Композиция флоккулянта и способ ее получения

Иинимальное количество катализатора, необходимое для имидазолироваиия,предпочтительно 0,1 вес.Ф в пересчетена загруженный полиакрилонитрил. Пригодны и меньшие количества, если реакцию вести при оптимальной температуре,Особо предпочтительное количество катализатора при использовании сероуглерода составляет 1,4 вес.Ъ в пересчетена загруженный полиакрилонитрил, 1К соответствующиминертным маслам, пригодным для применения в соответствии с изобретением, относятсямасла минерального, растительного иживотного происхождения, однако мине"ральные масла, не содержащие реакцион.носпособные функциональные группы,значительно более предпочтительны. Наиболее предпочтительны парафиновые мас.ла, содержащие прямые или разветвленные длинные углеводородные цепи, масласодержащие исключительно насыщенныеоткрытые цепи (алифатические) углеводороды. Несмотря на желательность полного исключения ненасыценных и ароматических углеводородов, как в высокочистых белых минеральных маслах,: это требование экономически нереально. В лучшем случае масло может содержать небольшое количество ненасыц 1 енных соединений и должно иметь стойкую окрас- ЗОнч и слабый запах.Требования, предъявляемые к маслудля диспергирования в нем активногодефлоккулирующего ингредиента, делают нежелательным применение животных 35или растительных масел.По предлагаемому способу наиболеепригодными являются алифатические иароматические углеводороды. К предпочтительным ароматическим углеводородам относятся толуол, ксилол, этилбензол и бензол. К предпочтительнымалифатическим углеводородам следуетотнести гептан, октан (и все его изомеры) и циклогексан 45Кроме азота, в качестве инертнойгазообразной среды для реакции можноприменять и другие инертные газы,например гелий и аргон, При реакцииимидазолирования повышенное давление, 50способствует сдвигу равновесия реакции в нежелательном направлении, Пониженное давление нежелательно из-занизкой температуры реакции и летучести растворителя. Поэтому целесообразно работать при давлении, близком кнормальному.Для отгонки летучего растворителяпод вакуумом (перед имидазолированием)следует поддерживать температуру раст-,вора 25-50 С и лишь в конце отгонкиее нужно повышать до 65. Более высо-кие температуры могут привести к разложению продукта.В качестве сорастворителей по предлагаемому способу как правило, при меняют летучие сложные эфиры, например этилацетат, пропилацетат, изопропилацетат,бутилацетат, метилформиат, этилформиат, и метилпропионат, но можно использовать и любой другой инертный растворитель, способствующий рас ворению серной кислоты в масле. Отгон. ку сорастворителя также производят при различном давлении, причем первоначальная температура раствора должна быть относительно низкой, например нижеф50 С, после чего ее повышают до 65 С в течение примерно 1 ч для удаления остального растворителя.Для стабилизации или повышения физических свойств композиций диспергированного в масле поли(2-винилимадазолиний) бисульфата можно добавить в нее один или более ингредиентов или присадок, например поверхностно-активные вецества, диспергирующие агенты, наполнители, средства для повышения или понижения вязкости, отдушки и т.п. Наиболее рекомендуемыми поверхностно- активными веществами являются полиэтоксилированные спирты жирного ряда, полиэтоксилированные жирные кислоты, карбоновые кислоты с длинной цепью и их эфиры, например стеариновая и олеиновая кислота, глицериды жирных кислот, алкоксилированные эфиры жирных кислот, полиоксиалкенгликоли, алкилфталаты, моноэфиры сорбината, блокполимеры смесей окисеЙ этилена и пропилена, алкилфенолы (тритоны) + этоксилированные алкилфенолыПредпочтительные поверхностно-активные вещества должны быть водорастворимыми и не должны реагировать с поли (2-винилимидазолиний) бисульфатом.П р и м е р 1. В четырехгорлый реактор емкостью 1 л для получения смолы, снабженный мешалкои, иммерсионным термометром (погруженным), трубкой для подачи азота, и конденсатором Фридриха, соединенным с колбой для фильтрования, содержащей раствор кислоты, загружают 53 вес.ч. (1 моль) полиакрилонитрила, 232 вес.ч. толуола, 5 вес.ч. порошкообразного кремнезема, 113 вес.ч. этилендиамина и 0,75 вес,ч. сероуглерода (1,42% от веса полиакрилонитрила) . Реакционную смесь нагревают в атмосфере азота при 80-85 С в течение 5,5 ч. За это время выделяется 92-97 теоретического количества аммиака. Поливинилимидазолин представляет собой дисперсию твердого вещества в жидкой взвеси и может быть выделен,высушен, и использован для обработки воды.П р и м е р 2. Обмен растворителя осуществляют в реакционной взвеси илисуспензии из примера 1, загружая суспензию в отсосную склянку, или фильтровальную колбу, снабженную загрузочной воронкой, содержащей 225 вес.ч, нейтрального масла 3505 М , термометром, мешалкой, холодильником. Дистилляцию проводят под вакуумом, давление в процессе дистилляции меняется от 200 до 20 мм рт. ст. при температуре реакционной смеси около или ниже 50 С. Дис 6тиллят непрерывно замещают маслом, Образующийся раствор представляет собой 28-31-ную суспензию поли(2-винилимидазолина) в нейтральном масле 350,30 которую можно использовать для обработки воды.Обмен растворителя на маслоосуществляют путем отсифонирования 1575 жидкости, внесения масла и отгонки остатка растворителя.Замену растворителя осуществляютв трех отдельных экспериментах, заменяя нейтральное масло 350, минеральным маслом Сквибб, нуджолом и нейтральным маслом 650 БИП р и м е р 3, Бисульфат поливинилимидазолина получают., добавляя 115 вес.ч.концентрированной серной кислоты и76,2 вес.ч. этилацетата в качестве со 25растворителя в жидкую дисперсию изпримера 2, (250 об/мин), при перемешивании мешалкой, выдерживая раствор ватмосфере сухого инертного газа притемпературе 30-35 С. Затем этилацетат отгоняют под вакуумом, при этомдавление падает с 200 до 50 мм рт.ст.Продукт, т,е. 49-51-ную дисперсиюбисульфата поливинилимидазолиния в нейтральном масле 350 используют для облегчения Фильтрации сточного шлама.Описанным в примере 3 методом отдельный образец поли(2 - винилимидаэолина) нейтрализуют при 50 С.Описанным в примере 3 способом, 40реакционную смесь, соответствующуюописанной в примере 2, нейтрализуютпри 15-20 С,П р и м е р 4. Полученную описанным с примере 2 способом масляную 45дисперсию поли (2 - винилимидаэолина)медленно приливают при перемешиваниик 1960 вес.ч 5-ного водного растворасерной кислоты до полного растворенияполимера. Образующийся водный раствор 50эффективно используют дляочистки илиосветления воды,П р и м е р 5. К 450 вес.ч. суспенэии из примера 3 добавляют 13,5 вес.ч.поли(этоксижирного спирта), поверхностно-активное вещество с а 1 В 14-16и 4,5 вес.ч. порошкообразного кремнезема в качестве диспергирующего агента. Образовавшийся продукт обнаруживает повышенную стабильность суспензии и продукт быстро растворяется вводе беэ надобности в оборудованиидля скоростного перемешиванияП р и м е р бВ аппарате из приме.ра 1 нагревают суспензию 342 вес,ч.ксилола, 53 вес.ч. поликрилонитрила, 65 5 вес.ч, порошкообраэного кремнезема,138 вес.ч. этилендиамина и 0,6 вес.ч.сероуглерода при перемешивании в атмосфере азота при 80-85 фС в течение8,5 ч, достигая 90-95-ной конверсии,Растворитель заменяют 200 вес.ч. нейтрального масла 350 при температурераствора 65-70 фС. Затем диспергированный в минеральном масле поливинилимидазолин переводят в соль и используют при обезвоживании бумажной массы,Опыт повторяют,но с заменой ксилола на минеральное масло Сквибб.П р и м е р 7 , Опыты проводят попримеру 1, используя 2,25 и 1,5 вес.ч.сероуглерода.вместо 0,75 вес.ч. иполучают поли(2-винилимидазолин) .П р и м е р 8. В аппарате, описанном в примере 1, получают суспенэию,содержащую 342 вес.ч. толуола,53 вес.ч. полиакрилонитрила, 5 вес,ч.порошкообразного кремнезема, 138 вес.ч,этилендиамина, 4,8 вес.ч. метансульфокислоты Смесь перемешивают в атмд"- Фофере азота при 85 С в течение 17 ч.За это время выделяется 86,5 теоретически рассчитанного количества ам"миака, Поливинилимидазолин - твердоевещество, которое выделяют, сушат ииспользуют затем при обработке воды.П р и м е р 9. Полученную описанным в примере 1 способом жидкую суспензию загружают в однолитровую отсосную колбу, снабженную загрузочной воронкой и наполненную 284 вес.ч.толуола, термометром, мешалкой и холодильником, Дистилляцию ведут приостаточном давлении 175 мм рт.ст.,заменяя дистиллят толуолом из загрузочной воронки. Затем поливинил иимидазолин нейтрализуют при 15-20 фС115 вес,ч. концентрированной сернойкислоты в присутствии 76,2 вес.ч.этилацетата в качестве сорастворителя, Обмен растворителя на 200 вес.ч.нейтрального масла 350 осуществляютпри вакуум-дистилляции и получаютцелевой продукт в виде 50-ной дисперсии бисульфатаполивинилимидазолиния в масле,П р и м е р 10. Повторяют опыт попримеру 1, но без внесения порошкообразного кремнезема и получают поли(2винилимидаэолин),П р и м е р 11. Повторяют опыт попримеру 1, используя 53 вес.ч. полиакрилонитрила, 5 вес.ч. порошкообраэного кремнезема, 138 вес.ч. этилендиамина, 342 вес.ч. толуола, 0,5 вес.ч.сероуглерода. Реакцию ведут 8 ч в атмосфере азота до 85,4-ной конверсии.Продукт отделяют от жидкости, сушат ииспользуют при обработке воды.П р и м е р 12. Повторяют опыт попримеру 1, используя 53 вес.ч. полиакрилонитрила, 2,5 вес.ч. порошкообраэ.менен сти в пле По реак гие соли и пример хло салаты, фо Масляные д предлагаем руются в в растворов Инертным м слой на по ного кремйезема, 99,2 вес.ч. этилеидиамина, 173 вес.ч толуола,0,75 вес.ч. сероуглерода. Реакционную смесь перемещивают 9 ч в атмосфере азота до 95,61-ной конверсии. Обработав продукт, как .описано в примерах 2 и 3, получают бисульфат поливинилимидазолиния, диспергированный в масле.П р и м е р 13. В раствор 53 вес.ч. полиакрилонитрила в 232 вес.ч. толуола вносят 5 вес.ч. порошкообразного кремнезема, 72,1 вес.ч. этилендиамина и 1,5 вес.ч. сероуглерода. Реакционную смесь перемешивают 5 ч в атмосфере азота до 86-ной конверсии в поливинилимидазолин. Обмен растворителя на 225 ч инертного минерального масла осуществляют путем вакуумдистилляции. Бисульфат поливинилимидазолина получают, добавляя в реакционную смесь 76,2 вес.ч. этилацетата в качестве сорастворителя и затем медленно приливая 115 вес.ч. концентрированной серной кислоты при 30-35 фС. После образования соли этилацетат отгоняют и получают 50-ную диспер сию бисульфата поливинилимидазолина в минеральном масле. Продукт можно испольэовать при обработке воды.П р и м е р 14, Эффективность обезвоживания сточных шламов вторичной 80 переработки (струйчатый фильтр) полученного любым иэ приведенных способов поли(2-винилимидазолиний)бисульфата оценивают при помощи теста Е 1 МСО, описываемого ниже. Полимер в жидком 35 обеэвоживающей сйособ нтах определяют по фо(А-.В) /Ах 100, 66где А - вес анализируемого образца, (диспергированный в масле продукт) . Эти веса требуются для получения 400 мл жидкого фильтрата. Изменение обеэвоживающей способности считается положительным , если для получения иэ образца 400 мл фильтрата расходуется пре" парата меньше, чем при применении стандартного полимера.Иэ приведенных данных результатов ,испытаний следует, что диспергирован 68)или порошкообразном состоянии раств ряют в деионизированной воде до получения 3-ного активного раствора. Определенный объем этого раствора смешивают с деионизированной водой, доводя объем до 100 мл. 100 мл этого раствора приливают к 1500 мл шлама (струйчатый фильтр) и перемешиваютпри помощи двухлопастной мешалки, ра. ботающей со скоростью 1900 об/мин, в течение 45 с. Лист фильтровальной бумаги размером 1/10 квфута, помещенный в вакуум 381 мм рт.ст., погружа" ют в 1600 мл обработанного полимером сточного шлама на 1 мин. Затем лист снимают, перевертывают на 2 мин все также под вакуумом. Объем жидкого фильтрата, собранного за эти 3 мин, измеряют и определяют свойства полученногопирога.Данные, приведенные в таблице, по- лучены в результате построения граФика нанесением объема собранного фильтрата в зависимости, или как Функции веса полимера, добавленного в .шлам, построения наиболее прямой линии, соответствующей полученным данным, и интерполяцией до определения веса полимера, необходимого для получения 400 мл фильтрата.Каждый пример состоит из 2 тестов, один - с диспергнрованным в масле про,дуктом, полученным по предлагаемому способу, второй - контрольный продукт порошкообразный поли(2-винилимидазолиний)бисульфат. ный в масле поли(2-винилимидазолиний)бисульфат действует эффективнее, чемполимер в порошкообразном виде прииспытаниях на сточном шламе. ни 11 можно получить и друливинилимидазолина, наиды, нитриты, ацетаты, окфаты, фталаты и формиаты.сперсии, полученные пому способу, легко инвертиде с образованием водныхктивного ингредиента сслом, образующим дискретнаерхности воды, или дисперг566842 12 формула изобретения 45-50 хц 0,25 0,25 1. Патент С 1 А 9 3406139, кл.260-296, опублик. 1968. Составитель А. ПереверзеваТехред Н.Бабурка Корректор Л. Власенко Редактор Л. Емельянова Заказ 3959/712 Тираж 610 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 гироваккым с образованием эщтлъскктипа масла в всщв. 1, Композиция Флоккулякта на основе полквииилимкдаэолкна илк полк(2- винилкмидазолкний) бксульфатао тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с це" пью облегчения обращения с нею при использовании, она дополнительно содержит 35-65 вес,Ф инертного масла. 102, Композиция по а.1, о т л к ч аю щ а я с я тем, что дополнительно содержит остаточный толуол, остаточный этилацетат, поверхностно-активнов и диспергирующее средство и компонен )б ты взяты при следующем соотношении, вес.З:Поли(2-винилимидаэолиний 45-50бисульфатНейтральное масло 450Остаточный толуолОстаточный этилацетатПоверхностно-активноеи днспергирующее средство 3-5 253. Способ получения композиции по п,1 взаимодействнем полиакрилонитрнла с этилендиамином, взятых в молярном соотношении минимум 1:1, в среде ор,ганического растворителя, например 30 тблуола, содержащего органический или неорганический сульфид - катализатор, сгособный генерировать по крайней мере следы сероводорода, прн 40-100 фС в сухой инертной атмосфере с получе нием поливинилнмидазолина при непрерывном удалении образующегося газообразного аммиака, о т л и ч а ющ и й с я тем, что избыток непроре" агировавшего этилендиамина и растворитель отгоняют под вакуумом прн од.новременном внесении инертного масла в количестве, достаточном для получения дисперсии, в которой концентрация поливкнилимидазолина в масле нвпревышает 65.4. Способ по п.З, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в дисперсию толивинилимидаэолина в масле вносят сорастворитель, например этилацетат,и поливинклимидазолин реагирует с серной кислотой в молярном соотношении1:1-1:10 при 0-75 фС с образованиемдисперсии поли(2-винилимидазолиний)бисульфата, которую освобождают отсорастворителя, с получением диспергкрованного в масле. флоккулянта.5. Способ по п,З, о т л и ч а ю-.щ и й с я тем, что реакцию кмкдазолирования ведут при 50-859 С.6. Способ па пп. 3-5, о т л и ч аю щ и й с я тем, что реакцию имидаэолирования ведут в присутствии каталитического количества сероуглерода.7. Способ по п.4, о т л к ч а ющ и й с я тем, что нейтрализацию поливннилнмидаэолина серной кислотой ведут при 15-50 ф С,8. Способ по пп. 3-7, о т л и ч аю щ и й с я тем, что реакцию имидазолирования ведут взаимодействием поликрилонитрила н этилендиамина, содержащихся в молярном соотношении 1:2. 9. Способ по пп. 4-8, о т л и ч аю щ и й с я тем, что нейтрализацию осуществляют при молярном соотношении поливинилимндазолина и серной кислоты около 1:1,2. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе: