Поли(акриламид)(гидро[тетрагидроксожелеза(iii)]диметиламиноэтилметакрилата)

Авторы патента:

Кашина Елена Сергеевна (RU)

Галяметдинов Юрий Генадьевич (RU)

Проскурина Виктория Евгеньевна (RU)

C08F220/56 - акриламид; метакриламид

C02F1/56 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

B01D21/01 - использование флоккуляционных агентов (для очистки воды C02F 1/52; для жидких радиоактивных отходов G21F 9/10)

Владельцы патента RU 2694255:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") (RU)

Изобретение относится к новому соединению на основе катионного сополимера акриламида и золя гидроксида железа (III), а именно к поли(акриламид)(гидро[тетрагидроксожелеза(III)]диметиламиноэтилметакрилату), которое может быть использовано при очистке сточных вод, содержащих диоксид титана (TiO₂), или диоксид кремния (SiO₂), или диоксид циркония (ZrO₂), или гидроксид магния (Mg(OH)₂), а также после стадии биоочистки. Поли(акриламид)(гидро[тетрагидроксожелеза(III)]диметиламиноэтилметакрилата) имеет следующую структурную формулу:

в которой n₁ равно 49500, n₂ равно 2900, молекулярная масса равна 4,11⋅10⁶ у.е. Изобретение позволяет увеличить флокулирующий эффект при очистке сточных вод, содержащих диоксид титана, или диоксид кремния, или диоксид циркония, или гидроксид магния, а также после стадии биоочистки от 4 до 15 раз. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к новому соединению на основе катионного сополимера акриламида и золя гидроксида железа (III), которое может быть использовано при очистке сточных вод, содержащих диоксид титана (TiO₂) или диоксид кремния (SiO₂), или диоксид циркония (ZrO₂), или гидроксид магния (Mg(OH)₂), а также после стадии биоочистки.

Наиболее близким по технической сущности является вещество - полимер-неорганический гибрид, получаемое при смешении водных растворов сополимера акриламида с гидрохлоридом диметиламиноэтилметакрилата и золя гидроксида алюминия, структурной формулы

где n₁ равно 49500,

n₂ равно 2900,

молекулярная масса равна 4,08⋅10⁶ у.е..

Указанный полимер-неорганический гибрид получают путем смешения водных растворов золя Al(ОН)₃ и катионного сополимера акриламида. Золь Al(ОН)₃ получают путем взаимодействии хлорида алюминия с карбонатом аммония при рН, равном 3-4, и температуре 70°C, см. Проскурина В.Е. и др. Журнал прикладной химии. 2013. Т. 86. №11. С. 1837-1842.

Технической проблемой является то, что очистка сточных вод, содержащих диоксид титана (TiO₂) или диоксид кремния (SiO₂), или диоксид циркония (ZrO₂), или гидроксид магния (Mg(OH)₂), а также после стадии биоочистки указанным полимер-неорганическим гибридом неэффективна, полимер-неорганический гибрид обладает недостаточной флокулирующей способностью.

Техническая проблема решается новой структурой вещества поли(акриламид)(гидро[тетрагидроксожелеза(III)]диметиламиноэтилметакрилата) структурной формулы

где n₁ равно 49500,

n₂ равно 2900,

молекулярная масса равна 4,11⋅10⁶ у.е.

Заявленное вещество указанной структуры получают смешением водных растворов золя гидроксида железа (III) и сополимера акриламида с гидрохлоридом диметиламиноэтилметакрилата при соотношении 1:1 при комнатной температуре. Золь гидроксида железа (III) вишнево-коричневого цвета получают по реакции FeCl₃+3H₂O→Fe(ОН)₃↓+3HCl путем приливания в кипящую воду водного раствора FeCl₃ (0,499 г FeCl₃⋅6H₂O), вода и хлорид железа берут в соотношении 6÷1. При кипячении образующийся HCl удаляют из системы с парами воды для смещения равновесия в сторону образования золя гидроксида железа.

Решение технической задачи позволяет увеличить от 4 до 15 раз флокулирующий эффект при очистке сточных вод, содержащих диоксид титана (TiO₂) или диоксид кремния (SiO₂), или диоксид циркония (ZrO₂), или гидроксид магния (Mg(OH)₂), а также после стадии биоочистки.

Структуру поли(акриламид)(гидро[тетрагидроксожелеза(III)]диметиламиноэтилметакрилата) подтверждают методами вискозиметрии, ИК-спектроскопии, ЯМР ¹³С.

Величину молекулярной массы заявленного вещества определяют методом вискозиметрии с использованием уравнения Марка-Куна-Хаувинка

где [η] - предельное число вязкости,

К равно 0,646⋅10^-5,

α равно 0,804,

М - молекулярная масса.

Предельное число вязкости ([η]) в см³/г вычисляют по формуле

где η, η₀ - динамическая вязкость растворов полимера и растворителя, соответственно,

С - концентрация полимера, г/см³.

Предельное число вязкости [η] определяют графической экстраполяцией к нулевой концентрации (пунктирная линия, Фиг. 1) значений полученных для нескольких концентраций, см. ГОСТ 18249-72.

По отсекаемой ординате определяют предельное число вязкости [η], см. Фиг. 1.

По данным ИК-спектроскопии для заявленного вещества характерно наличие пиков при 1100 и 880 см^-1, соответствующих Fe-OH связи, пик при 676 см^-1 Fe-O, 3356 см^-1 N-H, 1722 см^-1 (С=O фрагмент сложного эфира).

В спектре ЯМР¹³С приведены сигналы с химическим сдвигом δ, м.д.: 33-38 (СН₂ звеньев акриламида), 37,5-43 (СН), 41,5-45,6 (СН₂), 38 (CH₂N), 62 (ОСН₂) звеньев гидро[тетрагидроксожелеза(III)]диметиламиноэтилметакрилата.

Использование вещества поли(акриламид)(гидро[тетрагидроксожелеза(III)]диметиламиноэтилметакрилата) в качестве флокулянта для очистки сточных вод проводят на сточных водах, содержащих диоксид титана (TiO₂) или диоксид кремния (SiO₂), или диоксид циркония (ZrO₂), или гидроксид магния (Mg(OH)₂), а также после стадии биоочистки. Готовят суспензии, содержащие по 8 г очищаемого образца в цилиндрах на 1000 см³ и 100 см³, заполненных водой. Суспензии перемешивают дисковой мешалкой с 12 отверстиями путем 10-кратного медленного ее перемещения в вертикальном направлении в цилиндре на 1000 см³ и 10-кратным опрокидыванием цилиндра на 100 см³. Заявляемое вещество в объеме 6,2 см³ 0,1 мас. % водного раствора вводят в объем суспензии в цилиндр на 1000 см³ и 6,2 см³ 0,01 мас. % водного раствора вводят в объем суспензии в цилиндр на 100 см³, перемешивают и определяют среднюю скорость оседания частиц на весовом седиментометре СВ-1 в цилиндре на 1000 см³ и по изменению положения границы раздела между осветленной и неосветленной частями мерного цилиндра объемом 100 см³.

Для количественной оценки флокулирующей способности рассчитывают величину флокулирующего эффекта D по формуле:

где - средняя скорость седиментации суспензии в присутствии заявленного вещества,

- средняя скорость седиментации суспензии в отсутствии заявленного вещества.

Средние скорости седиментации суспензий рассчитывают согласно методике, описанной в статье, см. Мягченков В.А. и др. Химия и технология воды, 2000. Т. 22. №5. С. 462-472.

Результаты флокулирующего эффекта представлены в таблице 1.

* Отрицательные значения флокулирующего эффекта по прототипу свидетельствуют об отсутствии флокулирующего действия.

** Сточная вода содержит азот аммонийный 3,3 мг/л, азот нитратный 45 мг/л, азот нитритный 5 мг/л, фосфатные соединения 4 мг/л, нефтепродукты 0,45 мг/л, неионогенные синтетические поверхностно-активные вещества 0,5 мг/л, взвешенные вещества 15,3 мг/л.

Таким образом, результаты, приведенные в таблице 1, показывают, что флокулирующий эффект при очистке сточных вод, содержащих диоксид титана или диоксид кремния, или диоксид циркония, или гидроксид магния, а также после стадии биоочистки по сравнению с прототипом увеличен от 4 до 15 раз.

Поли(акриламид)(гидро[тетрагидроксожелеза(III)]диметиламиноэтилметакрилата) структурной формулы

где n₁ равно 49500,

n₂ равно 2900,

молекулярная масса равна 4,11⋅10⁶ у.е.

Изобретение относится к материалу взаимопроникающих полимерных сеток (ВПС), содержащему микрокристаллическую целлюлозу (МКЦ), микрофибриллированную целлюлозу (МФЦ) или их смесь и по меньшей мере один полимер, образующий ВПС вместе с МКЦ, МФЦ или их смесью.

Метод получения суспензии, содержащей частицы микрогеля для закрепления почв и грунтов // 2670968

Изобретение относится к способу получения суспензии, которая может быть использована для закрепления почв и грунтов в сельском хозяйстве, при строительстве различных дорог и других земляных сооружений.

Способ получения глюкозочувствительных полимерных гидрогелей // 2652126

Изобретение относится к области биохимии и медицины, к способу получения глюкозочувствительных полимерных гидрогелей, которые могут применяться в качестве носителей для контролируемого выделения инсулина при появлении глюкозы.

Способ получения влагопоглощающего композиционного полимерного материала // 2643040

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений и может быть применено в сельском хозяйстве в качестве средств поддержания необходимого уровня влажности почв, а также в производстве средств личной гигиены.

Сульфосодержащие полимеры с собственной противовирусной активностью // 2635558

Изобретение относится к высокомолекулярным соединениям медицинского назначения, а именно к новым синтетическим сульфосодержащим гомо- и сополимерам 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоты с собственной биоактивностью, которые могут быть использованы в фармакологии в качестве перспективных противовирусных средств или служить основой новых эффективных и безопасных противовирусных лекарственных средств и их лекарственных форм.

Способ получения суперабсорбента, содержащего микроэлементы // 2634428

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, в частности к способу получения сетчатых гидрофильных полимеров, которые могут найти применение в сельском хозяйстве для улучшения структуры почв и запасания почвенной влаги в засушливых регионах.

Материал для замещения дефектов мягких тканей // 2633490

Изобретение относится к медицине и раскрывает материал для замещения дефектов мягких тканей, который содержит полиакриламид, воду, препарат Реамберин при следующем содержании компонентов, мас.

Добавка для кондиционирующей композиции, обеспечивающая быстрые и долговременные благоприятные воздействия на кератиновые субстраты // 2623909

Изобретение относится к добавке для кондиционирующей композиции, предназначенной для обеспечения быстрого и долговременного благоприятного воздействия на кератиновую поверхность, включающей модифицированный гидрофобными группами поли(акриламидо-N-пропилтриметиламмонийхлорид) (полиАПТАХ) и воду, причем модифицированный гидрофобными группами полиАПТАХ присутствует в количестве от 0,1 до 20 мас.% в расчете на общую массу добавки для кондиционирующей композиции с плотностью катионного заряда в диапазоне от 1 до 8 мэкв./г.

Способ получения (мет)акриламидов // 2622932

Изобретение относится к способу получения (Мет)акриламидов общей формулы (1), причем R1 означает водород или группу СН3, R2 и R3 означают водород или линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток или арильный остаток с 1-12 атомами углерода.

Амфифильные полимерные металлокомплексы и способ их получения // 2608304

Изобретение относится к области органических высокомолекулярных соединений, а именно к новым амфифильным полимерным комплексным соединениям, способу их получения, к носителю и композиции для доставки биологически активных веществ, а также к применению комплексных соединений в качестве активаторов оксо-биоразложения карбоцепных полимеров.

Способ и устройство для обеззараживания и нагрева жидкостей // 2694034

Группа изобретений относится к технологии обработки жидкостей СВЧ-энергией и может быть использована в пищевой, медицинской, микробиологической, фармацевтической промышленности.

Способ обработки и обезвреживания сточных вод и их осадков, и устройство для осуществления способа // 2693783

Группа изобретений относится к обработке и обезвреживанию бытовых, производственных и сельскохозяйственных сточных вод и их осадков, и может быть использована для канализационных очистных сооружений малой и средней производительности.

Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ и устройство для его осуществления // 2693779

Группа изобретений может быть использована для очистки загрязненных сточных вод нефтепродуктами и взвешенными веществами. Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ включает введение сорбента в емкость для очистки 1, гидромеханическое перемешивание воды с сорбентом в течение 2-10 мин с одновременной циркуляцией гидросмеси и подачей в нее ион-озоновой смеси через эжектор 7 озонового генератора 8.

Устройство для промывки изделий фотополимерной 3d печати // 2693768

Устройство для промывки изделий фотополимерной 3D печати относится к технике фотополимерной 3D печати и предназначено для окончательной обработки изделий, полученных методом фотополимерной 3D печати.

Способ и устройство очистки воды от взвешенных примесей // 2693761

Группа изобретений относится к области очистки воды от взвешенных примесей и может быть использована на станциях водоподготовки и промышленных производствах. Способ очистки воды от взвешенных примесей включает подачу очищаемой воды в корпус 1 с элементами тонкослойного осаждения 5, перемещение очищаемой воды в блок тонкослойного осаждения 4 и сброс осевших примесей.

Способ подготовки сточных вод свеклосахарных заводов для сельскохозяйственного использования // 2693760

Изобретение может быть использовано в водоочистке. Подготовка сточных вод свеклосахарных заводов для сельскохозяйственного использования осуществляется в две стадии.

Плавающая аэрационная система (варианты) // 2693759

Группа изобретений может быть использована для аэрации промышленных и бытовых сточных вод, водных пространств или для очистки жидкостей от растворенных газов. Плавающая аэрационная система содержит компрессор, по меньшей мере один аэратор, герметичный бокс, по меньшей мере одну консоль и кабель.

Станция очистки воды методом озонирования с использованием атмосферного электричества // 2693166

Изобретение может быть использовано в водоочистке. Станция очистки воды озонированием с использованием атмосферного электричества состоит из устройства очистки воды методом озонирования 7, преобразователя напряжения 25, блока дистанционного управления 23, устройства для использования атмосферного электричества, содержащего приемный блок, выполненный в виде расположенных по вертикали крестообразного антенного элемента 6 и соединенных вертикально с ним трибоэлементов 3, 4, 5, камеру из диэлектрика 17, в которой размещен конденсатор большой емкости 13 с верхним и нижним дисками, снабженный искровым разрядником 18, металлический защитный кожух с антикоррозийным покрытием 20, основание 8.

Аппарат магнитной активации жидкостей // 2693158

Изобретение относится к методам и средствам магнитной активации жидких сред и может быть использовано при разработке и эксплуатации топливных систем двигателей внутреннего сгорания транспортных средств и технологических машин, жидкостных реактивных двигателей, в теплотехнике и энергетике, в нефтяной, пищевой промышленности, в медицине, биологии, сельском хозяйстве и других областях.

Способ извлечения фосфата // 2692731

Изобретение может быть использовано при переработке технологических потоков органического происхождения. Для извлечения фосфата в биомассу добавляют источник ионов магния и подвергают ее предварительной обработке, включающей стадию термического гидролиза при температуре 140-220°С и давлении насыщения.

Способ и установка для обработки воды // 2688619

Изобретения могут быть использованы на станциях водоподготовки для очистки воды от содержащихся в ней взвешенных примесей. Для осуществления способа непрерывно измеряют исходную концентрацию загрязнений в воде до ее поступления в обработку, последовательно вводят загрязненную воду в зону коагуляции, флокуляции и осаждения с подачей в эти зоны необходимого количества коагулянта, балласта и флокулянта, отделяют в верхней части зоны осаждения обработанную воду от смеси осадка и балласта и направляют на гидроциклонное разделение.