Способ получения водорастворимого полиэлектролита

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРШОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛОТА путем полимеризации (мет)акриловой кислоты в присутствии карбоната аммония и инициатора радикального типа при нагревании , отличающийся тем, что, с целью улучшения флокулирующих и структурообразующих свойств полиэлектролита , в реакционную смесь дополнительно вводят гидрокарбонат натрия и полимеризацию осуществляют. при молярном соотношении (мет)акриловой кислоты, карбоната аммония и гидрокарбоната натрия, равном 1-4:1-2:1 соответственно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ур С 08 F 220/06

ГОсудАРстВенный кОмитет СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (УГНРЫТИЙ опислние изоьгктяния

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3474191/23-05 (22) 28.05.82 (46) 23.04.84. Бюл. Р 15 (72) Ф.А.Артыков, С.А.Зайнутдинов, А.С.Ющенко, О.С.Хабаров, H.Н.Хавский и,К.С.Ахмедов (71) Институт химии Узбекской ССР (53) 661.183.123(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 946209, кл. С 08 F 220/06, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 475370, кл. С 08 Г 4/34, 1973 (прототип)., SU„„1087534 А (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОРАСТВОРИИОГО ПОЛИЭЛБКТРОЛИТА путем полимериэации (мет)акриловой кислоты в присутствии карбоната аммония и инициатора радикального типа при нагревании, отличающийся тем, что, с целью улучшения флокулирующих и структурообразующих свойств полиэлектролита, в реакционную смесь дополнительно вводят гидрокарбонат натрия и полимеризацию осуществляют, при молярном соотношении (мет)акриловой кислоты, карбоната аммония и гидрокарбоната натрия, равном

1-4:1-2:f соответственно.

1 1087534

Для достижения поставленной цели согласно способу получения водорастворимого полиэлектрлита путем полимеризации (мет)акриловой кислоты в присутствии карбоната аммония и инициатора радикального типа при нагревании в реакционную смесь дополнительно вводят гидрокарбонат натрия и полимеризацию осуществляют при молярном соотношении метакриловой кислоты, карбоната аммония и гидрокарбоната натрия, равном 1-4:1-2: 1 соответственно

Изобретение относится к способу получения водорастворимых полиэлектролитов на основе акриловых кислот и азотсодержащих соединений и может

; быть использовано при синтезе сухих по- g рошкообраэных водорастворимых полиэлектролитов с различными гидрофильными функциональными группами, а полученнные полиэлектролиты могут быть использованы в гидрометаллургии 10 и охране биосферы при очистке сточных и загрязненных вод металлургических производств.

Известен способ получения водорастворимого полиэлектролита, ус- !5 ловно названного CMNA (Na)3, полимеризацией метакриловой кислоты в присутствии мочевины и двууглекислого натрия в массе в течение 1 ч при 90бС с невысоким выходом до 20

80% (1 3.

К недостаткам способа следует отнести высокую температуру реакции 90 и невысокие флокулирующие о свойства. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения водорастворимого полиэлектролита, условно названного

ПАУ„ путем полимеризации акриловой кислоты в присутствии карбоната аммония и перекиси водорода в качестве инициатора. Согласно способу .полимеризацию акриловой кислоты и карбоната аммония проводят в массе в одну стадию при 78-80 С в присуто ствии перекиси водорода 0 5-0 9% к акриловой кислоте в течение 30 мин (21.

Однако полученные полиэлектролиты обладают. недостаточно высокими фло-, кулирующими и структурообразующими свойствами.

Целью изобретения является улучшение флокулирующих и структурообразующих свойств полиэлектролита.

Данные условия реакции, соотношения мономеров и проведение полимеризации акриловой кислоты и карбоната аммония в среде гидрокарбоната натрия позволяют снизить температуру реакции до 40-50, время реакции о уменьшить в 2 раза по сравнению с известным способом, а также увеличить в цепи макромолекулы содержание карбоксилатных и амидных групп по сравнению с карбоксильными.

Предлагаемый полиэлектролит условно назван ПАУС.

Полиэлектролиты ПАУС хорошо растворяются в воде, характеристическая вязкость 1 1, определенная в 1,3% растворе NaC1 у ПАУС, составляет

5,48 (выше, чем у известного ПАУ

4,32). Водные растворы ПАУС и ПАУ проводят электрический ток: удельная электропроводность 0,5%-ных водных растворов для ПАУС составляет l8,4. 10 Ом см ", тогда как у ПАУ

7,8.10 Ом "см ". Высокие флокулиф рующие свойства при очистке сточных вод металлургических производств достигаются; за счет укаэанного сочетания функциональных групп и улучшенных свойств водных растворов.

Сущность способа получения водорастворимого полиэлектролита заключается в следующем. Смешивают рассчитанные количества акриловой (метакриловой) кислоты и карбонат аммония тщательно перемешивают, добавляют перекись водорода и гидрокарбонат натрия. Эту смесь оставляют при 40-50 С, изредка перемешивая, и в течение 10 мин происходит бурная полимеризация акриловай кислоты с одновременным замещением карбоксильных групп углекислым аммонием и кислым углекислым натрием. В результате температура реакции самопроизвольно поднимается до l20-140 С с выделением паров воды, углекислого газа и незначительных количеств аммиака, что благоприятствует образованию защитных групп в цепи макромолекулы. По окончании реакции получается пористый продукт, который по остывании очень легко измельчается в порошок.

Пример 1. Встакан с термометром и мешалкой помещают 72 r (1 моль) акриловой (87 г, 1 моль, метакриловой) кислоты, 45 г (0,5 моль) карбоната аммония, смесь тщате1087534 а гидрокарбонат аммония — 84 r (1 моль).

Пример 4. Аналогично примеру 1 за исключением того, что акриловую кислоту берут в кояичестве

36 r (0,5 моль), карбонат аммония90 r (1 моль) и гидрокарбонат аммония 42 г (0,5 моль). Эффективное флокулирующее действие предлагаемого полиэлектролита установлено при введении его в сточные воды сталеплавильных и прокатных цехов металлургических заводов. Для сравнения взяты известный ПАУ и базовыйполиакриламид — ПАА. Данные эффективности приведены в табл. 1, где указано время (мин), за которое произошло уменьшение содержаний взвешенных веществ от исходной—

3,5 кг/м до допустимой концентрации

0,075 кг/мР (75 мг/л) при очистке сточных вод сталеплавильного и прокатного цехов металлургических предприятий.

Т а блица 1

Концентрация полиэлектролита, мг/л

I! (т

IIYAC RAA J ПАУ CIIIIA(Na)

0 05

74

80 82

65 69

41 46

29 35

72 71 75

57 59 62

27 34 40

20 25 3!

0,10

70

0,30

46

0,50

25

30

0,70

25

16 21

24

13 18 24

1,00

20 меньше, чем аналога СММА (Ма), известного ПАУ и базового ПАА.

Предлагаемый полиэлектролит так же, как известный и базовый ПАА, обладает структурообразующими свойствами при введении в дисперсии почв. Так, при введении в почву предлагаемый полиэлектролит образует большее количество водопрочных почвенных агрегатов крупнее 0,25 мм в диаметре по сравнению с известным и базовым ПАА. Количество водопрочных почвенных агрегатов является льно перемешивают, затем добавляют

21 г (0,25 моль) гидрокарбоната натрия, О, 11 г перекиси водорода (ЗЗХ-ной) и оставляют эту массу при

40-50 С, изредка перемешивая. В тео чение 10 мин происходит бурная полимеризация с образованием пористого продукта, легко измельчающегося после остывания в порошок. Полимеризация сопровождается самопроиз- 10 вольным поднятием температуры до

120-140 С и выделением паров воды, углекислого газа и незначительного количества аммиака. Выход 95-97Х от теоретического. 15

lI p и м е р 2, Получают полиэлектролит аналогично примеру 1 за исключением того, что количество гидрокарбоната натрия составляет

42 г (0,5 моль). 20

Пример 3. Осуществляют все операции аналогично. примеру 1 за исключением того, что карбонат аммония берут в количестве 90 r (1 моль), Сточные поды электроl сталеплавильного цеха

4.7

Из приведенных данных видно, что эффективность действия предлагаемого

ПАУС по сравнению с аналогом СММА(Иа), известным ПАУ и базовым ПАА в 1,3-1,5 раза больше. Так, например, при дозе

0,5 мг/л ПАУС достигает допустимой концентрации взвешенных веществ за

25 мин отстаивания, за это же время достигается допустимая концентрация с использованием ПАА, но уже при большей дозе — 0,7 мг/л, а ПАУ треБуется 1,0 мг/л и СИМА (Ма) также

1,0 мг/л, следовательно, расход предлагаемого ПАУС в 1,5-2 раза

Сточные воды прокатного цеха

ПАУС ПАА ПАУ CMHA(Na) 1087534

Т а блица 2

Полиэлектролит-структурообразователь

) . ) Концентрация полиэлектролита, Е к весу почвы

Количество водолрочных почвенных агрегатов

0,03

59,9

74,9

0,15 б8,8 б6,4

Составитель В. Мкртычан

Редактор H. Джуган Техред T. Дубинчак Корректор М. Шароши

Заказ 2583/23 Тираж 4б9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 основной характеристикой процесса структурообраэования в почвах.

Влияние дозы и вида полиэлектролитов

Как видно из данных табл. 2 по структурообразующей способности предлагаемый полиэлектро-20 лит превосходит известный и базовый

ПАА при различных дозах на 4-14%, что указывает на эффективность предлагаемого полиэлектролита. на образование водопрочных почвенных агрегатов типичного сероэема приведено в табл. 2.

Преимуществом предлагаемого способа перед известным является возможность получения полиэлектролита в виде рыхлой пористой легко измельчающейся массы. Кроме того, предлагаемый полиэлектролит негигроскопичен.