композиционный состав для очистки вод, загрязненных твердыми взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами, и способ его получения

Классы МПК:C02F1/54 с использованием органических материалов
B01D21/01 использование флоккуляционных агентов
C07F9/38 фосфоновые кислоты ( R-P(:O)(OH)2 ) ; тиофосфоновые кислоты 
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение ХИМТЭК" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-01-27
публикация патента:

Изобретение относится к очистке технологических и сточных вод, загрязненных твердыми взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами. Композиционный состав содержит алкиламинофосфонаты натрия общей формулы

композиционный состав для очистки вод, загрязненных твердыми   взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами,   и способ его получения, патент № 2301200

где n=9-19, а также хлорид натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: алкиламинофосфонаты натрия 10-25; хлористый натрий 1-5; вода 70-89. Состав получают термической обработкой технических алифатических аминов фосфористой кислотой и формальдегидом, причем обработку алифатических аминов формулы СН3-(CH2) n-NH2, где n=9-19, ведут в присутствии катализатора - соляной кислоты, при температуре 95-105°С в течение 1,5-3,0 часов, с последующим охлаждением и нейтрализацией натриевой щелочью до рН 10. Заявленное изобретение обеспечивает повышение степени очистки обрабатываемых вод. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения

1. Композиционный состав для очистки вод, загрязненных твердыми взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами, содержащий алкиламинофосфонаты натрия общей формулы

композиционный состав для очистки вод, загрязненных твердыми   взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами,   и способ его получения, патент № 2301200

где n=9-19, а также хлорид натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алкиламинофосфонаты натрия 10-25
Хлористый натрий 1-5
Вода70-89

2. Способ получения композиционного состава для очистки вод, загрязненных твердыми взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами, включающий термическую обработку технических алифатических аминов фосфористой кислотой и формальдегидом, отличающийся тем, что ведут обработку алифатических аминов формулы СН3-(CH2 )n-NH2, где n=9-19, в присутствии катализатора - соляной кислоты, при температуре 95-105°С в течение 1,5-3,0 ч, с последующим охлаждением и нейтрализацией натриевой щелочью до рН 10.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к полимерным композициям, а более конкретно к водорастворимым полимерным композициям, используемым в качестве коагулянта для очистки технологических и сточных вод, загрязненных твердыми взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами.

Известно, что водорастворимые полимеры разнообразной химической структуры, содержащие атомы азота, широко используются в качестве флокулянтов для очистки различных водных систем, содержащих твердые взвешенные частицы, дисперсии.

В последнее время широкое распространение среди водорастворимых полимеров уделяется полиакриламиду (ПАА), обладающему рядом ценных свойств для его использования в различных отраслях промышленности в качестве флокулянта.

Полимеры акриламида (АА) и его производных получают радикальной полимеризацией мономеров преимущественно в растворах (в воде или в органических растворителях), а также в кристаллическом состоянии. Радикальная полимеризация АА может инициироваться ультразвуком, радиацией, теплом, светом, перекисями, гидроперекисями, азосоединениями и окислительно-восстановительными системами.

композиционный состав для очистки вод, загрязненных твердыми   взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами,   и способ его получения, патент № 2301200

Известен способ получения полиакриламида полимеризацией акриламида в присутствии неорганических солей металлов II и III групп в водной фазе при 55°С (пат. РФ №2043997, 1995 г.).

Известен способ получения полиакриламидного флокулянта сернокислотной гидратацией акрилонитрила, нейтрализацией полученного сульфоакриламида аммиаком (пат. РФ №1678010, 1989 г.).

Известен способ получения полиакриламида полимеризацией акриламида в присутствии окислительно-восстановительного инициатора при криогенной обработке водного раствора мономера при температуре реакционной массы -3...-40°С в течение 1-36 ч (пат. РФ №2196780, 2003 г.).

Наиболее близким по технической сущности является метилольная производная ПАА, полученная при взаимодействии формальдегида с ПАА в водной среде при 45-50°С и рН 10,0-10,5. Обработка этого ПАА сульфитами или сернистой кислотой приводит к получению сульфопроизводной ПАА

композиционный состав для очистки вод, загрязненных твердыми   взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами,   и способ его получения, патент № 2301200

(см. Бектуров Е.А. и др. Синтетические водорастворимые полимеры в растворах. Алма-Ата, 1981 г., с.64).

К недостаткам известного состава следует отнести то, что при его использовании степень очистки вод, загрязненных твердыми взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами, довольно невысокая.

Задачей заявляемого изобретения является повышение степени очистки вод, загрязненных твердыми взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами.

Указанный результат достигается тем, что композиционный состав для очистки вод, загрязненных твердыми взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами, содержащий алкиламинофосфонаты натрия общей формулы:

композиционный состав для очистки вод, загрязненных твердыми   взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами,   и способ его получения, патент № 2301200

где n=9-19,

а также хлорид натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%

алкиламинофосфанаты натрия 10-25
хлористый натрий 1-5
вода70-89

Способ получения композиционного состава для очистки вод, загрязненных твердыми взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами, включающий термическую обработку технических алифатических аминов фосфористой кислотой и формальдегидом, что ведут обработку алифатических аминов формулы СН3-(СН2) n-NH2, где n=9-19, в присутствии катализатора - соляной кислоты, при температуре 95-105°С в течении 1,5-3,0 часов с последующим охлаждением и нейтрализацией натриевой щелочью до рН 10.

При n<9 эффективность очистки не проявляется, поскольку при этом значении резко падают поверхностно-активные свойства веществ, входящих в состав реагента.

При n>19 описанные вещества практически нерастворимы при любых значениях рН, они лишь диспергируются, снижая поверхностную активность.

При t<95°C уменьшается степень конверсии (превращения) аминов в аминофосфонаты и происходит неполное введение фосфоновой группы, т.е. уменьшается содержание соединений вида

композиционный состав для очистки вод, загрязненных твердыми   взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами,   и способ его получения, патент № 2301200

и увеличивается содержание монопроизводной

композиционный состав для очистки вод, загрязненных твердыми   взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами,   и способ его получения, патент № 2301200

что приводит к уменьшению эффективности действия состава.

При t>105°C наступает кипение реакционной массы, вынос летучих компонентов (формальдегида), увеличивается степень окисления конечного продукта растворенным кислородом, что приводит к ухудшению качества и эффективности работы полученного состава.

Содержание алкиламинофосфонатов в натриевой форме в предложенном составе от 10 до 25% получается в результате нейтрализации (натриевой щелочью - NaOH) и с технологической точки зрения их удаление не имеет смысла из-за трудоемкости процесса этого удаления. При их содержании менее 10% ухудшается эффективность работы реагента. При их содержании более 25% реагент становится нерастворимым и создаются технологические трудности его применения.

Хлористый натрий в предлагаемом составе является сопутствующим, по технологии получения состава его не может быть меньше 1% и его максимальное количество не может превысить 5%.

Время синтеза предложенного состава не может быть менее 1,5 часов, поскольку реагирование исходных компонентов наступает по истечении этого времени.

В интервале от 1,5 до 3 часов практически идет некоторое увеличение степени завершенности процесса и полное реагирование исходных компонентов. При синтезе свыше 3 часов начинается процесс окисления и качество продукта падает.

Предлагаемый композиционный состав исследовали следующим образом.

В стеклянный реактор емкостью 1,0 литра, снабженный обратным холодильником и механической мешалкой, через масляный гидрозатвор с фторопластовым лепестком в качестве перемешивающего элемента, загружали 100 граммов жирных аминов СН3-(СН2) n-NH2 с равным соотношением в смеси каждого из аминов от n=12. Далее заливалось 100 граммов воды, 10 граммов концентрированной HCl (35%) в качестве катализатора, 80 граммов фосфористой кислоты Н3РО 3. Реакционная масса при перемешивании нагревалась на бане до 80°С. Далее в колбу добавлялось 0,05 грамма диспергатора (технические алкиларилсульфонаты натрия, водорастворимые полиоксиэтилированные пара-алкилфенолы и тому подобные). Температура реакционной массы повышалась до 90°С и при перемешивании в течение 0,5 часа дозировалось 150 граммов 37% водного раствора формалина. Температура в реакционной массе поддерживалась на уровне 95°С. Эта температура выдерживалась при механическом перемешивании в течение 1,5 часов. Далее реакционная масса при перемешивании охлаждалась холодной водой и порциями добавлялась 42% водная щелочь NaOH для нейтрализации до рН 10,0 единиц. Полученный состав в сравнении с известным обеспечил более эффективную степень очистки воды от загрязнений.

Эффективность работы заявляемого состава был проверен седиментационным методом и методом с использованием колонной флотации в лабораторных условиях.

Седиментационный метод.

В цилиндр на 500 мл добавлялся предлагаемый состав в количестве 10 мг/л загрязненной воды.

В другой цилиндр добавляли 10 мг/л полиакриламида средней молекулярной массы, равной 400000 единиц. Осаждение производилось в течение 24 часов.

По полученным результатам степень очистки загрязненной воды с использованием предлагаемого состава от взвешенных твердых частиц составлял 85%, от нефтепродуктов - 85%. С использованием полиакриламида степень очистки от взвешенных частиц составляет 45%, от нефтепродуктов - 40% (см. таблицу).

Флотационный метод очистки.

Более эффективным представляется флотационный метод очистки, основанный на флотации загрязняющих частиц в колонном аппарате пузырьками диспергированного воздуха в верхний пенный слой, с последующим его удалением и сливом очищенной (осветленной) воды.

Для проведения сравнительного эксперимента в две флотационные колонки объемом 250 мл, с устройством для барботажа воздуха в нижней части, заливалась загрязненная вода, та же, что и в седиментационном эксперименте. В одну колонку добавляли 10 мг/л предлагаемого состава, в другую - 10 мг/л полиакриламида молекулярной массы, равной 400000 единиц. Флотация велась в течение 2 минут.

По полученным результатам степень очистки загрязненной воды при флотационном методе с использованием предлагаемого состава для твердых взвешенных частиц - 95%, для нефтепродуктов - 95%. С использованием полиакриламида степень очистки от взвешенных твердых частиц составила 50%, от нефтепродуктов - 55%, что подтверждает эффективность работы предлагаемого состава (см. таблицу).

Результаты испытаний по очистки воды от взвешенных

примесей и нефтепродуктов

Исходное содержание взвешенных частиц 349 мг/лСедиментационный метод очисткиФлотационный метод очистки
Предлагаемый состав ПолиакриламидПредлагаем. состав Полиакрилам.
Содержание взвешенных частиц после очистки, мг/л Содержание взвешенных частиц после очистки, мг/л
8219217 174
Исходное содержание нефтепродукта в 199 мг/л Седиментационный метод очисткиФлотационный метод очистки
30 1191090

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2301200

patent-2301200.pdf

Класс C02F1/54 с использованием органических материалов

использование кремнийсодержащих полимеров для интенсификации флоккуляции твердых частиц в процессах производства глинозема из бокситов -  патент 2509056 (10.03.2014)
способ очистки сточных вод от ионов металлов -  патент 2494046 (27.09.2013)
способ увеличения потока воды из отстойного резервуара процесса переработки нефтеносных песков через мембранную систему разделения и очистки воды -  патент 2487085 (10.07.2013)
способ очистки кислых сточных вод от ионов тяжелых металлов -  патент 2480419 (27.04.2013)
способ снижения содержания ионов кальция в сточных водах -  патент 2411194 (10.02.2011)
способ удаления воды из концентрата неорганической суспензии и увеличения производства отфильтрованного материала -  патент 2411192 (10.02.2011)
способ очистки сточных вод -  патент 2356852 (27.05.2009)
способ обезвоживания суспензии -  патент 2354614 (10.05.2009)
способ очистки вод от нефтепродуктов -  патент 2279405 (10.07.2006)
композиции для обработки воды -  патент 2271336 (10.03.2006)

Класс B01D21/01 использование флоккуляционных агентов

способ получения водорастворимого реагента для очистки природных и сточных вод и разделения фаз -  патент 2529536 (27.09.2014)
способ очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов -  патент 2525245 (10.08.2014)
система обработки воды с балластной флоккуляцией и седиментацией, с упрощенной рециркуляцией осадка и соответствующий ей способ -  патент 2523819 (27.07.2014)
использование кремнийсодержащих полимеров для интенсификации флоккуляции твердых частиц в процессах производства глинозема из бокситов -  патент 2509056 (10.03.2014)
способ обезвоживания осадка сточных вод -  патент 2498946 (20.11.2013)
способ обезвоживания подготовленного осадка сточных вод предприятий коммунального хозяйства -  патент 2494980 (10.10.2013)
способ очистки высококонцентрированных пав-содержащих сточных вод -  патент 2478581 (10.04.2013)
способ и установка для обработки воды -  патент 2475457 (20.02.2013)
способ регулирования процессов очистки воды в контактных осветлителях и устройство для его осуществления -  патент 2471719 (10.01.2013)
способ обработки шламов -  патент 2458013 (10.08.2012)

Класс C07F9/38 фосфоновые кислоты ( R-P(:O)(OH)2 ) ; тиофосфоновые кислоты 

способ получения моноэтаноламиновых солей фосфоновых кислот -  патент 2529194 (27.09.2014)
кристаллическая форма тетранатрия нитрилотрисметиленфосфонатоцинката и способ ее получения -  патент 2528417 (20.09.2014)
способ получения фталоцианинмоно- и дифосфоновых кислот -  патент 2527464 (27.08.2014)
способ производства аминоалкиленфосфоновой кислоты -  патент 2525919 (20.08.2014)
способ получения поверхностно-модифицированного минерального материала, продукты, получаемые в результате, и их применение -  патент 2520478 (27.06.2014)
фосфорсодержащие производные фуллерена c60 и способ их получения -  патент 2509083 (10.03.2014)
способ получения алкиламиноалкиленфосфоновых кислот -  патент 2498989 (20.11.2013)
реакционноспособные фосфонаты -  патент 2487879 (20.07.2013)
конденсированные ароматические дифторметанфосфонаты в качестве ингибиторов протеинтирозинфосфатазы ib (ptp-1b) -  патент 2462469 (27.09.2012)
способ получения полиалкиленполиаминполиметилфосфоновых кислот -  патент 2434875 (27.11.2011)
Наверх