а (со)полимер акриламида в количестве 0,001-0,1% от массы глинистого минерала. Способ получения флокулирующего реагента является технологичным, экономически выгодным, а реагент - эффективным для обработки вышеприведенных жидких сред. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области обработки жидких сред и может быть использовано для очистки виноматериалов, соков и напитков, при подготовке питьевой воды, а также для очистки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, ионами тяжелых металлов, взвешенными веществами.

Известен способ получения флокулирующего реагента для обработки жидких сред (Патент РФ 2125599, публ. 1999г.).

Известный способ включает в себя активирование глинистого минерала производными щелочного гидролиза глицеридов в присутствии щелочного реагента. При этом одновременно смешивают порошкообразный глинистый минерал, глицерид и сухой щелочной реагент до образования однородной массы, при этом количество вводимого глицерида составляет 0,5-12%, а щелочного реагента 0,5-5,0% от массы глинистого минерала.

На основе полученной смеси приготавливается водная суспензия, в которой под действием щелочного реагента происходит гидролиз высокомолекулярных глицеридов до образования димоноглицеридов, а также жирных кислот и их солей.

Получение флокулирующего реагента таким образом происходит в процессе приготовления суспензии, которой и обрабатывают жидкие среды.

Полученный таким образом продукт содержит в своем составе активные химические группировки, положительно влияющие на процессы коагуляции и флокуляции, и обладает высокой сорбционной емкостью, позволяющей повышать качество осветления жидких пищевых сред, снижать концентрацию ионов тяжелых металлов, взвешенных веществ и нефтепродуктов при очистке природных и сточных вод.

Известный способ имеет следующие технологические недостатки. Активация глинистого минерала химическими реагентами возможна только после его получения в виде тонкодисперсного глинопорошка, т.к. только в таком состоянии минерал будет способен впитывать глицериды в межслоистое пространство своей внутренней структуры.

Кроме того, вследствие физико-химических свойств глицеридов, в процессе операции смешения их даже с порошкообразным глинистым минералом, трудно добиться качественной гомогенизации сыпучей смеси с равномерным распределением реагента-активатора по всему объему дисперсных частиц.

Поэтому для получения товарного продукта требуются дополнительные операции по перетиранию и доизмельчению полученной смеси, что приводит к неизбежным дополнительным технологическим потерям как исходных компонентов, так и товарного продукта.

При этом операция гомогенизации товарного продукта требует специального оборудования, т. к. типовые шаровые мельницы для этих целей использовать нецелесообразно из-за облипания мелющих шаров глицеридами.

Кроме того, в известном способе гидролиз глицеридов происходит в процессе приготовления суспензии и, как правило, протекает не полностью.

В результате неомыленные остатки глицеринов блокируют часть активных центров глинистого минерала. Кроме того, остатки глицеридов могут отрицательно влиять на качество очищаемой среды, т.к. в результате возможной десорбции они сами будут являться дополнительными загрязнителями.

Для компенсации вышеперечисленных негативных явлений в процессе обработки жидких сред требуется повышенный расход флокулирующего реагента, а в процессе изготовления - повышенный расход минерала и реагентов-активаторов.

Задача настоящего изобретения заключается в создании технологичного способа получения флокулирующего реагента для обработки жидких сред, не требующего повышенного расхода минерала и модифицирующих веществ в процессе его изготовления.

Для решения поставленной задачи в способе получения реагента, включающем модифицирование глинистого минерала производными щелочного гидролиза в присутствии щелочного реагента, в качестве модифицирующего реагента используют производные щелочного гидролиза (со)полимеров акриламида. При этом модифицирующий реагент используют в количестве 0,001 -0,1%, а щелочной реагент - в количестве 2-5% от массы глинистого минерала.

В качестве глинистого минерала используют палыгорскит или бентонит, или гидрослюду, или каолинит, или их смеси.

В качестве (со)полимера акриламида может быть использован сополимер акриламида и акрилата натрия.

Модифицирующий реагент при этом является готовым к использованию и исключает стадию его получения в процессе приготовления суспензии флокулирующего реагента. Таким образом, обеспечивается наиболее полное и рациональное использование реагента-модификатора, исключается вероятность образования веществ-блокаторов.

В отличие от прототипа, по заявленному способу модифицирование глинистого минерала происходит в результате механо-химического взаимодействия в процессе изготовления флокулирующего реагента за счет встраивания (со)полимера в кристаллическую решетку минерала и его химического взаимодействия с активными центрами минерала с образованием органо-минерального полимерного комплекса, обладающего повышенными сорбционно-флокуляционными свойствами.

Вследствие физико-химических свойств производного щелочного гидролиза (со)полимера акриламида, который представляет собой порошкообразный сыпучий материал с влажностью не более 14%, он легко гомогенизируется в смеси с глинистым минералом и щелочным реагентом, без образования слипающихся частиц.

При этом изготовление товарного флокулирующего реагента в заявленном способе не требует дополнительных технологических операций, связанных с перетиранием и доизмельчением, и, как следствие, специального оборудования, т. е. является более технологичным. Расход модифицирующего реагента в несколько сот раз меньше, чем в прототипе, что дает существенные экономические преимущества даже при его более высокой цене.

Пример 1. Для получения реагента использовали высушенный до влажности 16% глинистый минерал-палыгорскит с размером кусков 10-20 мм. В лабораторную шаровую мельницу загружали 5000,00 г палыгорскита, 5,00 г производного щелочного гидролиза (со)полимера акриламида марки "Праестол-2530ТК" (ТУ 2216-001-40910172-98) и 100,00 г едкого натра. Смесь измельчали и перемешивали в течение 60 мин до полной гомогенизации и получения тонкости помола не более 10% остатка на сите 0071.

Пример 2. Реагент готовили аналогично примеру 1. В качестве глинистого минерала использовали бентонит с влажностью 12% и размером кусков 10-20 мм, в количестве 5000,00 г, (со)полимер акриламида марки "Аквапол-ФТ2" (ТУ 2216-003-36614963-99) добавляли в количестве 0,75 г, а щелочной реагент - карбонат натрия в количестве 225,00 г.

Пример 3. Реагент готовили аналогично примеру 1. В качестве глинистого минерала использовали смесь палыгорскита влажностью 18% и гидрослюды влажностью 6% в соотношении 1: 1 с размером кусков 5-20 мм, количество смеси 5000,00 г, (со)полимер акриламида марки "Феннопол А 321 Е" (СФС 93786 от 16.12.1993г. ) добавляли в количестве 1,00 г, щелочной реагент - карбонат натрия в количестве 150,00 г.

Пример 4. Реагент готовили аналогично примеру 1. В качестве глинистого минерала использовали смесь бентонита влажностью 10% и каолинита влажностью 8% в соотношении 1:1 с размером кусков 5-20 мм, количество смеси 5000,00 г, (со)полимер акриламида марки "Аквапол-ФТ2" (ТУ 2216-003-36614963-99) добавляли в количестве 0,05 г, щелочной реагент карбонат калия в количестве 250,00 г.

Пример 5. Реагент готовили аналогично примеру 1. В качестве глинистого минерала использовали каолинит влажностью 8% с размером кусков 5-10 мм в количестве 5000,00 г, (со)полимер акриламида марки "Праестол-2540ТR" (ТУ 2216-001-40910172-98) добавляли в количестве 1,50 г, щелочной реагент едкий калий в количестве 200,00 г.

Составами реагента, полученными в соответствии с примерами 1-5, обрабатывали виноматериал белый столовый, сырую воду, поступающую на водоподготовку на фильтровальную станцию Таманского водовода и сточные воды рубероидного производства. Обработку проводили следующим образом.

Готовили 10%-ную водную суспензию, которую вносили в пробу вина объемом 100 мл из расчета 3 г реагента на 1 л. Среду перемешивали в течение 10 мин и оставляли в покое до полного завершения осветления и формирования осадка.

Пробу воды, отобранной с фильтровальной станции Таманского водовода, в объеме 1 л обрабатывали сухим реагентом в количестве 10 мг. Среду перемешивали в течение 20 мин и центрифугировали.

Готовили 10%-ную водную суспензию, которой обрабатывали пробу сточных вод рубероидного производства объемом 500 мл. Доза реагента 80 мг/л. Среду перемешивали в течение 10 мин и центрифугировали.

Параллельно, аналогичными дозами проводили обработку жидких сред реагентом, полученным по способу-прототипу. Состав регента по прототипу: палыгорскит, линолевая кислота 6,5%, едкий натр 4,5%. Обработку проводили суспензией реагента концентрацией 10%.

Результаты обработки оценивали по величине коэффициента светопропускания (Т, %) при длине волны 440 нм и длине кюветы 10 мм для виноматериала и длине кюветы 50 мм для природных и сточных вод, остаточному содержанию нефтепродуктов (н/п), взвешенных веществ, Fe_общ., Сu²⁺.

Результаты эксперимента представлены в таблице.

Из данных таблицы следует, что при введении в обрабатываемую среду равных доз реагентов, полученных по прототипу и в соответствии с заявленным способом, флокулирующий реагент, полученный заявленным способом, не только не уступает по эффективности действия реагенту, полученному способом по прототипу, но практически по всем характеристическим показателям имеет преимущества. При этом способ его получения является более технологичным и менее дорогостоящим.

В настоящее время заявленный реагент производится в промышленных условиях под маркой "СФ-А2" согласно ТУ 2164-004-36614963-01.

Формула изобретения

1. Способ получения флокулирующего реагента, включающий модифицирование глинистого минерала производными щелочного гидролиза в присутствии щелочного реагента, введенного в количестве 2,0-5,0% от массы глинистого минерала, отличающийся тем, что в качестве модифицирующего реагента используют производные щелочного гидролиза (со)полимеров акриламида в количестве 0,001-0,1% от массы глинистого минерала.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве модифицирующего реагента используют сополимер акриламида и акрилата натрия.

РИСУНКИ

Рисунок 1