基于单宁的聚合凝结剂组合物和使用方法技术

本发明专利技术公开了基于单宁的环境友好型聚合凝结剂的组合物和使用方法。基于单宁的凝结剂是天然存在的单宁与阳离子单体的共聚物。本发明专利技术的一个实施方案提供了基于单宁的聚合凝结剂的组合物，所述凝结剂包含使用叔丁基过氧化氢和焦亚硫酸钠聚合的甲基丙烯酸Ｎ，Ｎ－（二甲基氨基乙基）酯（ＭＡＤＡＭＥ）。将得到的聚Ｍ　ＡＤ　ＡＭＥ转化成氢氯化物，然后在含水介质中与单宁混合／反应，获得均聚（ＭＡＤＡＭＥ）－单宁组合物。使用方法包括加入一定量的所述组合物用于有效澄清来自食品饮料、钢铁、汽车、运输、炼制、医药、金属、纸与纸浆、化学处理和烃类处理工业的含油废水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及澄清废水的方法，具体涉及澄清来自药物生产、食品饮料、钢铁、纸和纸浆、金属、运输、化学加工和烃类加工的含油废水的方法。更具体地，本方明涉及新凝结剂和生产基于单宁的聚合凝结剂的方法，以及它们用于处理含油废水的用途。
技术介绍
水的澄清在很多工业中都是公知的。已经使用了各种物理方法去除分散在本体液相(bulk liquid phase)中的颗粒物质。常用的颗粒分离技术的实例包括过滤、沉降、脱盐、电化学技术、离心、浮选等。使用凝结剂和絮凝剂常常使这些分离方法更有效。仅用物理方法难以处理包含乳化油的废水。在这样的情况下，可以使用破乳凝结剂和絮凝剂破坏乳液并促进形成的油粒聚集。已经将无机凝结剂单独或者与有机聚电解质一起用于破乳。然而，这些处理不能完全令人满意，因为它们增加了固体含量，会带来污泥处理问题。 单宁是来自各种植物和树木的皮(bark)、豆荚(pod)、叶子和果实的收敛性水溶提取物。已确立的从白坚木(quebracho tree)木质和金合欢树(wattle tree)树皮提取单宁的工业实践，已经大量制备可用的浓缩单宁。浓缩单宁是多酚和与其它化学物质(如甲醛)一起聚合。 美国专利4,558,080公开了通过将单宁与醛如甲醛，和氨基化合物如单乙醇胺聚合，同时监测反应混合物的粘度，来制备稳定的基于单宁的絮凝剂。 美国专利4,734,216，公开了絮凝化合物，其由上述参考专利中所述的聚合单宁连同无机絮凝剂如硫酸铝或铁氯化物(iron chloride)组成。 美国专利5,643,462公开了组合物，其由包含水可溶性/可分散性单宁的聚合物组成，所述组合物通过将烯键式不饱和单体与单宁聚合而得到，还公开了制备该组合物的方法以及它们用于水澄清的用途。 美国专利6,478,986教导了生产单宁酸季铵盐(quaternary tannate)作为凝结/絮凝剂的方法，及其处理饮用水与工业用水的用途。所述凝结/絮凝剂是植物性聚合电解质阳离子。 仍然需要基于单宁的、对环境友好的聚合凝结剂的简单制备方法，所述凝结剂用于水澄清工艺。
技术实现思路
公开了基于单宁的、对环境友好的聚合凝结剂组合物，其由离子/非离子不饱和单体与天然存在的单宁形成的聚合物组成。本专利技术的一个实施方案提供基于单宁的聚合凝结剂的水溶性组合物，其由使用叔丁基过氧化氢和焦亚硫酸钠聚合的N，N-(二甲基氨基乙基)甲基丙烯酸酯(MADAME)组成。将得到的聚MADAME转化成氢氯化物，然后在含水介质中与单宁混合/反应以获得均一的聚(MADAME)-单宁组合物。 本专利技术的另一个实施方案是基于单宁的聚合凝结剂的组合物，所述聚合凝结剂由N，N(二甲基氨基乙基)甲基丙烯酸酯(MADAME)组成，通过与盐酸反应将其转化为氢氯化物，然后使用叔丁基过氧化氢和焦亚硫酸钠聚合。然后将得到的聚MADAME氢氯化物在含水介质中与单宁混合/反应，获得均一的聚(MADAME)-单宁组合物。 本专利技术的可选实施方案包括使用叔丁基过氧化氢和焦亚硫酸钠聚合的单体三甲基氯化铵(METAC)。然后将得到的聚METAC在含水介质中与单宁混合/反应，获得均一的聚(METAC)-单宁组合物。 使用方法包括将pH从约2调节至约10(adjusting the pH from about 2 toabout 10)，并加入有效量的组合物，单独使用或者与其它凝结剂/絮凝剂一起使用，用于澄清来自食品饮料、钢铁、汽车、运输、炼制、医药、金属、纸和纸浆、化学加工和烃类加工业的含油废水。 各种实施方案提供基于单宁的、对环境友好的聚合凝结剂，其易于生产，在用于澄清含油废水时性能优异，所述废水包括食品饮料加工过程中产生的含油废水。 专利技术详述 单数形式(“a”、“an”和“the”)包括复数指代物，除非上下文中明确规定其它含义。针对同一特性的全部范围的端点都包括端点本身并能独立组合。所有参考文献都通过提述并入本文。 与数量连用的修饰语“约”包括所述数值，并具有上下文所规定的含义(例如，包括与特定数量的测量有关的误差程度)。 “可选的”或“可选地”表示其后叙述的事件或情况可能或可能不发生，或其后确定的材料可能或可能不存在，以及说明书包括事件或情况发生或者材料存在的实例，和事件或情况不发生或者材料不存在的实例。 目前公开了对环境友好的聚合凝结剂的“一锅(one pot)”制备法，所述凝结剂基于单宁，更特定地，基于天然存在的单宁，将其与阳离子聚合物反应，还公开了所述凝结剂澄清含油废水的用途。 单宁组分可以获得自世界上发现的各种木材和植物性材料。单宁是一大组水溶性复合有机化合物。几乎生长的每种树木或灌木在树叶、树枝、树皮、木材(wood)或果实中都包含一些单宁。树皮的实例是金合欢树、红树(mangrove)、橡树、桉树、铁杉树、松树、落叶松和柳树。木材的实例是白坚木(quebracho)、栗木、橡木和漆木(urunday)。果实的实例是诃子(myrobalan)、橡椀(valonia)、云实(荚)(divi-divi)、刺云实(tara)和阿卡洛比拉(algarrobilla)。树叶的实例是漆树(sumac)和黑儿茶(gambier)，而根的实例是膜萼酸模(canaigre)和美洲蒲葵(palmetto)。其中优选的材料是金合欢树。这些天然单宁可以划分到传统的“水解”单宁和“浓缩”单宁中。浓缩单宁提取物是产自黑荆树树皮(black wattle)、白坚木木材、铁杉树树皮和几种常用松树树皮的提取物。金合欢树和白坚木提取物的制备是沿用已久的工业实践，而且它们是可自由地大量使用的。 浓缩单宁提取物，如金合欢树和白坚木，由约70％多酚单宁、20％至25％非单宁物质组成，非单宁物质主要是单糖(simple sugar)和聚合碳水化合物(水状胶(hydrocolloid gum))，后者占提取物的3％至6％，提取物的粘度主要由其贡献，同时低的含水百分数是平衡的原因。本专利技术的优选实施方案要求使用浓缩单宁提取物。 本专利技术的一个实施方案包括由N，N-(二甲基氨基乙基)甲基丙烯酸酯(MADAME)出发制备基于单宁的聚合组合物。使用叔丁基过氧化氢(t-BHP)和焦亚硫酸钠作为氧化还原引发剂对(redox initiator pair)将MADAME聚合。t-BHP存在的量相对于MADAME为约0.36至约8.41摩尔％，而焦亚硫酸钠存在的量为约0.18至约4.4摩尔％。聚合可以在约10℃至约80℃，优选约45℃至约50℃进行，所需时间为约10分钟至约60分钟。获得的聚MADAME为中到高分子量，而且可以通过改变引发剂浓度和反应条件，比如时间和温度，来控制聚MADAME的分子量。聚MADAME的分子量可为约500至约2,000,000，优选在约5000至约200,000的范围内。 然后通过加入浓盐酸将得到的聚MADAME转化成相应的氢氯化物。之后，在约65℃至约70℃的温度，历时约30分钟至约60分钟，将聚MADAME氢氯化物与单宁混合/反应。得到的产物是聚MADAME-氢氯化物-单宁组合物的均一、粘稠、褐色溶液，如下所述。单宁与MADAME的摩尔比为约1∶0.5至约1∶5.0，此时具有最佳的活性，优选摩尔比为1∶1.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
处理含油废水的组合物和方法，其中所述方法包括向所述废水中加入处理所需有效量的组合物，所述组合物包含水溶性的单宁和基于离子／非离子单体的聚合凝结剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：维诺德K雷，阿肖克施亚德利格里，巴拉卡卡瓦瓦，阿卜杜尔R克瓦贾，纳雷恩马达万，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]