Спосіб освітлення колоїдних дисперсій

Спосіб освітлення колоїдних дисперсій шляхом обробки неіоногенним флокулянтом, відстоювання і відокремлення осаду, який відрізняється тим, що як неіоногенний флокулянт використовують прищеплену полімернеорганічну сполуку на основі поліакриламіду та кремнезему, у якій молекулярну масу прищеплених ланцюгів поліакриламіду змінюють від 1,56.106 до 3,8.106, при цьому флокулянт додають до колоїдної дисперсії у кількості 1.10-5-1.10-2кг.м-3. (19) (21) a200510657 (22) 11.11.2005 (24) 15.11.2006 (46) 15.11.2006, Бюл. №11, 2006р. (72) Демченко Ольга Вікторівна, Філіпченко Світлана Олексіївна, Желтоножська Тетяна Борисівна, Куницька Лариса Ремівна, Сиромятніков Володимир Георгійович (73) КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА (56) UA 36528 C2, 16.04.2001 SU 854893, 18.08.1981 SU 774603, 30.10.1980 RU 2174104 C1, 27.09.2001 3 77364 4 полімерної домішки, зокрема, покращення показвання адсорбційної взаємодії між частинками SіO2 ників процесу флокуляції, а саме підвищення швита щепленнями [3]. При зниженні молекулярної дкості основної стадії флокуляції, збільшення маси щеплень по відношенню до вказаного інтерщільності утвореного осаду без суттєвого погірвалу можна очікувати посилення взаємодії між шення освітлюючої дії флокулянта і збільшення ланцюгами та частинкою SiO2. В результаті і часйого питомої витрати. тинка SiO2 і прищеплений шар будуть слабо взаєВирішення задачі досягається тим, що в спомодіяти з частинками колоїдної дисперсії, що погісобі освітлення колоїдних дисперсій шляхом обршить основні параметри процесу флокуляції. При робки нейоногенним флокулянтом, відстоювання і збільшенні молекулярної маси щеплень у поріввідокремлення осаду, згідно з винаходом, як флонянні з вище вказаним інтервалом може відбувакулянт використовують прищеплену полімертись відрив щеплень та сильна їх взаємодія на неорганічну сполуку на основі поліакриламіду та далеких відстанях від поверхні частинок кремнекремнезему у якій молекулярну масу прищеплених зему, що також негативно впливає на ефективність флокулюючої дії прищепленої полімерланцюгів поліакриламіду змінюють від 1,56 106 до неорганічної сполуки. 3,8 106, при цьому флокулянт додають до колоїдДля синтезу SiO2-ПAAN використовують аероної дисперсії у кількості 1 10-5 - 1 10-2кг м-3. сіл марки Орісіл 175 із значенням питомої поверхні В запропонованому способі освітлення колоїS=1,85 105м2 кг-1, акриламід та ініціатор диамодних дисперсій шляхом обробки нейоногенним нійгексанітратоцерат. До розчину SiO2 з С=2,5кг мфлокулянтом, відстоювання і відокремлення осаду 3 додають ініціатор в кількості 0,04-0,07г та акривикористання в якості нейоногенного флокулянта ламід в кількості 6-18г. Реакція протікає при кімнаприщепленої полімер-неорганічної сполуки на остній температурі протягом 24 годин. нові поліакриламіду та кремнезему забезпечує Для випробувань були вибрані два зразки попоєднання в одній сполуці високої зв'язувальної лімер-неорганічної сполуки зі значеннями довжини здатності полімерних ланцюгів ПАА та унікальної адсорбційної властивості поверхні частинок кремприщепленого ланцюга 1,56 106 для SiO2-ПAAN1 незему, що приводить до збільшення швидкості та 3,8 106 для SiO2-ПAAN2 відповідно. В розведепроцесу флокуляції та щільності утвореного осаду ному водному розчині (С 1кг м-3) прищеплена у порівнянні з відомими способами. полімер-неорганічна сполука SiO2-ПAAN1 характеВинахід ілюструють приклади конкретного виризується значеннями характеристичної в'язкості конання, в яких визначають ступінь освітлення [ ]=0,86м3 кг-1 та віскозиметричної константи Хагідисперсії, основні параметри процесу флокуляції нса К=0,72, а для SiO2-ПAAN2 [ ]=1,05м3 кг-1, а та оптимальні дози флокулянтів. Ефективність К=0,61. відомого, і запропонованого способів освітлення В таблиці наведені приклади освітлення суколоїдної дисперсії визначають на суспензії каоліспензії каоліну за відомим способом (приклади 2ну з С=1 10-3 і розміром частинок Rсер=6,5мкм. В 7 8). Видно, що при збільшенні концентрації флокуциліндрів на 50см3 кожний засипають наважку калянта поступово зростає ефективність процесу оліну, заливають відповідним розчином флокуляносвітлення колоїдної дисперсії. При цьому ступінь ту і струшують протягом 10-12с. В прикладах 1-22 освітлення спочатку зменшується а при С 0,5 103 (табл.) поряд з мутністю рідини над осадом, що кг м-3 починає збільшуватись. Приклад 8 ілюструє утворився через 20хв. після початку флокуляції (D) оптимальну дозу ПАА в межах дослідженої. вимірюють основні характеристики процесу осаСукупність суттєвих ознак запропонованого дження суспензії каоліну: довжину початкового способу освітлення колоїдної дисперсії - викорисперіоду первинної агрегації частинок ( 0), відносну тання в якості нейоногенного флокулянту прищепшвидкість основної стадії флокуляції ( відн) і об'єм лену полімер-неорганічну сполуку SiO2-ПAAN до(щільність) утвореного осаду через 1хв. після позволяє значно покращити в розглянутому чатку процесу (V). Ці параметри розраховують з широкому інтервалі концентрацій полімервмісної кривих осадження, які одержують, вимірюючи видобавки всі показники процесу флокуляції і ступінь соту освітленого стовпа через кожні 10-15с. по освітлення при С 1 10-2кг м-3 (приклади 9-22) у чіткій межі розподілу фаз. В 8 циліндрі досліджупорівнянні з відомими високомолекулярним поліають осадження суспензії каоліну без додавання криламідом і стабільним полімер-колоідним комфлокулянту. плексом SiО2-ПAA [2]. Відомим способом в суспензію в якості нейоЯк свідчать дані таблиці, SiO2-ПAAN за своєю ногенної полімерної домішки вводять високомолеефективністю вже при С=5кг м-3 демонструє більш кулярний поліакриламід (ПАА, МV=1,25 106) зі стувисоку флокулюючу дію (приклади 10, 17), ніж віпенем гідролізу акриламідних ланок 1%. Для домий нейоногенний флокулянт - поліакриламід реалізації запропонованого способу в суспензію (приклад 3). Приклади 15, 22 ілюструють оптимадодають нейоногенну прищеплену полімерльну дозу полімер-неорганічної сполуки в межах неорганічну сполуку, в якій довжина прищепленого дослідженої, яка співпадає з такою для ПАА (прикланцюга змінюється від 1,56 106 до 3,8 106 при лад 8) В інтервалі С 5 10-3кг м-3 зразок SiO2постійній їх кількості N=23. Вибір запропонованого ПAAN2 з молекулярною масою щеплень 3,8 106 інтервалу молекулярних мас прищеплених ланцюзаймає провідне місце (приклади 17-22). гів поліакриламіду обумовлений структурними особливостями SiO2-ПAAN, які визначаються довжиною прищепленого ланцюга. Встановлено існу 5 77364 6 Таблиця Основні параметри процесу флокуляції суспензії каоліну по відомих та запропонованому способах Приклад 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Спосіб відомий Флокулянт ПАА запропонований SiO2-ПAAN1 запропонований SiO2-ПAAN2 3 -3 C 10 , кг м 0,01 0,05 0,1 0,5 1,0 5,0 10,0 0,01 0,05 0,1 0,5 1,0 5,0 10,0 0,01 0,05 0,1 0,5 1,0 5,0 10,0 відн* 0**, 1,0 1,2 1,8 2,2 3,6 5,3 6,5 7,8 1,3 2 2,5 4,3 5,5 7 8,2 1,2 2,6 3,4 7 8,8 26,5 26,8 16 15 6 4 2 0 0 0 15 4 2 1 0 0 0 14 4 1 0 0 0 0 с ν 3 V*** , см 39 34 30 25 21 17 15 12 34 27 25 18 17 12 11 35 23 20 15 12 9 8 D**** 0,15 0,142 0,165 0,19 0,07 0,055 0,015 0,027 0,155 0,175 0,131 0,055 0,035 0,023 0,02 0,175 0,136 0,125 0,043 0,025 0,023 0,03 *відносна швидкість основної стадії флокуляції; **довжина початкової стадії первинної агрегації колоїдних частинок; ***об'єм осаду, що утворився через 1хв. після початку осідання; ****мутність рідини над осадом через 20хв. після початку флокуляції ( =540нм). Так при оптимальній дозі флокулянту SiO2ПAAN1 (С=1 10-2кг м-3) відносна швидкість процесу збільшується на 5%, щільність осаду зростає на 9%, а ступінь освітлення покращується на 26% (приклад 15) у порівнянні з відомим ПАА. Найкращі параметри процесу флокуляції за запропонованим способом спостерігаються для зразка SiO2-ПAAN2 при С=1 10-2кг м-3 (приклад 22). В цих умовах, у порівнянні з відомим ПАА, відносна швидкість осідання частинок суспензії збільшується на 244%, щільність осаду зростає на 44%, але ступінь освітлення погіршується на 11%, що, зазвичай, спостерігається при досить великій швидкості процесу. Хоча оптимальна доза полімер-неорганічної сполуки (С=1 10-2кг м-3, приклади 15, 22) вища ніж у випадку стабільного полімер-колоїдного комплексу SiO2-ПAA (С=1 10-3кг м-3) [2], флокулююча здатність SiO2-ПAAN при С=1 10-3кг м-3 вища ніж при освітлені колоїдної дисперсії за відомим способом при використанні оптимальної дози стабільного полімер-колоїдного комплексу. Так при застосуванні SiO2-ПAAN1, як флокулянта, швидкість процесу флокуляції збільшується на 82%, щільність утвореного осаду на 45% а освітлююча дія на 93% у порівнянні з відомим способом освітлення колоїдних дисперсій [2]. При використанні запропонованого SiO2-ПAAN2 для освітлення суспензії каоліну швидкість процесу флокуляції збільшуєть ся на 448%, щільність утвореного осаду на 60% а освітлююча дія на 89,6% у порівнянні з відомим способом освітлення колоїдних дисперсій за допомогою стабільного полімер-колоїдного комплексу [2]. Спосіб освітлення колоїдних дисперсій, що патентується, не потребує особливого обладнання. В той же час спосіб освітлення колоїдних дисперсій, що патентується, може забезпечити потреби промисловості України у високоефективних флокулянтах. Крім того, використання запропонованого способу освітлення колоїдних дисперсій дозволяє зменшити енерговитрати завдяки суттєвому збільшенню швидкості процесу флокуляції при покращенні інших показників ефективності Джерела інформації 1. Абрамова Л.И., Байбурдов Т.А., Григорян Э.П. и др. Полиакриламид - Μ.: Химия, 1992 - С.5, 175. 2. Опис до патенту України №36528. МПК7 C02F1/56, B01D21/01, 2003 (прототип). 3. О. Demchenko, Т. Zheltonozhskaya, S. Filipchenko, V. Syromyatnikov. PolyacrylamideGrafted Silica as Special Type of Polymer-Colloid Complex // Macromol. Symp. - 2005. - V.222. Issue 1. - P.103-108. 7 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 77364 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601