Способ получения водорастворимого полиэлектролита

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУВЛИН ЗСЮ С 08 Р 22006 ТЕТ СССРИ ОЧНРЫТИЙ удАРстВенный но ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ОП ИЕ ИЗОБРЕТ Р 15А.Зайнутдиров, Н,Н,Х скии збекско 8.8) видетельств Р 220/06, 1детельство Г 4/34, 197 СССР 80. ССР ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬС(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОРАСТВОРИИОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА путем полимериэации (мет)акриловой кислоты в присутствии карбоната аммония и инициатора радикального типа при нагревании, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью улучшения флокулирующихи структурообразующих свойств полиэлектролита, в реакционную смесьдополнительно вводят гидрокарбонатнатрия и полимеризацию осуществляют,при молярном соотношении (мет)акриловой кислоты, карбоната аммония игидрокарбоната натрия, равном1-4:1-2: 1 соответственно.Изобретение относится к способуполучения водорастворимых полиэлектролитов на основе акриловых кислот иазотсодержащих соединений и может; быть использовано при синтезе сухих по-рошкообраэных водорастворимых полиэлектролитов с различными гидрофильными функциональными группами,а полученнные полиэлектролиты могутбыть использованы в гидрометаллургии 10и охране биосферы при очистке сточных и загрязненных вод металлургических производств,Известен способ получения водорастворимого полиэлектролита, условно названного СММА (Ма)з, полимеризацией метакриловой кислоты вприсутствии мочевины и двууглекислого натрия в массе в течение 1 чпри 90 бС с невысоким выходом до 2080% 1.1 3К недостаткам способа следуетотнести высокую температуру реакции 90 и невысокие флокулирующиеосвойства. 25Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяспособ получения водорастворимогополиэлектролита, условно названногоПАУ путем полимеризации акриловой зпкислоты в присутствии карбонатааммония и перекиси водорода в качестве инициатора, Согласно способу.полимеризацию акриловой кислоты икарбоната аммония проводят в массев одну стадию при 78-80 С в присутоствии перекиси водорода 0,5-0,9 Е какриловой кислоте в течение 30 мин 21.Однако полученные полиэлектролитыобладают. недостаточно высокими фло-, цкулирующими и структурообразующимисвойствами.Целью изобретения является улучшение флокулирующих и структурообразующих свойств полиэлектролита.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 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 реакцииоуменьшить 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 1,37. растворе МаС 1 у ПАУС, составляет 5,48 (выше, чем у известного ПАУ 4,32). Водные растворы ПАУС и ПАУ проводят электрический ток: удельная электропроводность 0,5 Е-ных водных растворов для ПАУС составляет 18,4.10 ф Ом см ", тогда как у ПАУ 7, 8. 10 Ом "см 1 . Высокие флокулирующие свойства при очистке сточных вод металлургических производств достигаются; за счет укаэанного сочетания функциональных групп и улучшенных свойств водных растворов.Сущность способа получения водо- растворимого 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 акриловой кислоты с одновременным замещением карбоксильных групп угле- кислым аммонием и кислым углекислым натрием, В результате температура реакции самопроизвольно поднимается до 120-140 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. П р и м е р 1. В стакан с термометром и мешалкой помещают 72 г (1 моль) акриловой (87 г, 1 моль, метакриловой) кислоты, 45 г (0,5 моль) карбоната аммония, смесь тщате1087534 а гидрокарбонат аммония - 84 г (1 моль),П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 за исключением того, что акриловую кислоту берут в кояичестве 36 г (0,5 моль), карбонат аммония - 90 г (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/мз (75 мг/л) при очистке сточных вод сталеплавильного и прокатного цехов металлургических предприятий. Т а блица 1 Концентрацияполиэлектролита, мг/л 1 1УЛСПАЛПАУ СПУ)А(Па) 0,05 79 74 80 82 65 69 41 4629 35 84 72 71 75 57 59 62 27 34 40 20 25 3 0,10 61 70 63 0,30 30 46 40 0,50 36 25 32 30 0,70 20 29 16 21 28 24 13 18 24 1,00 26 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 теочение 10 мин происходит бурная полимеризация с образованием пористого продукта, легко измельчающегося после остывания в порошок. Полимеризация сопровождается самопроиз О вольным поднятием температуры до 120-140 С и выделением паров воды, углекислого газа и незначительного количества аммиака. Выход 95-977, от теоретического. 1П р и м е р 2, Получают поли- электролит аналогично примеру 1 за исключением того, что количество гидрокарбоната натрия составляет 42 г (0,5 моль). 20П р и м е р 3. Осуществляют все операции аналогично, примеру 1 за исключением того, что карбонат аммония берут в количестве 90 г (1 моль),Сточные поды электросталеплавильного цеха 4,ЭИз приведенных данных видно, что эффективность действия предлагаемого ПАУС по сравнению с аналогом СММА(1)1 а), известным ПАУ и базовым ПАА в 1,3-1,5 раза больше. Так, например, при дозе5 О 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 СИМА(Ва)% к весу почвы Количество водолрочных почвенных агрегатов 0,03 59,9 ф 74, 9 0,15 б 8,8 б 6,4 Составитель В. Мкртычан Редактор Н, Джуган Техред Т. Дубинчак Корректор М. ШарощиЗаказ 2583/23 Тираж 4 б 9 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий1 13035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 основной характеристикой процессаструктурообраэования в почвах.Влияние дозы и вида полиэлектролитов Как видно из данных табл, 2по структурообразующейспособности предлагаемый полиэлектро лит превосходит известный и базовыйПАА при различных дозах на 4-14%,что указывает на эфФективностьпредлагаемого полиэлектролита. на образование водопрочных почвенныхагрегатов типичного сероэемаприведено в табл, 2,Преимуществом предлагаемого способа перед известным является возможность получения полиэлектролита в виде рыхлой пористой легко измельчающейся массы. Кроме того, предлагаемый полиэлектролит негигроскопичен.