DE1442398A1

DE1442398A1 - Ausflockungszusammensetzung und Verfahren zum Ausflocken

Info

Publication number: DE1442398A1
Application number: DE19651442398
Authority: DE
Inventors: Lesinski Chester Anthony; Wyk Joseph William Van
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1964-08-04
Filing date: 1965-07-27
Publication date: 1968-11-21
Also published as: GB1091087A; BE667873A; DE1442398B2; US3367918A; NL6510048A

Description

The Dow Ohemical Company, Midland / Michigan, V.St.A.

Ausflοckungszusammensetzung und Verfahren zum Ausflocken

Die Erfindung betrifft wasserlösliche polymere Amid-Ausflockungsmittel und ein Verfahren zum Ausflocken von Suspensionen feinzerteilter Feststoffe.»

Gemäß der Erfindung wurde nun gefunden, daß Dialkylammoniumsalze und Paraformaldehyd mit polymeren Arnfi- Ausflockungsmitteln vermischt werden können, um eine freifließende feste Zusammensetzung herzustellen, welche, wenn sie in einem wäß« rigen Lösungsmedium bei einem geeigneten pH-Wert gelöst wird, ein lösliches kationisches Derivat des polymeren Amids bildet.

Es können 0,1-1 Mol Aldehyd bzw. 0,1-1 Mol Amin für jedes chemische Amidäquivalent in dem polymeren Amid verwendet werden. Vorzugsweise sollten die verwendeten Amid-Mole etwa gleich den verwendeten Aldehyd-Molen sein. Die Bezeichnung

809809/0737

—· 2 —

"Chemisches Amidäquivalent" bezieht sich auf die Mole Amid enthaltendes Monomeres geteilt durch die Amidfunktion des Monomeren, die in dem polymeren Amid-Ausflookungsmittel interpolymerssiert werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden Aminsalz und Aldehyd zunächst in einem wäßrigen Lösungsmittel umgesetzt und daraus unter Bildung eines festen wasserlöslichen Produktes gewonnen. Dieses feste Reaktionsprodukt wird dann mit dem polymeren Amid in Mengenverhältnissen von etwa O₁1 - etwa 1 Mol pro chemischem Amidäquivalent vermischt. Die erhaltene Zusammensetzung ist ein freifließendes festes Gemisch, das in festem Zustand beständig ist, jedoch bei der Auflösung in Wasser bei einem geeigneten pH-Wert reaktionsfähig ist, und ein kationisches polymeres Amid-Ausflockungsmittel bildet.

Da für die obige feste Mischung keine Wärme zur Reaktion in wäßriger Lösung notwendig ist, kann die Temperatur des wäßrigen Lösungsmediums die gerade zur Verfügung stehende sein. Beispielsweise ist die Temperatur des wäßrigen Lösungsmediums in bequemer Weise die Temperatur des Wassers, welches zur Herstellung von Vorratslösungen an Ausflockungsmittel verwendet wird. Ein günstiger pH-Wert für die Umwandlung des nicht^ionisehen Amids in die gewünschte kationische Form liegt bei wenigstens, etwa 9»5· Als eine allgemeine Regel sollten die in dem Lösungsmittel vorliegenden pH-regelnden Stoffe nicht mehr als etwa 20 Gew.-^ des wäßrigen Systems

809809/0737

ausmachen. Der gewünschte pH-Wert kann durch Zugabe von Alkalihydroxyden oder Puffermitteln, wie z.B. Alkaliphosphaten, Carbonaten oder Boraten zu dem System erreicht werden. Während die Reaktion zu einem günstigen Ausmaß innerhalb weniger Minuten nach Lösung der festen Polymerzusammensetzung beendet ist, werden die besten Ergebnisse erhalten, wenn die Lösung etwa 15 Minuten lang vor der Anwendung umgesetzt wird, vorzugsweise unter mäßiger Bewegung, wie z.B. durch Rühren oder Schütteln. Optimale Umwandlungen werden erhalten, wenn man

die Lösung wenigstens etwa 2 Stunden reagieren läßt, bevor sie verwendet wird.

Zu den Aminen, die mit Erfolg als feste Zusätze zu den polymeren Amid-Ausflösungsmitteln verwendet werden können, gehören beispielsweise die wasserlöslichen anorganischen und organischen, Schmelzpunkte über etwa 35⁰O aufweisenden Säuresalze sekundärer Dialkylamine, in denen die Alkylgruppen 1-2 Kohlenstoffatome enthalten. Zu solchen Aminen gehören zum Beispiel Dimethylammoniumchlorid, Dimethylammoniumbromid, Dirnethylammoniumsulfat, Diäthylammoniumohlorid, Methyläthylammoniumchlorid, Dimethylammoniumborat, Diäthylammoniumaoetat, Dimethyl/ammoniumoxalat, DirnethylammoniumbensBoat, Diäthylammoniumformiat und Dimethylammoniumsucoinat.

Di© verwendeten polymeren Amid-Ausflockungsmittel können , al« ein im wesentlichen lineares und wasserlösliches PoIyalkan von hohem Molekulargewicht gekennzeichnet werden, d.h.

809809/0737

ein Polyalkan, welches aus monoäthylenisch ungesättigten Monomeren, die eine Vielzahl von Amidgruppen als Substituenten aufweisen, polymerisiert wir-d :« Eine 0,5 Gew.-#ige lösung eines polymeren Ausflockungsamids in.einer wäßrigen 4 $igen NaCl-LÖsung, bei einem pH-Wert von 7 sollte eine Viskosität von wenigstens 4 Oentipoisen aufweisen, gemessen in einem Ostwald-Viskosimeter.

Spezielle polymere Amid-Ausflookungsmittel, auf die die Erfindung anwen^dbar ist, sind z.B. Homopolymere und Copolymere mit hohem Molekulargewicht aus Acrylamid, Methacrylamid, N-Isopropylacrylamid, Amide der Fumarsäure und Maleinsäure uad Crotonamid. Zu derartigen Homopolymeren gehören beispielsweise die Polyacrylamide, ii\ denem bis zu 40 $ ihrer Carboxamidgruppen zu Oarboxylatgruppen hydrolysiert sein können. Copolymere der Amidmonomeren werden durch Copolymerisation der Amide mit bis zu 50 Mol-# anderer monoäthylenisch ungesättigter wasserlöslicher Monomerer hergestellt, wie z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Styrolsulfonsäure, Vinylbenzoesäure, Maleinsäure sowie Alkali- und Ammoniumsalze der vorstehenden Säuren. Andere geeignete wasserlösliche Comonomere sind z.B. Acrylnitril, Methacrylnitril, Allylalkohol, N-Vinylpyrrolidon, IT-Vinyl-S-methyl-oxazeliq/J N-Vinylpyridin, Vinyl-benzylquaternäre Ammoniumverbindungen (Vinylbenzyl-rquaternäres Ammoniumchlorid) und 2-Aminoäthylacrylat. Weitere Comonomere, die in geringen Mengen, so daß sie dabei nicht die Gesamtwasserlöalichkeit des erhaltenen Copolymeren aufheben, in polymeren Amid-Ausflockungsmitteln verwendet werden können, sind

809809/0737

- ο —

z.B. Styrol, oc-Methylstyrol, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylformiat, Vinylalkyläther, Alkylacrylate und Alkylmethacrylate. Um die Wasserlöslichkeit sicher zu stellen, sollten ddrartige Copolymere nicht mehr als etwa 25 M0I-9S derartiger wasserunlöslicher Monomerer enthalten.

Zur Ausflockung einer Suspension aus feinverteilten Feststoffen wird die erfindungsgemäße feste Polymerzusammensetzung in einem wäßrigen Medium gelöst, um 0,01 - 20 Gew.-^ gelöster Peststoffe zur Verfügung zu stellen (die obere Grenze der gelösten Menge wird durch die Viskosität geregelt, welche die Mischung praktisch begrenzt). Der pH-Wert der Lösung wird auf wenigstens 9,5,vorzugsweise auf wenigstens 11, eingestellt, und man läßt die gewünschte Umwandlung des polymeren Amids in ein kationisches Derivat davon durch die Zeit bewirken. Anschließend wird die umgewandelte Polymerlösung, wie irgendeine Vorratslööung eines polymeren Ausflockungsmittels verwendet, d.h. die wäßrige Lösung des umgesetzten Polymeren wird zu der auszuflockenden Suspension in einer Menge zugesetzt, die wirksam zur Erzeugung einer Coagulation und Abtrennung der suspendierten Phase ist. Vorzugsweise wird die Zugabe des polymeren Ausflockungsmittels zu der Suspension rasch vorgenommen, wobei die behandelte Suspension anfänglich turbulent und nachlassend leicht gerührt wird, um die Flockenbildung zu fördern.

Zu den wäßrigen Suspensionen^gegenüber denen das modifizierte polymere Ausflockungsmittel gemäß der Erfindung am wirksamsten

809809/0737

ist, gehören solche, welche in suspendierter Phase Ton, Kieselsäure, Kohleabrieb oder !Peinkohle, organische Stoffe und/oder Polysaccharide, wie z.B. Cellulosefasern enthalten. Der pH-Wert der Suspension kann im Bereich des stark sauren bis zum stark basischen liegen.

Im allgemeinen läßt man die Abtrennung der coagulierten Feststoffe durch Absitzten der Flocken vor sich gehen, welche schließlich aus dem Absetzgefäß als eine Unterströmung abgezogen werdaxDie Abtrennung kann ebenso durch Filtration, Zentrifugieren und/oder Flotationstechniken erfolgen.

Als eine spezielle Ausführungsform der Erfindung wurde ein trockenes freifließendes Gemisch von Feststoffen aus einem Gewichtsteil eines Polyacrylamid-Ausflockungsmittels, in dem weniger als 1 Prozent der Amidgruppen hydrolysiert waren, 1,29 Gewichtsteilen Dirne thyl ammoniumoxalat, 0,42 Gewichtsteilen Paraformaldehyd und 2,6 Gewichtsteilen Natriumcarbonat hergestellte Beim Auflösen in Wasser reagierte das obige Feststoffgemisch und ergab eine Lösung von N(Dimethylaminomethyl)acrylamidpolymeren. Diese besondere Mischung erforderte etwa 1 Stunde, um eine vollständige Lösung sämtlicher Bestandteile zu erreichen. Das System wurde einige zusätzliche Stunden gerührt, um eine optimale Umwandlung des Polymeren herbeizuführen.

Die zur Reaktion gebrachte Polymerlösung wurde weiter verdünnt, auf etwa 0,10 Gew.-^ Feststoff, um eine wirksame

80 980 9/07 3 7

Anwendungslösung des umgewandelten polymeren Amid-Ausflockungsmittels herzustellen. Diese Lösung wurde auf eine wäßrige Stärkedispersion, welche 5 $> dispergierte Stärkefeststoffe enthielt, unter Ausflockungsbedingungen angewandt. Die sich ergebende Ausflookungsgeschwindigkeit, d.h. die Flockenbildung und Absetzung_r gemessen als Absinkgeschwindigkeit der Zwischenschicht zwischen der klaren überstehenden Flüssigkeit und der darunter liegenden Floojcensuspension, betrug wenigstens etwa 5 cm/min. Durch eine äquivalente Menge des Ausgangspolyacrylamids wurde die Suspension nicht ausgeflockt.

809809/0737

Claims

Patentansprüche

1. Polymere Amid-Ausflockungszusammensetzung, gekennzeichnet durch einen wasserlöslichen freifließenden Feststoff, welcher 0,1 - 1 Mol, pro chemischemNAmidäquivälent des Peststoffs, eines wasserlöslichen Dialkylammoniumsalzes, dessen Alkylgruppe 1 - 2 Kohlenstoffatome aufweist, und 0,1 - 1 Mol, pro chemischem Amidäquivalent, Formaldehyd als Paraformaldehyd enthält.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 'das Amid Polyacrylamid ist.

3· Zusammensetzung nach Anspruöh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dialkylammoniumsalz und der Formaldehyd in Form eines festen Reaktionsproduktes vorliegen, In dem Amin und Formaldehyd auf einem molaren Grundverhältnis von 1 ι 1 umgesetzt wurden. .

4· Verfahren zum Ausflocken einer Suspension feinverteilter Feststoffe mit kationiechen Ausflockungsmitteln, dadurch gekennzeichnet« daß man die Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 - 3 in Wasser bei einem pH-Wert von wenigstens 9,5 in einer ausreichenden Menge auflöst, um eine Feetstoffkonzentration in einem Bereich von 0,01 Ms zu 20 Gew.-J< der Lösung zu erhalten, und nach wenigstens 15 ainütigea Rühren der erhaltenen Lösung das sich ergebende kationische Polymere

809809/0737

14*2398

~ 9 —

in Form einer wäßrigen Lösung zu der auszuflockenden Suspension zugibt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurdh gekennzeichnet, daß
das Polyacrylamid ein hohes Molekulargewicht aufweist, so daß eine 0,5 Gew.-#ige Lösung davon in einer wäßrigen
4 #Lgen Hatriumchloridlösung bei einem' pH-Wert von 7 eine Viskosität von wenigstens 4 Centipoisen, gemessen in einem Ostwald-Viskosimeter aufweist.

809809/0737