ФЛОКУЛЯНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
FLOCCULANT FOR TREATING WASTE WATER

Изобретение относится к флокулянтам, применяемым для очистки сточных вод предприятий угледобывающей промышленности и производства строительных материалов.
2
3
Известен флокулянт, состоящий из смеси поливинилового спирта (ПВС, концентрация которого в этой смеси составляет 0.25 об.%) с хлоридом алюминия (концентрация хлорида алюминия в этой смеси составляет от 8 до 9 об.%, в пересчете на АlО) (US 4795585, МКИ С02F 5/10, 1989 г.).
Данный флокулянт используется для очистки сточных вод.
Недостатком данного флокулянта является использование смеси поливинилового спирта с хлоридом алюминия.
Известен флокулянт, полученный реакцией полиакрилата натрия с глицидил-триметиламмонийнитритом (US 4808668, МКИ С08F 8/30, 30/04, 1989 г.).
Недостатком данного флокулянта является невозможность использования его для водоочистки.
Известен флокулянт на основе полимера диаллиламина или галогенводородной соли диаллиламина и акриламида (US 3412019, МКИ А01N 55/02, 1968 г.).
Недостатком данного флокулянта является невозможность использования его для очистки водных суспензий из глины и мела.
Известен флокулянт на основе реакции поликонденсации метиламина с эпихлоргидрином (US 3755159, МКИ С02В 1/20, 1973 г.).
Пригоден для применения в качестве флокулянтов для очистки сточных вод и водных суспензий, образующихся при переработке руды, а также упрочнения бумаги.
Недостатком данного флокулянта является очень низкая скорость осветления воды.
Известен флокулянт на основе солянокислой соли полиамина (US 4214214, МКИ С02В 1/20, 1981 г.).
Пригоден для осветления и очистки природных вод, бытовых и промышленных стоков в концентрации до 10 мг/л суспензии.
Недостатком данного флокулянта является использование больших доз.
Известен флокулянт на основе реакции раствора технического полиакриламида с диметиламином и формальдегидом (RU 1199761, МКИ С08F 220/56, 8/28, 1985 г.).
Используется для флокуляции осадков первичных отстойников канализационных станций.
Недостатком данного флокулянта является использование токсичных аминов, формальдегида и невозможность использования для осветления сточных вод.
Известен флокулянт на основе полиакриламида (US 3488720, МКИ С02В 1/20, С08F 3/84, 1970 г.).
Используется для очистки сточных вод бумажных фабрик.
Недостатком данного флокулянта является использование больших доз.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения флокулянта на основе полиакриловой кислоты (прототип).
Флокулянт имеет следующий состав, мас.%: полиакриловая кислота 98, вода 2 (RU 2024550, МКИ С08F 120/06).
Этот полимер может быть использован в качестве полимерного флокулянта - осадителя шлама в глиноземном производстве.
6
6
Недостатком данного флокулянта является невысокая растворимость из-за очень большой молекулярной массы (14-24,4) 10, а у полиакриламида (3-5) 10, и невысокая эффективность при использовании для осветления сточных вод в глиноземном производстве.
В основу настоящего изобретения положена задача создания флокулянта, обладающего высокой растворимостью в воде (для осветления сточных вод).
Поставленная задача решается тем, что в состав предлагаемого флокулянта вместо полиакриловой кислоты входит смесь трех соединений на основе неполной магниевой соли сополимера акриловой и метакриловой кислот, натриевой соли сополимера акриловой и метакриловой кислот, полиакриламида и воды при следующем соотношении компонентов в флокулянте, мас.%:
неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,
нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров:
акриловая кислота - 45%, а метакриловая-55%)
2.4-3.5
натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот
(при следующем соотношении мономеров:
акриловая кислота - 35%, а метакриловая кислота - 65%)
3.5-5.8
полиакриламид
1.1-1.5
вода
остальное.
Рабочие растворы могут иметь следующие концентрации мас.%: 0.015-0.035.
Неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот представляет собой полимер формулы:
a
b
c
d
e
f
g
CHOSKNaMg,
где а от 514 до 730;
b от 634 до 902;
с от 315 до 444;
d от 2 до 3;
е от 2 до 3;
f от 98 до 141;
g 1.
Содержание фрагментов по K от 2.38 до 2.88% мол. формулы:
Содержание фрагментов по Na от 67.08 до 67.65% мол. формулы:
Содержание фрагментов по Mg от 0.95 до 1.36% мол. формулы:
Содержание фрагментов по остатку: от 28.68 до 28.79% мол. формулы:
Натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот представляет собой полимер формулы:
a
b
c
d
e
f
CHOSKNa,
где а от 182 до 224;
b от 224 до 277;
с от 109 до 133;
d=1;
е=1;
f от 37 до 45.
Содержание фрагментов по K от 3.12 до 3.83. % мол. формулы:
Содержание фрагментов по Na от 70.06 до 70.17% мол. формулы:
Содержание фрагментов по остатку: от 26.00 до 26.72% мол. формулы:
полиакриламид марки А 930 ТУ 6-02-00209912-41-94
вода питьевая ГОСТ 2874-73.
Рабочие растворы могут иметь следующие концентрации, мас.%: 0.035 и 0.015.
Анализ отобранных в процессе поиска известных решений показал, что в науке и технике нет объекта, аналогичного по заявляемой совокупности признаков и наличию вышеуказанных свойств, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного объекта критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость» приводим примеры конкретного выполнения.
Пример 1 (по прототипу)
Определение флокулирующей способности проводят по методике, заключающейся в следующем: в мерный цилиндр объемом 1 л наливают суспензию, приготовленную из смеси 60 г глины и 45 г мела и 2895 г воды и добавляют к этой суспензии 5 мл рабочего раствора флокулянта (полиакриловой кислоты). Рабочий раствор готовят растворением 5 мл концентрированного раствора флокулянта в 0.5 л дистиллированной воды.
На мерный цилиндр приклеивают полоску с нанесенными на нее делениями на высоту 250 мм, цилиндр закрывают крышкой, встряхивают в течение 5 минут и включают секундомер.
а) при концентрации 0.035 мас.% скорость оседания частиц достигает 2.72 мм/с, раствор мутный;
б) при концентрации 0.015 мас.% скорость оседания частиц 1.19 мм/сек, раствор мутный, осадок неплотный.
Пример 2 (предлагаемый)
В условиях примера 1, но при использовании для определения флокулирующей способности смеси водорастворимых компонентов, мас.%:
неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,
нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 45%, а метакриловая - 55%)
2.4
натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 35%, а метакриловая - 65%)
3.8
полиакриламид
1.1
вода
остальное.
Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 0.015 и 0.035 мас.%.
При испытании рабочих растворов получены следующие результаты:
а) при концентрации 0.035 мас.% скорость оседания частиц 3.56 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный;
б) при концентрации 0.015 мас.% скорость оседания частиц 2.17 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный.
Пример 3
В условиях примера 2, но при использовании для определения флокулирующей способности смеси водорастворимых компонентов, мас.%:
неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,
нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 45%, а метакриловая - 55%)
2.8
натриевая соль сополимера акриловой и
метакриловой кислот (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 35%, а метакриловая кислота - 65%)
3,9
полиакриламид
1.3
вода
остальное.
При использовании рабочих растворов получены следующие результаты:
а) при концентрации 0.035 мас.% скорость оседания частиц 3.97 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный;
б) при концентрации 0.015 мас.% скорость оседания частиц 2.66 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный.
Пример 4
В условиях примера 2, но при использовании для определения флокулирующей способности смеси водорастворимых компонентов, мас.%:
неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,
нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 45%, а метакриловая кислота - 55%)
3.1
натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 35%, а метакриловая - 65%)
4.2
полиакриламид
1.4
вода
остальное.
При испытании рабочих растворов получены следующие результаты:
а) при концентрации 0.035 мас.% скорость оседания частиц 4.28 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный;
б) при концентрации 0.015 мас.% скорость оседания частиц 2.76 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный.
Пример 5
В условиях примера 2, но при использовании для определения флокулирющей способности смеси водорастворимых компонентов, мас.%:
неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,
нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 45%, а метакриловая кислота - 55%)
3.4
натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 35%, а метакриловая - 65%)
5.1
полиакриламид
1.42
вода
остальное.
При испытании рабочих растворов получены следующие результаты:
а) при концентрации 0.035 мас.% скорость оседания частиц 5.12 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный;
б) при концентрации 0.015 мас.% скорость оседания частиц 3.08 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный.
Пример 6
В условиях примера 2, но при использовании для определения флокулирующей способности смеси водорастворимых компонентов, мас.%:
неполная магниевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот,
нейтрализованных на 60% (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 45%, а метакриловая - 55%)
3.5
натриевая соль сополимера акриловой и метакриловой кислот (при следующем соотношении мономеров: акриловая кислота - 35%, а метакриловая - 65%)
5.8
полиакриламид
1.5
вода
остальное.
При испытании рабочих растворов получены следующие результаты:
а) при концентрации 0.035 мас.% скорость оседания частиц 5.56 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный;
б) при концентрации 0.015 мас.% скорость оседания частиц 3.17 мм/с, раствор прозрачный, осадок плотный.
Самой высокой флоккулирующей способностью обладают 0.035% водные растворы флокулянта.