Floculantes poliméricos estructuralmente modificados.

Un polímero soluble en agua no iónico, catiónico o aniónico estructuralmente modificado,

donde el polímero comprende una mezcla de polímero lineal y polímero ramificado de cadena larga, teniendo dicha mezcla polimérica una viscosidad específica reducida por encima de 3 dl/g, donde el polímero se prepara iniciando la polimerización de una disolución acuosa de monómeros bajo condiciones de polimerización de radicales libres para formar una disolución polimérica y añadiendo por lo menos un modificador estructural a la disolución polimérica después de que ha ocurrido por lo menos 30% de la polimerización de los monómeros.

Floculantes polimericos estructuralmente modificados CAMPO TECNICO

La presente invención se refiere a polímeros solubles en agua estructuralmente modificados preparados iniciando la polimerización de una disolución acuosa de monómeros bajo polimerización de radicales libres y anadiendo por lo menos un modificador despues de que ha ocurrido por lo menos 30% de la polimerización de los monómeros, y al uso de los polímeros como floculantes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Los floculantes polimericos solubles en agua se utilizan comunmente para clarificar suspensiones de materia organica de naturaleza proteinacea o celulósica, tales como aquellas que se encuentran en efluentes de tratamiento de plantas industriales y aguas cloacales, o en papeleras.

Estos materiales suspendidos son hidrófilos por naturaleza y con frecuencia tienen gravedades específicas bastante cercanas a los licores acuosos en los que se suspenden, y difieren en un modo notable con suspensiones minerales mas hidrófobas en el sentido que frecuentemente son mucho mas diffciles de flocular desde el punto de vista económico con reactivos químicos antes de una etapa de desecación ffsica, tal como filtración, flotación, sedimentación o desecación. Estas dificultades son particularmente notables cuando estan presentes proporciones superiores de materia suspendida, que comunmente implican concentraciones de 0, 5 por ciento en peso y mas, donde las suspensiones adaptan una consistencia de tipo pasta y comunmente se describen como fangos.

Se sabe que la clarificación o desecación de cloacas y fangos industriales y suspensiones organicas similares pueden ser asistidas por reactivos químicos, anadidos con el fin de inducir un estado de coagulación o floculación que facilita el proceso de separación sólido/lfquido o lfquido/lfquido del agua. Para este propósito, se han utilizado cal viva o sales de hierro o aluminio. Mas recientemente, se han encontrado utiles los polielectr6litos sinteticos, particularmente ciertos copolímeros catiónicos y aniónicos de acrilamida.

Si bien se han utilizado medios estrictamente mecanicos para efectuar la separación de sólidos /lfquido, los metodos modernos a menudo dependen de las tecnicas de separación mecanica que se aumentan con materiales polimericos sinteticos y naturales para acelerar el índice al cual se pueden eliminar los sólidos del agua. Estos procedimientos incluyen el tratamiento de agua natural con polímeros coagulantes catiónicos que sedimentan partfculas inorganicas suspendidas y hacen que el agua pueda utilizarse para propósitos industriales o municipales. Otros ejemplos de estos procedimientos incluyen la eliminación de especies solubles de color de desechos de efluentes de papeleras y el uso de floculantes polimericos para el tratamiento de agua industrial, como acondicionadores de fango para el tratamiento de sistemas de agua municipales, como auxiliares de retención y drenaje en la fabricación de papel, como productos químicos para recuperar sustancias utiles y valiosas de aguas blancas en el proceso de fabricación de papel y en rotura de emulsión.

Una prueba de referencia para evaluar la eficacia de un floculante es la llamada prueba de drenaje en la que el polímero se anade al fango y se mezcla, de modo que el polímero flocula el fango. La mezcla se vierte luego a traves de un filtro prensa, y la velocidad a la cual se drena agua se tomo como medida del desempeno del polímero.

Con respecto al mecanismo de los procedimientos de separación, las partfculas por naturaleza tienen o bien una carga catiónica o aniónica. Por consiguiente, estas partfculas con frecuencia son eliminadas por un polímero coagulante o floculante soluble en agua que tiene una carga opuesta a aquella de las partfculas. Esto se denomina 40 proceso de separación de sólidos/lfquidos potenciado por polielectr6litos, donde se anade un polímero dispersable o soluble en agua iónicamente cargado para neutralizar las partfculas cargadas o las gotitas de emulsión que se han de separar. La dosificación de estos polímeros es crftica para el desempeno del procedimiento. Con muy poco polímero iónicamente cargado, las partfculas suspendidas no se neutralizaran con carga e incluso se seguiran repeliendo entre sf. Con demasiado polímero, el polímero se desperdiciara, o lo que es peor, presentara un 45 problema por sí mismo.

Sin perjuicio de la variedad de polímeros comercialmente disponibles que se ha descubierto que son capaces de flocular o coagular fangos, hay varias circunstancias que tienden a limitar la utilidad de estos reactivos. Si bien son factibles ciertos tratamientos económicos de fangos con estos reactivos conocidos, con frecuencia los fangos requieren dosis muy altas y no rentables de reactivos para el tratamiento exitoso. Ademas, las variaciones con 50 frecuencia ocurren en el fango de cualquier fuente. Por ejemplo, las variaciones en el suministro de material para el proceso de provisión de aguas residuales/fango/papel y/o en las condiciones de oxidación que pueden estar implicadas en la producción de estas aguas conduce a una diversidad de tipos de partfculas que deben eliminarse. Asimismo, no es frecuente encontrar fangos que sean, por alguna razón, no susceptibles a floculación mediante cualquiera de los agentes floculantes polimericos conocidos.

Por lo tanto, existe la necesidad de una mejor familia de polímeros que proporcionen mejor drenaje en dosis inferiores en desecación de fango. Asimismo, existe una necesidad continua de tratamientos para aumentar la eficiencia de la fabricación de pulpa y papel.

El documento EP 202.780 describe polímeros reticulados particulados de acrilamida con por lo menos 5 por ciento en moles de dialquilaminoalquil acrilato para uso como floculantes en aplicaciones de alta cizalladura.

La adición de un agente de reticulación tanto al comienzo como durante el proceso de polimerización bajo condiciones tales que su disponibilidad para reacción es sustancialmente constante durante todo el proceso se describe en la patente estadounidense num. 4.950.725.

El documento EP 374.458 describe floculantes catiónicos solubles en agua ramificados de alto peso molecular formados a partir de monómeros polimerizados en presencia de agentes de transferencia de cadena tales como isopropanol y agentes de ramificación tales como metileno bisacrilamida, en donde el agente de transferencia de cadena se anade para prevenir la reticulación. La reticulación puede tornar el polímero insoluble en agua.

La adición del agente de transferencia de cadena en la conclusión de la polimerización de un copolímero de DADMAC/acrilamida para producir un copolímero lineal de peso molecular mas alto se describe en el documento EP

363.024.

La patente estadounidense num. 4.913.775 describe el uso de polímeros catiónicos sustancialmente lineales tales como copolímeros de sales cuaternarias de acrilamida/cloruro de metil dimetilaminoetiacrilato y bentonita como aditivos en la fabricación de pulpa o papel.

La patente estadounidense num. 5.393.381 describe el uso de un polvo de poliacrilamida catiónico ramificado tal como un copolímero de sales cuaternarias de acrilamida/dimetilaminoetilacrilato y bentonita para fabricación de papel o cartón.

SUMARIO DE LA INVENCION

Hemos descubierto que la adición en una etapa tardía a una reacción de polimerización de un modificador estructural como se describe en el presente documento produce la formación de un floculante estructuralmente modificado mas eficaz. Cuando el modificador estructural es un agente de transferencia de cadena, los polímeros solubles en agua resultantes típicamente tienen una velocidad mayor de solubilización, viscosidades específicas mas reducidas y mas analogos activos que no modificados. Esto es aplicable a polímeros catiónicos, aniónicos o no iónicos, sintetizados usando tecnicas de emulsión agua en aceite, dispersión o polimerización en gel.

Por consiguiente, en su aspecto principal, la presente invención se refiere a un polímero soluble en agua no iónico, catiónico o aniónico estructuralmente modificado, donde el polímero comprende una mezcla de polímero lineal y polímero ramificado de cadena larga, teniendo dicha mezcla de polímero una viscosidad específica reducida por encima de 3 dl/g, donde el polímero se prepara iniciando la polimerización de una disolución acuosa de monómeros bajo condiciones de polimerización de radicales libres para formar una disolución de polímero... [Seguir leyendo]

1. Un polímero soluble en agua no iónico, catiónico o aniónico estructuralmente modificado, donde el polímero comprende una mezcla de polímero lineal y polímero ramificado de cadena larga, teniendo dicha mezcla polimerica una viscosidad específica reducida por encima de 3 dl/g, donde el polímero se prepara iniciando la polimerización de una disolución acuosa de monómeros bajo condiciones de polimerización de radicales libres para formar una disolución polimerica y anadiendo por lo menos un modificador estructural a la disolución polimerica despues de que ha ocurrido por lo menos 30% de la polimerización de los monómeros.

2. El polímero soluble en agua estructuralmente modificado segun la reivindicación 1, seleccionado del grupo que consiste en polímeros en emulsión, polímeros en dispersión y polímeros en gel.

3. El polímero soluble en agua no iónico, catiónico o aniónico estructuralmente modificado segun la reivindicación1, en el que los monómeros se seleccionan del grupo que consiste en acrilamida, metacrilamida, cloruro de dialilmetilamonio, sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetil acrilato metilo, cloruro de acrilamidopropiltrimetilamonio, sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetil metacrilato metilo, cloruro de metacrilamidopropiltrimetilamonio, acido acrflico, acrilato s6dico, acrilato de amonio, acido metacrflico, metacrilato s6dico y metacrilato de amonio.

4. El polímero soluble en agua estructuralmente modificado segun la reivindicación 1, en el que el modificador estructural se selecciona del grupo que consiste en agentes de reticulación, agentes de transferencia de cadena y sus mezclas.

5. El polímero soluble en agua estructuralmente modificado segun la reivindicación 4, en el que los agentes de transferencia de cadena se seleccionan del grupo que consiste en alcoholes, compuestos sulfuro, acidos carboxflicos o sus sales, fosfitos y sus combinaciones.

6. El polímero soluble en agua estructuralmente modificado segun la reivindicación 5, en el que los agentes de transferencia de cadena se seleccionan entre formiato de sodio e hipofosfito de sodio.

7. El polímero soluble en agua estructuralmente modificado segun la reivindicación 1, en el que los monómeros son acrilamida y sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetilacrilato metilo, y el modificador estructural es hipofosfito de sodio.

8. Un metodo para preparar un polímero soluble en agua no iónico, catiónico o aniónico estructuralmente modificado, donde el polímero comprende una mezcla de polímero lineal y un polímero ramificado de cadena larga, teniendo dicha mezcla polimerica una viscosidad específica reducida por encima de 3 dUg, que comprende iniciar la polimerización de una disolución acuosa de monómeros bajo condiciones de polimerización de radicales libres para formar una disolución polimerica y anadir por lo menos un modificador estructural a la disolución polimerica despues de que ha ocurrido por lo menos 30% de la polimerización de los monómeros.