Brevet FR2138783A1 — publié le 19730105

La présente invention concerne un procédé pour faire floculer et/ou accélérer la sédimentation de matières solides dans l'eau ou dans des solutions aqueuses par adjonction d'homopolymères ou de copolymères macromoléculaires de l'acrylamide. On sait que l'on peut accélérer la floculation et/ou la sédimentation de matières solides dans l'eau ou dans des solutions aqueuses par addition d'homopolymères ou de copol-res de l'acrylamide. Ce procédé est exploité par exemple dans le traitement des eaux usées, dans la pré paration de lteau potable, pour la décantation d'eaux boueuses contenant des fines de charbon ondes matières minérales, pour la flooulation et la sédimentation de-boues des types les plus variés et pour la clarification des boissons. Jusqu'à maintenant, l'homopolymère ou copolymère de l'acrylamide utilisé était préparé par homopolymérisation ou copolymérisation de l'acrylamide, le plus souvent en phase hoogène, ce qui donnait un polymère visqueux qu'on transformait en produit pulvérulent par un procédé coûteux. c'est ainsi qu'on connais, pour le séchage, un procédé mettant en oeuvre une distillation azéotropique (2ème fascicule publié de la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne n 1 494 96?). Le produit séché est ensuite soumis à un broyage. Le produit pulvérulent sec est envoyé à l'utilisateur final qui en prépare d'abord, par dissolution dans l'eau, une solution mairesse à environ 0,5 % en poids, laquelle est ajoutée à l'eau à floculer et à clarifier. La préparation de la solution maîtresse provoque des nuisances considérables dues à la formation de poussières à partir du polymère sec. En outre, il est difficile de préparer des solutions exemptes de grumeaux. La Demanderesse a maintenant trouvé qu'on peut augmenter dans une mesure considérable l'effet de flooulation et de sédimentation dans le procédé de floculation et/ou d'accélération de la sédimentation de matières solides dans l'eau par addition d'homopolymères ou de copolymères de l'acrylamide à haut poids moléculaire, si l'on utilise à cet effet une solution d'un homopolymère ou copolymère présentant un poids moléculaire supérieur à 2 000 000, de préférence supérieur 8 3 000 000, obtenue par dissolution d'im gel à haute viscosité d'un homopolymère ou copolymère de l'acrylamide. Les homopolymères ou copolymères de l'acrylamide présentant des poids moléculaires supérieurs à 2 000 000 et à l'état de gels à haute viscosité peuvent être préparés par des procédés connus. L'utilisation d'homopolymères ou de copolymères à l'état de gels très visqueux, de forme stable et non collants, est particulièrement avantageuse.Pour préparer de tels gels, on peut exploiter par exemple le procédé décrit dans le brevet belge n0 701 772. Conforméinent à la présente invention, les homopolymères et copolymères obtenus ne sont pas séchés et broyés comme cela se faisait jusqu'alors mais sont utilisés directement pour la préparation des solutions aqueuses, ajoutées elles-mêmes, par la suite à l'eau à floculer et/ou à clarifier ou à la solution aqueuse à floculer et/ou à clarifier (c'est-à-dire par exemple à des eaux résiduaires ou à des eaux boueuses). La préparation de la solution aqueuse à partir du gel de polymère s'effectue de manière connue en soi. Les gels de polymères, encore capables de s'écouler, peuvent être par exemple introduits dans l'eau sous agitation. Les gels de polymère rigides sont de préférence soumis d'abord à une opération de fragmentation mécanique, par exemple par découpage, par hachage ou par râpage, après quoi on les dissout dans l'eau. Il peut être avantageux de combiner l'opération de fragmentation mécanique avec l'opération de dissolution, c'est-à-dire d'effectuer les deux opérations simultanément. Le procédé selon l'invention permet non seulement d'éviter le séchage et le broyage, opérations ion- gues et pénibles, et les inconvénients associés aux manipulations des poudres, mais de parvenir également, coutre toute attente, avec les mêmes polymères de départ, à des effets de floculation et de sédimentation nettement améliorés. L'exemple qui suit illustre l'invention. Les indications de parties et de % s'entendent en poids, sauf indication contraire. Dans cet exemple on utilise un polymère, dans un cas conformément à l'invention et dans les autres cas conformément à des techniques connues, et on étudie la viscosité des solutions aqueuses des différentes formes du polymère et leur effet d'accélération de la sédimentation. Pour la détermination de la viscosité, on mesure mesure dans chaque cas la viscosité relative # rel d'une solution à 0,05 ffi du polymère dans une solution N de nitrate de sodium à 25 + 0,1 0C. L'effet d'accélération de la sédimentation est étudié sur des dispersions à 2 % de kaolin selon la méthode décrite dans Chemie Ingénieur Technik 399 172-178 (1967). Dans tous les cas , le polymère est utilisé à l'état de solution à 0,1 %. EXEMPLE : Pour la préparation d'un gel de polyacrylamide de forme stable on utilise un système catalyseur tel que celui qui est décrit dans le brevet belge n0 701 722. On prépare un gel de polymère de forme stable par polymérisation d'une solution aqueuse contenant 24,73 % d'acrylamide, 0,86 % de carbonate de sodium, 0,024 % de N-p-tolylsulfonylméthyl-carbamate de méthyle, 0,048% de chlorhydrate de di-n-butylamine, 0,024 % d'une solution d'acétylacétonate de cuivre (1 g de solution correspond à 12,3 pg de Cu) et 0,024 % de peroxydisulfate d'ammo- nium. A. On broie une partie du gel de polymérisation de forme stable; à partir du produit obtenu,on prépare deux solutions servant à la détermination de la viscosité et à la détermination de la vitesse de sédimentation. On obtient les valeurs suivantes Viscosité : t rel 0,05 % : 1,68 Cette viscosité correspond à un poids moléculaire d'environ 5,6 millions pour le polymère. Vitesse de sédimentation pour une addition de 1 ppm de polymère : 48,3 cm/mn. B. Une autre partie' du gel de polymère est séchée à 50 C sous 20 torrs.Â partir du produit obtenu, on prépare à nouveau deux solutions servant à la détermi nation de la viscosité et de la vitesse de sédimen tation Viscosité :# rel 0,05 yO : 1,41. Vitesse de sédimentation pour une addition de 1 ppm de polymère 28,5 cm/mn. C. Une partie du polymère obtenu en B ci-dessus par séchage sous vide est broyée dans un broyeur centrifuge. A partir de la poudre obtenue on pré pare à nouveau deux solutions servant à la déter mination de la viscosité et de la vitesse de sédi mentation Viscosité : t rel 0,05 po s 1s36. Vitesse de sédimentation pour une addition de 1 ppm de polymère 21,3 cm/mn. D. Une partie du polymère obtenu en B ci-dessus par séchage sous vide est broyée dans un broyeur à chevilles. A partir de la poudre obtenue, on prépare à nouveau deux solutions servant à déter miner la viscosité et la vitesse de sédimentation Viscosité rel 0,05 C/o : 1,33. Vitesse de sédimentation pour une addition de 1 ppm de polymère 21,0 cm/mn. E. Une partie du gel de polymère est séchée à 8000. Le produit obtenu ne peut plus être dissous entière ment dans liteau. Les mesures de viscosité et de vitesse de sédimentation effectuées dans l'exemple ci-dessus montrent clairement que, même lorsqu'on fait appel à une opération de séchage pénible et coûteuse (en B ci-dessus), il se produit une nette dégradation du poids moléculaire, c'est-à-dire une chute de viscosité, et un amoindrissement considérable de l'effet d'accélération de la sédimentation. Le broyage du polymère granulaire en une poudre provoque (cf.C et D ci-dessus) une nouvelle diminution de la qualité. Lorsqu'on sèche le gel de polymère à 8000 et au-dessus, on obtient des produits qui sont partiellement réticulés, ne sont plus entièrement solubles dans l'eau et par conséquent sont inutilisables comme produits auxiliaires de sédimentation Les résultats obtenus dans l'exemple mettent donc clairement en évidence les avantages du procédé selon l'invention. Dans le procédé selon l'invention, il est particulièrement avantageux de partir de gels à haute visco sité, de forme stable, d'homopolymères ou de copolymères de l'acrylamide. Ces gels, qui conservent leur forme, peuvent être expédiés facilement et économiquement à l'utilisateur final qui en prépare ensuite la solution maîtresse à une teneur de par exemple 0,1 à 1 %. R E V E N D I C A T I O N S - : - : - : - : - : - : - 1.- Procédé pour accélérer la floculation et/ou la sédimentation de matières solides dans l'eau par addition d'homopolymères ou de copolymères macromoléculaires de l'acrylamide, procédé caractérisé en ce que l'on ajoute une solution d'un homopolymère ou copolymère présentant un poids moléculaire supérieur à 2 000 000, solution qui a été obtenue par dissolution d'un gel à haute viscosité d'un homopolymère ou copolymère. 2,- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dissout un gel de forme stable. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on utilise une solution d'un polymère présentant un poids moléculaire supérieur à 3 000 000.