Композиция, содержащая сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновую кислоту, а также ее использование



Композиция, содержащая сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновую кислоту, а также ее использование
Композиция, содержащая сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновую кислоту, а также ее использование
Композиция, содержащая сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновую кислоту, а также ее использование
Композиция, содержащая сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновую кислоту, а также ее использование
Композиция, содержащая сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновую кислоту, а также ее использование

 


Владельцы патента RU 2564809:

НАЛКО КОМПАНИ (US)

Группа изобретений относится к композиции и способам подавления образования накипи и отложений в мембранных системах. Композиция для подавления образования накипи в мембранных системах содержит 5-40 мас.% сополимера акриловой кислоты-2акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и 5-40 мас.% полималеиновой кислоты. Описаны также способы подавления образования накипи и отложений из поступающего потока, проходящего через мембранную систему и подавления образования карбоната кальция и осаждения из поступающего потока, проходящего через мембранную систему, включающие добавление эффективного количества указанной композиции в поступающий поток после корректировки рН поступающего потока в диапазоне от 7,0 до 10,0, дополнительной корректировки температуры поступающего потока в диапазоне от 5°С до 40°С, если мембранная система представляет собой систему RO, NF, ED, EDI или их комбинацию, и дополнительной корректировки температуры поступающего потока в диапазоне от 40°С до 80°С, если мембранная система представляет собой систему MD. Указанная композиция может дополнительно содержать эффективное количество одного или нескольких флуорофоров. Технический результат - эффективное ингибирование образования отложений карбоната кальция при значении мутности для воды ниже 2 нефелометрических единиц мутности даже в присутствии 0,8 миллионных частей Fe3+. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

 

Настоящая заявка является частичным продолжением заявки на патент США №12/204488, которая полностью включена в настоящий документ в качестве ссылки.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к композиции(ям) и способу(ам) подавления образования накипи и отложений в мембранных системах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Мембранные процессы нанофильтрации (NF), обратного осмоса (RO), электродиализа (ЭД), электродионизации (EDI) и мембранной дистилляции (MD) используются для обработки жестких (грунтовых и поверхностных) вод, морской воды и очищенных сточных вод. Во время процесса сгущения пределы растворимости умеренно растворимых солей, таких как сульфаты кальция, бария, магния и стронция, карбонаты кальция, магния, бария и фосфаты кальция превышаются, что приводит к образованию накипи на поверхности мембраны, а также в системе. Образование накипи на мембране приводит к снижению потока растворенного вещества через мембрану, увеличению пропускания солей через мембрану и увеличению перепада давления на мембранных элементах. Все эти факторы приводят к более высоким эксплуатационным расходам на вышеуказанные процессы и к снижению производства воды путем использования таких мембранных систем.

Антискаланты успешно используются по отдельности или в сочетании с регулировкой рН (в случае карбонатных и фосфатных отложений) для замедления образования накипи. Большинство используемых промышленных антискалантов, например, в процессах NF и RO, являются полиакрилатами, органическими фосфатами, сополимерами акриламида и (или) их смесями.

В различных частях мира, включая Китай, США, Европу, Австралию и Ближний Восток были приняты законы об ужесточении норм по использованию (3) материалов на основе фосфора (в связи с тем, что они вызывают цветение водоемов, куда, например, сбрасывается концентрат RO), что привело к необходимости использовать бесфосфорные антискаланты. Несмотря на то, что неорганические катионы, такие как Zn, как известно, замедляют образование отложений СаСОЗ, они также представляют собой экологические риски. Полиакрилаты слабо работают в присутствии железа и, как известно, способствуют биологическому загрязнению в системе RO. Поэтому существует потребность в разработке других бесфосфорных антискалантов для процессов NF, RO, ED, EDI и MD.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении описана композиция, включающая в себя: сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-

метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновую кислоту.

В настоящем изобретении также описан способ подавления образования накипи и отложений из поступающего потока, проходящего через мембранную систему, который включает в себя следующие этапы: (а) дополнительную корректировку рН указанного поступающего потока в диапазоне приблизительно от 7,0 до приблизительно 10; (b) дополнительную корректировку температуры указанного поступающего потока в диапазоне приблизительно от 5°c до приблизительно 40°c, если мембранная система представляет собой систему RO, систему NF, систему ED, системе EDI или их комбинацию; (с) дополнительную корректировку температуры указанного поступающего потока в диапазоне приблизительно от 40°C до приблизительно 80°C, если мембранная система представляет собой систему MD; и (d) добавление эффективного количества композиции, содержащей сополимер акриловой кислоты - 2 акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновую кислоту.

а. Настоящее изобретение, кроме того, описывает способ подавления образования отложений карбоната кальция и отложений из поступающего потока, проходящего через мембранную систему, который включает в себя следующие этапы: (а) дополнительную корректировку рН указанного поступающего потока в диапазоне приблизительно от 7,0 до приблизительно 10; (b) дополнительную корректировку температуры указанного поступающего потока в диапазоне приблизительно от 5°C до приблизительно 40°C, если мембранная система представляет собой систему RO, систему NF, систему ED, системе EDI или их комбинацию; (с) дополнительную корректировку температуры указанного поступающего потока в диапазоне приблизительно от 40°C до приблизительно 80°C, если мембранная система представляет собой систему MD; и (d) добавление эффективного количества композиции, содержащей сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновую кислоту.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На рис.1 (а) показана мутность раствора и процентное (%) подавление (b) образования отложений СаСО3 для воды относительно простого типа I.

На рис.2 (а) показана мутность раствора и процентное (%) подавление (b) образования отложений СаСО3 для воды относительно простого типа II.

На рис.3 показана мутность контрольного раствора, продукта D и фосфонатного продукта Е (для сравнения) для воды типа III, которая содержит диоксид кремния и 0,8 миллионных частей Fe3+.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Определения:

«Мембранная система» относится к мембранной системе, которая содержит одну, или более систем RO, и (или) NF, и (или) ED, и (или) MD, и (или) EDI, или их комбинацию. Существуют различные компоненты мембранной системы, которые могут учитываться специалистами в технологии, например, определенный тип или определенная комбинация мембран; поступающий поток; поток концентрата; поток растворенного вещества; один или несколько аппаратов для облегчения передачи потока; их комбинация, а также другие компоненты системы, которые могут учитываться специалистами в технологии. Необходимый поток, который разделяется/фильтруется, может поступать из различных источников, и специалист в технологии поймет, может ли данная конкретная мембранная система достигнуть требуемого разделения/фильтрации необходимого потока на его компоненты.

АА: Акриловая кислота

AMPS: 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновая кислота RO: обратный осмос.

Система RO: мембранная система, которая содержит, по крайней мере, одну мембрану обратного осмоса; NF: нанофильтрация.

Система NF: мембранная система, которая содержит, по крайней мере, одну мембрану нанофильтрации.

ЭД: электродиализ или реверсивный электродиализ.

Система ED: мембранная система, которая содержит, по крайней мере, один аппарат, способный выполнять реверсивный электродиализ или электродиализ.

MD: мембранная дистилляция.

Система MD: мембранная система, которая содержит, по крайней мере, один аппарат, способный выполнять мембранную дистилляцию.

EDI: электродеионизация.

Система EDI: мембранная система, которая содержит, по крайней мере, один аппарат, способный выполнять электродеионизацию.

РМА: полималеиновая кислота.

PTSA: пирентетрасульфоновая кислота и (или) ее производные. АТМР: аминотриметиленфосфонат.

TDS: Общее содержание растворенных твердых частиц. Предпочтительные варианты реализации изобретения: А. КОМПОЗИЦИИ

Как указано выше, настоящее изобретение описывает композицию, содержащую сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновую кислоту.

В другом варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты помечается одним или несколькими химическими составами, которые могут контролироваться одним или несколькими аналитическими приборами или процессами. Процедуры мечения известны специалистам в технологии, например: общие процедуры мечения и использования меток описаны в 5171450, 5411889, 6645428 и публикации патента США №2004/0135124, которые включены в настоящий документ в качестве ссылки. В другом варианте реализации химические составы представляют собой флуорофоры. В еще одном варианте реализации химический состав может контролироваться абсорбционной спектроскопией. В еще одном варианте реализации меченые химические составы содержат, по крайней мере, следующий мономер: 4-метокси-N-(3-N', N'-диметиламинопропил)нафталимид, 2-гидрокси-3-аллилоксипропил четвертичную соль.

Настоящее описание относится к различным составам, содержащим акриловую кислоту-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновую кислоту и полималеиновую кислоту и может быть адаптировано к конкретным задачам очистки. Специалист в технологии может получить сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и смешать с ним полималеиновую кислоту разными способами, известными специалистам в технологии.

В одном варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет концентрацию 5-40 мас.% в пересчете на активное вещество, и полималеиновая кислота - 5-40 мас.% процентов веса.

В другом варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет концентрацию 13 мас.% в пересчете на активное вещество, и полималеиновая кислота - 18 мас.% в пересчете на активное вещество.

В другом варианте реализации один или несколько флуорофоров могут быть добавлены в смесь акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты. Примеры флуорофоров включают в себя, помимо прочего, пирентетрасульфоновую кислоту, родамин и флуоресцеин; обсуждение состава флуорофоров и их использования приводится в патентах США №4783314, 4992380, 6645428 и 6255118 и публикации патента США №2006/0246595. В другом варианте реализации пирентетрасульфоновая кислота имеет концентрацию - 0,1-0,8 масс в пересчете на активное вещество. Специалист в технологии сможет определить количество необходимого в составе флуорофора, не проводя дополнительные эксперименты. В еще одном варианте реализации сополимер, помеченный одним или несколькими химическими составами, которые могут контролироваться одним или несколькими аналитическими приборами или процессами, смешивается с композицией, содержащей указанный флуорофор, например: пирентетрасульфоновую кислоту.

В другом варианте реализации сомономеры акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты могут присутствовать в сополимере в виде кислоты или соли.

В другом варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет мольное отношение между сомономерами акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, равное 80:20.

В другом варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет мольное отношение между сомономерами акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, равное 60:40.

В другом варианте реализации из композиции исключено одно или несколько соединений фосфора.

В другом варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет мольное отношение между сомономерами акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, равное от 2:98 до 98:2.

В другом варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет среднюю молекулярную массу от приблизительно 1000 до приблизительно 100000 Да.

В другом варианте реализации полималеиновая кислота может быть произведена посредством проведения процесса с использованием воды или органического растворителя (масла).

В другом варианте реализации молекулярный вес полималеиновой кислоты составляет 400-50000 Да.

В. СПОСОБЫ

Вышеперечисленные композиции могут использоваться следующими способами.

Как указано выше, настоящее изобретение предусматривает способ подавления образования накипи и отложений из поступающего потока, проходящего через мембранную систему, который включает в себя следующие этапы: (а) дополнительную корректировку рН указанного поступающего потока в диапазоне приблизительно от 7,0 до приблизительно 10; (b) дополнительную корректировку температуры указанного поступающего потока в диапазоне приблизительно от 5°C до приблизительно 40°C, если мембранная система представляет собой систему RO, систему NF, систему ED, системе EDI или их комбинацию; (с) дополнительную корректировку температуры указанного поступающего потока в диапазоне приблизительно от 40°C до приблизительно 80°C, если мембранная система представляет собой систему MD; и (d) добавление эффективного количества композиции, содержащей: сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты.

В другом варианте реализации отложения состоят из карбоната кальция. В еще одном варианте реализации отложения не содержат гипса, фосфата кальция, фторида кальция и (или) сульфата бария.

b. В другом варианте реализации настоящего изобретения также раскрывается способ подавления образования отложений карбоната кальция и отложений из поступающего потока, проходящего через мембранную систему, который включает в себя следующие этапы: а) дополнительную корректировку рН указанного поступающего потока в диапазоне приблизительно от 7,0 до приблизительно 10; (b) дополнительную корректировку температуры указанного поступающего потока в диапазоне приблизительно от 5°C до приблизительно 40°C, если мембранная система представляет собой систему RO, систему NF, систему ED, системе EDI или их комбинацию; (с) дополнительную корректировку температуры указанного поступающего потока в диапазоне приблизительно от 40°C до приблизительно 80°C, если мембранная система представляет собой систему MD; и (d) добавление эффективного количества композиции, содержащей: сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты.

Поступающий поток может иметь компоненты различных типов, в частности, разные количества общего содержания растворенных твердых частиц (TDS).

В одном варианте реализации TDS поступающего потока составляет от 200 до 40000 миллионных частей.

В другом варианте реализации TDS поступающего потока составляет от 200 до 20000 миллионных частей.

Количество композиции, например, смеси только акриловой кислоты -2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты или вместе с другими химическими составами, и способ, которым композиция добавляется в поступающий поток, могут зависеть от необходимого поступающего потока. Специалист в технологии сможет выбрать соответствующую химию, не проводя дополнительные эксперименты.

В одном варианте реализации композиция, добавляемая в поступающий поток, содержит состав, содержащий сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты. Смесь добавляется в поступающий поток одним или несколькими способами подачи, известными специалистам в технологии. В другом варианте реализации акриловая кислота - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновая кислота и полималеиновая кислота могут добавляться отдельно с учетом условий поступающего потока.

В поступающий поток могут добавляться различные композиции, содержащие акриловую кислоту-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновую кислоту и полималеиновую кислоту.

В одном варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты помечается одним или несколькими химическими составами, которые могут контролироваться одним или несколькими аналитическими приборами или процессами. Процедуры мечения известны специалистам в технологии; например, общие процедуры мечения и использования меток описаны в 5171450, 5411889, 6645428, 7601789, 7148351 и публикации патента США №2004/0135124, которые включены в настоящий документ в качестве ссылки. В еще одном варианте реализации помеченные химические составы представляют собой флуорофоры. В еще одном варианте реализации помеченный химический состав содержит, по крайней мере, следующий мономер: 4-метокси-N-(3-N', N'-диметиламинопропил)нафталимид, 2-гидрокси-3-аллилоксипропил четвертичную соль.

Настоящее изобретение охватывает различные составы композиций, содержащие акриловую кислоту-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновую кислоту и полималеиновую кислоту, а составы композиций, могут быть адаптированы к конкретным потребностям очистки - в данном случае к рассматриваемому необходимому поступающему потоку. Специалист в технологии может получить сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и смешать с ней полималеиновую кислоту различными способами, известными специалистам в технологии.

В одном варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет концентрацию 5-40 мас.% в пересчете на активное вещество, и полималеиновая кислота - 5-40 мас.% в пересчете на активное вещество.

В другом варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет концентрацию 13 мас.% в пересчете на активное вещество, и полималеиновая кислота - 18 мас.% в пересчете на активное вещество.

В другом варианте реализации смесь может быть добавлен один или несколько химических составов.

В другом варианте реализации в смесь акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты могут добавляться один или несколько флуорофоров. Примеры флуорофоров включают в себя, помимо прочего, пирентетрасульфоновую, родамин и флуоресцеин; обсуждение состава флуорофоров и их использования приводится в патентах США №4783314, 4992380, 6645428 и 6255118 и публикации патента США № 2006/0246595, которые включены в настоящий документ в качестве ссылки. В еще одном варианте реализации сополимер, помеченный одним или несколькими химическими составами, которые могут контролироваться одним или несколькими аналитическими приборами или процессами, смешивается с композицией, содержащей указанный флуорофор, например: пирентетрасульфоновую кислоту. В еще одном варианте реализации флуорофор инертен в необходимой водной системе, например, в поступающем потоке, и не расходуется сильно химическими составами конкретной водной системы.

В другом варианте реализации пирентетрасульфоновая кислота имеет концентрацию 0,1-0,8 мас.% в пересчете на активное вещество. Специалист в технологии сможет определить количество необходимого в составе флуорофора, не проводя дополнительные эксперименты.

В другом варианте реализации сомономеры акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты могут быть в сополимере в форме кислоты или соли.

В другом варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет мольное отношение между сомономерами акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, равное 80:20.

В другом варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет мольное отношение между сомономерами акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, равное 60:40.

В другом варианте реализации композиция не содержит одно или несколько соединений фосфора. В другом варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет мольное отношение между сомономерами акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, равное от 2:98 до 98:2.

В другом варианте реализации сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет среднюю молекулярную массу приблизительно от 1000 до приблизительно 100000 Да.

В другом варианте реализации полималеиновая кислота может быть получена посредством проведения процесса с использованием воды или органического растворителя (масло).

В другом варианте реализации молекулярный вес полималеиновой кислоты составляет 400-50000 Да.

В методологии настоящего изобретения могут использоваться маркеры, чтобы контролировать и (или) управлять композициями, вносимыми в поступающий поток/водную систему. Для этого может применяться методология с использованием маркеров и (или) меченых химических составов, составляющих акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты. Контроль соответствующей химии или этапа системы по обратной связи может осуществляться под действием химического состава в системе, например, питающей воде. Схемы синтеза маркеров обсуждались в патентах США №4783314, 4992380, 6645428 и 6255118 и публикации патента США №2006/0246595, которые включены в настоящий документ в качестве ссылки. Схемы обработки меченых полимеров обсуждались в 5171450, 5411889, 6645428, 7601789, 7148351 и в публикации патента США №2004/0135124, которые включены в настоящий документ в качестве ссылки.

В одном варианте реализации флуорофор добавляется в известной пропорции в смесь сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты, причем указанный способ дополнительно включает в себя этапы измерения флюоресценции указанного флуорофора, соотнесения флюоресценции флуорофора с концентрацией смеси указанного сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты и корректировки подачи указанного сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты по одному или нескольким значениям заданных параметров, установленных для количества сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты в указанном поступающем потоке.

В другом варианте реализации пирентетрасульфоновая кислота добавляется в известной пропорции в смесь сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты, причем указанный способ дополнительно включает в себя этапы измерения флюоресценции указанной пирентетрасульфоновой кислоты, соотнесения флюоресценции пирентетрасульфоновой кислоты с концентрацией смеси указанного сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты и корректиовки подачи указанного сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты по одному или нескольким заданным значениям параметров, установленных для количества сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты в указанном поступающем потоке. В другом варианте реализации могут использоваться другие подходящие маркеры, например: флуорофоры.

В другом варианте реализации сополимер помечается флуорофором, причем в указанном поступающем потоке дополнительно определяется флюоресценция указанного флуорофора, флюоресценция указанного меченого сополимера дополнительно соотносится с концентрацией меченого сополимера и подача указанного сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты дополнительно корректируется по одному или нескольким заданным значениям параметров, установленных для количества сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты в указанном поступающем потоке, определяемом флюоресценцией указанного меченого сополимера.

В другом варианте реализации сополимер помечается флуорофором, причем в указанном поступающем потоке дополнительно определяется флюоресценция указанного флуорофора, флюоресценция упомянутого меченого сополимера дополнительно соотносится с концентрацией меченого сополимера и подача указанного сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты дополнительно корректируется по одному или нескольким заданным значениям параметров, установленных для количества сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты в указанном поступающем потоке, определяемом флюоресценцией указанного меченого сополимера.

В другом варианте реализации схема контроля за флуорофором/ пирентетрасульфоновой кислотой по обратной связи может быть объединена со схемой обработки маркеров для лучшего представления о концентрации композиции, содержащей акриловую кислоту-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновую кислоту и полималеиновую кислоту, чтобы можно было оценить условия системы, такие как возможность образования отложений, и можно было разработать и осуществить схему реагирования.

Примеры:

Эффективность подавления образования отложений CaCO3 определялась с отдельными полимерами (полималеиновой кислотой и сополимером акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты), а также их смесью в тестах в лабораторной посуде. Составы ингибитора образования отложений показаны в таблице 1. Общая концентрация активных полимеров во всех составах поддерживалась от 27 до 31%.

Таблица 1: Состав бесфосфорных ингибиторов образования отложений (A-D) и ингибиторов образования отложений на основе фосфонатов (Е) (мас.% в пересчете на активное вещество)

Продукт А Продукт В Продукт С Продукт D Продукт Е
РМА 27 18 18
Сополимер AA-AMPS 27 13 12,5
Вода 73 73 69 69,3 65,6
PTSA 0,2
Na-ATMP 34,4
Общее 100 100 100 100 100
Отношение РМА:AMPS ≈4:3 ≈4:3

Химические составы воды, используемой в трех разных нижеуказанных примерах, приводятся в таблице 2. Эти химические составы моделировались по составу концентратов жесткой воды систем RO.

Таблица 2
Химические составы воды, используемой в трех примерах
Ионы (миллионных частей) Вода I (пример I) Вода II (пример II) Вода III (пример III)
Na+ 275 1835
Са2+ 355 130,64 320,6
Mg2+ 25,92 126,4
Fe3+ 0,1 0,8
Cl- 624 104,4 1454
CO32- 3,6
HCO3- 732 494,83 1366,8
SO4-- 190 236,3
SiO2 72
рН 8,0 9,0 81
Индекс насыщения Ланжелье 1, 77 2,18 2,0

После добавления антискалантов в определенных концентрациях в испытательную воду в склянке, раствор продолжал перемешиваться в течение 2 ч. Эффективность ингибирования отложений определялась каждые 30 мин измерением остаточного уровня растворимого (отфильтрованного) Са2+ в растворе и (или) мутности.

Пример 1:

На рис.1а и lb показана мутность раствора и процент ингибирования формирования осадка CaCO3 для воды типа I, которая является относительно простой. Очевидно, что обработка смесью полималеиновой кислоты и сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (продукт С) привела к минимальной мутности и максимальному проценту ингибированию формирования СаСО3 по сравнению с использованием только полималеиновой кислоты (продукт А) или только сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (продукт В) при той же дозировке (0,54 миллионных частей в пересчете на активный полимер), доказывая синергический эффект этих полимеров.

Пример 2:

В этом примере использовалась вода относительно сложного химического состава (вода типа II, таблица 2). На рис.2а и 2b показана мутность раствора и данные по проценту ингибирования в этом эксперименте. Результаты снова доказывают, что продукт С (смесь полимеров) действует лучше, чем только продукт А (полималеиновая кислота) или только продукт В (сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты) при той же дозировке (0,54 миллионных частей в пересчете на активный полимер).

Пример 3:

В этом примере использовалась вода типа III, которая содержала диоксид кремния (72 миллионных частей) и Fe3+(0,8 миллионных частей) Мутность для эталона и продукта D после 2 часов добавления антискалантов показана на рис.3. Данные также сравниваются продуктом Е на основе фосфонатов, который является одним из химических состав, используемых в настоящее время в промышленности для контроля образования отложений CaCO3. Очевидно, что при 1,5-3 миллионных частей активного продукта D (смесь полималеиновой кислоты и сополимера акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты) мутность поддерживалась на уровне ниже 2 нефелометрических единиц мутности даже в присутствии 0,8 миллионных частей Fe3+. Эти дозировки соответствуют дозировкам продукта на основе фосфонатов (1,72 миллионных частей продукта Е).

Все вышеприведенные примеры демонстрируют эффективность бесфосфорного антискаланта, содержащего полималеиновую кислоту и сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (продукты С и D), для контроля за образованием отложений СаСО3. Также было обнаружено, что эти составы совместимы с полиамидными мембранами RO, которые преимущественно используются в промышленности.

КОМБИНАЦИИ КОМПОНЕНТОВ, ОПИСАННЫХ В ЗАЯВКЕ НА ПАТЕНТ

В одном варианте реализации композиции включают в себя различные комбинации композиций, такие как мольные отношения отдельных компонентов. В еще одном варианте реализации указанные композиции включают в себя комбинации зависимых пунктов формулы изобретения. В другом варианте реализации диапазон, или его эквивалент, конкретного компонента должен включать в себя отдельный компонент(ы) в диапазоне или диапазонах в пределах такого диапазона.

В другом варианте реализации пункты формулы изобретения, относящиеся к способу использования, включают в себя различные комбинации композиций, такие как мольные отношения отдельных компонентов. В еще одном варианте реализации указанные композиции включают в себя комбинации зависимых пунктов формулы изобретения. В другом варианте реализации диапазон, или его эквивалент, конкретного компонента должен включать отдельный компонент(ы) в диапазоне или диапазонах в пределах такого диапазона.

1. Композиция для подавления образования накипи и отложений в мембранных системах, содержащая сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновую кислоту, причем указанный сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет концентрацию 5-40 мас. %, и полималеиновая кислота 5-40 мас. %.

2. Композиция по п. 1, в которой указанный сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет концентрацию 13 мас.%, и полималеиновая кислота 18 мас. %.

3. Композиция по п. 1, дополнительно содержащая эффективное количество флуорофора, причем указанный флуорофор содержит, по крайней мере, пирентетрасульфоновую кислоту.

4. Композиция по п. 3, в которой указанная пирентетрасульфоновая кислота имеет концентрацию от 0,1 до 0,8 мас. %.

5. Композиция по п. 1, в которой указанная композиция не содержит одно или несколько соединений фосфора.

6. Композиция по п. 1, в которой указанный сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет мольное отношение между сомономерами акриловой кислоты и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, равное от 2:98 до 98:2.

7. Композиция по п. 1, в которой указанный сополимер акриловой кислоты-2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет среднюю молекулярную массу от 1000 до 100000 Да.

8. Композиция по п. 1, в которой молекулярный вес полималеиновой кислоты составляет от 400 до 50000 Да.

9. Способ подавления образования накипи и отложений из поступающего потока, проходящего через мембранную систему, который включает в себя следующие этапы:
c. дополнительную корректировку pH указанного поступающего потока в диапазоне от 7,0 до 10;
d. дополнительную корректировку температуры указанного поступающего потока в диапазоне от 5°C до 40°C, если мембранная система представляет собой систему RO, NF, ED, EDI или их комбинацию;
e. дополнительную корректировку температуры указанного поступающего потока в диапазоне от 40°C до 80°C, если мембранная система представляет собой систему MD; и
f. добавление эффективного количества композиции по п. 1 в указанный поступающий поток.

10. Способ по п. 9, в котором указанная композиция не содержит одно или несколько соединений фосфора.

11. Способ по п. 9, в котором указанный сополимер акриловой кислоты- 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет концентрацию 5-40 мас.%, и полималеиновая кислота 5-40 мас. %.

12. Способ по п. 9, в котором указанный сополимер акриловой кислоты- 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты имеет концентрацию 13 мас. %, и полималеиновая кислота 18 мас. %.

13. Способ по п. 9, в котором композиция по п. 1 дополнительно содержит эффективное количество одного или нескольких флуорофоров, причем флуорофоры дополнительно содержат, по крайней мере, пирентетрасульфоновую кислоту.

14. Способ по п. 9, в котором указанное эффективное количество указанной композиции составляет от 0,01 миллионных частей до 30 миллионных частей.

15. Способ по п. 9, в котором молекулярная масса полималеиновой кислоты составляет 400-50000 Да.

16. Способ подавления образования отложений карбоната кальция и осаждения из поступающего потока, проходящего через мембранную систему, который включает в себя следующие этапы:
a. дополнительную корректировку pH указанного поступающего потока в диапазоне от 7,0 до 10;
b. дополнительную корректировку температуры указанного поступающего потока в диапазоне от 5°C до 40°C, если мембранная система представляет собой систему RO, NF, ED, EDI или их комбинацию;
c. дополнительную корректировку температуры указанного поступающего потока в диапазоне от 40°C до 80°C, если мембранная система представляет собой систему MD; и
d. добавления эффективного количества композиции по п. 1 в указанный поступающий поток.

17. Способ по п. 9, в котором общее содержание растворенных твердых частиц в поступающем потоке составляет от 200 до 40000 миллионных частей.

18. Способ по п. 9, в котором общее содержание растворенных твердых частиц в поступающем потоке составляет от 200 до 20000 миллионных частей.

19. Способ по п. 13, в котором пирентетрасульфоновая кислота добавляется в смесь сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты, причем указанный способ дополнительно включает в себя этапы измерения флюоресценции указанной пирентетрасульфоновой кислоты, соотнесения флюоресценции пирентетрасульфоновой кислоты с концентрацией смеси указанного сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты и корректировки подачи указанного сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты по одному или нескольким заданным значениям параметров, установленных для количества сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты в указанном поступающем потоке.

20. Способ по п. 19, в котором сополимер помечается флуорофором, причем в указанном поступающем потоке дополнительно определяется флюоресценция указанного флуорофора, флюоресценция упомянутого меченого сополимера дополнительно соотносится с концентрацией меченого сополимера и подача указанного сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты дополнительно корректируется по одному или нескольким заданным значениям параметров, установленных для количества сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты в указанном поступающем потоке, определяемом флюоресценцией указанного меченого сополимера.

21. Способ по п. 9, в котором флуорофор добавляется в смесь сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты, причем в указанном поступающем потоке дополнительно определяется флюоресценция указанного флуорофора, флюоресценция флуорофора соотносится с концентрацией смеси указанного сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты и корректируется подача указанного сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты по одному или нескольким заданным значениям параметров, установленных для количества сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты в указанном поступающем потоке.

22. Способ по п. 9, в котором сополимер помечается флуорофором, причем в указанном поступающем потоке дополнительно определяется флюоресценция указанного флуорофора, флюоресценция указанного меченого сополимера дополнительно соотносится с концентрацией меченого сополимера и дополнительно корректируется подача указанного сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты по одному или нескольким заданным значениям параметров, установленных для количества сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты в указанном поступающем потоке, определяемом флюоресценцией указанного меченого сополимера.

23. Способ по п. 21, в котором сополимер помечается флуорофором, причем дополнительно в указанном поступающем потоке определяется флюоресценция указанного флуорофора, которым помечен указанный сополимер, флюоресценция указанного меченого сополимера дополнительно соотносится с концентрацией меченого сополимера и дополнительно корректируется подача указанного сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты по одному или нескольким заданным значениям параметров, установленных для количества сополимера акриловой кислоты - 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и полималеиновой кислоты в указанном поступающем потоке, определяемом флюоресценцией указанного меченого сополимера.

24. Композиция по п. 1, в которой указанный сополимер помечается одним или несколькими химическими составами, которые могут контролироваться одним или несколькими аналитическими приборами или процессами.

25. Композиция по п. 24, в которой указанные химические составы являются флуорофорами.

26. Композиция по п. 24, в которой меченые химические составы содержат, по крайней мере, следующие мономеры: 4-метокси-N-(3-N′,N′-диметиламинопропил)нафталимид, 2-гидрокси-3-аллилоксипропил четвертичную соль.

27. Композиция по п. 3, дополнительно содержащая сополимер, который помечается одним или несколькими химическими составами, которые могут контролироваться одним или несколькими аналитическими приборами или процессами.



 

Похожие патенты:

Настоящее относится к композициям альдегид-функционализированных полимеров, стабилизированных неорганическими солями, органическими добавками или их комбинациями, к способу увеличения срока хранения композиции.

Изобретение относится к композициям для повышения вязкости водных сред. Композиция содержит смесь по меньшей мере одного катионного или поддающегося катионизации полимера и по меньшей мере одного анионного или поддающегося анионизации полимера.

Изобретение относится к полимеру, полученному в результате реакции конденсационной полимеризации. Полимер получают, по меньшей мере, из двух мономеров: акриловый мономер и алкиламин.

Изобретение может быть использовано для очистки природных вод и сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. Флокулянт на основе полиакриламида включает полиакриламид, использованный в виде водного раствора с молекулярной массой 30 млн, при степени гидролиза - 70% и рабочем диапазоне pH 5-11, при этом полимер набухал в воде при комнатной температуре в течение 1 суток, модифицирующий агент - пропиленгликоль и воду при следующем соотношении компонентов, в мас.
Изобретение относится к композиционному влагоудерживающему материалу, который может быть использован в растениеводстве для улучшения водно-воздушного и питательного режима почвы, а также восстановления растительности на почвах разного типа.

Изобретение относится к способу получения магнитовосприимчивых водорастворимых гидрофобно модифицированных полиакриламидов, а также к магнитной жидкости, содержащей такой полиакриламид, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для контролируемых под действием магнитного поля процессов доставки и размещения магнитных жидкостей при гидроразрыве пласта породы (ГРП), а также в качестве средства мониторинга их нахождения при прокачке по трубам, при нахождении в скважине или в трещине.

Изобретение относится к химии полимеров, к твердофазной модификации исходного продукта, а именно к способу модификации флокулянта на основе полиакриламида, необходимого для ускорения осаждения твердой фазы и повышения степени очистки суспензий.
Настоящее изобретение относится к способу получению гетерогенной смеси, используемой в бумажной промышленности. Описан способ изготовления гетерогенной смеси полимеров, включающий: (a) введение в раствор первой порции инициатора полимеризации и одного или нескольких анионных или катионных мономеров, причем мономеры несут один и тот же заряд; (b) введение в раствор второй порции инициатора полимеризации и одного или нескольких неионных мономеров; (c) введение третьей порции инициатора полимеризации и одного или нескольких ионных мономеров, заряд которых противоположен заряду мономеров из (а); (d) постепенное введение четвертой порции инициатора полимеризации для реакции любого оставшегося мономера с образованием гетерогенной смеси полимеров; и (е) при необходимости нейтрализацию полученной гетерогенной смеси полимеров, при этом анионные мономеры выбирают из группы, состоящей из: (1) акриловой кислоты, (2) метакриловой кислоты, (3) стиролсульфокислоты, (4) винилсульфокислоты, (5) акриламидо метилпропансульфокислоты и (6) их смесей; катионные мономеры выбирают из группы, которая включает: (1) диаллилдиметиламмоний хлорид, (2) акрилоилэтил триметиламмоний хлорид, (3) метакрилоилэтилтриметиламмоний хлорид, (4) акрилоилэтилтриметиламмоний сульфат, (5) метакрилоил этилтриметиламмоний сульфат, (6) акриламидопропилтриметиламмоний хлорид, (7) метакриламидопропилтриметиламмоний хлорид, (8) некватернизованные формы (2)-(7), (9) винилформамид (впоследствии гидролизуемый в виниламин) и (10) их смеси, и неионные мономеры выбирают из группы, состоящей из: (1) акриламида, (2) метакриламида, (3) N-алкилакриламида, (4) винилформамида и (5) их смесей.

Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к волокнистым тепло- и звукоизоляционным материалам и способам их получения. Композиционный материал может быть использован для изготовления листовых отделочных и теплоизоляционных материалов в жилищном, сельскохозяйственном, промышленном строительстве, а также для производства формованных упаковочных элементов и тары, склонных к биодеградации, то есть обладающих биодеструктивными свойствами.
Изобретение относится к антифрикционному композиционному материалу на основе полимеров для создания узлов трения, работающих всухую. Композиционный материал состоит, мас.%: полиэтилен 277 - 50-55 и медный поликомплекс полиакриламида - 50-45.

Изобретение относится к диспергируемому в воде, циклокарбонат-функционализированному виниловому сополимерному связующему веществу. Описано диспергируемое в воде, циклокарбонат-функционализированное виниловое сополимерное связующее вещество, имеющее структурные группы, производные от i) по меньшей мере одного винилового мономера (I), имеющего по меньшей мере одну циклическую карбонатную группу, ii) по меньшей мере одного винилового мономера (II), имеющего по меньшей мере одну эмульгирующую группу, и iii) необязательно по меньшей мере одного сополимеризуемого винилового мономера (III), который отличается от мономеров (I) и (II), где виниловый мономер (I) представляет собой , в которой R1 означает Н или СН3; R2 означает Н, C1-8-алкил, С6-14-арил, С7-20-аралкил или -алкарил и X означает C1-8-алкилен, C6-14-арилен, С7-20-аралкилен или -алкарилен, и виниловый мономер (II) представляет собой соединение формулы (IV): , в которой R1 означает Н или СН3; R3 означает Н или алкил; Y означает О, СН2, CH2O, NH или CH2NH; Z означает SO3 (-) или N(CH3)3 (+); m означает 0 или 1 и n означает 0-10.

Изобретение относится к промышленности пластмасс, в частности к разработке реакционно-способных фотополимеризующихся композиций, и может быть использовано для получения неокрашенных оптически прозрачных материалов с пониженной горючестью и высокой адгезией к силикатным стеклам.
Изобретение относится к способу получения связующего, используемого для пропитки минеральных волокон, в частности стеклянных и базальтовых волокон, применяющихся в области изоляционных материалов.

Изобретение относится к области композиций на основе органических высокомолекулярных соединений, конкретнее, к твердому полимерному электролиту для литиевых аккумуляторов.
Изобретение относится к синергическим биоцидным композициям и к композициям, растворяющим сульфиды металлов. .

Изобретение относится к составу и способу получения неионных и анионных водорастворимых полимеров в форме тонкодисперсных частиц полимера в водной солевой среде. .
Изобретение относится к жидким полимерным композициям, которые содержат как катионный полимер, имеющий высокую характеристическую вязкость, так и катионный полимерный коагулянт, имеющий низкую характеристическую вязкость, к их получению и использованию.

Изобретение относится к технологии материалов, преобразующих электромагнитное излучение. Способ получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций, предназначенных для изготовления избирательно поглощающих электромагнитное излучение материалов для светотехники, опто- и микроэлектроники, осуществляют взаимодействием растворимых солей металлов или их смесей с органическими серосодержащими соединениями в мольных соотношениях, не превышающих 1:1,5, в качестве реакционной среды используют стирол и/или эфиры (мет)акриловой кислоты при мольном отношении в смеси стирола к эфирам (мет)акриловой кислоты от 0 до 1, при нагревании в интервале температур 70-90°C в течение 5-20 минут.
Наверх