Método para clarificar agua usando polímeros de dispersión catiónica de bajo peso molecular.

Un método para clarificar agua que comprende añadir al agua un terpolímero de dispersión catiónica soluble enagua de bajo peso molecular preparado polimerizando sal de cloruro de dimetilaminoetilacrilato de metilo,

sal decloruro de dimetilaminoetilacrilato de bencilo, acrilamida y uno o más agentes de transferencia de cadena encondiciones de formación de radicales libres en una disolución acuosa de una sal aniónica en presencia de unpolímero estabilizante, donde la dispersión catiónica tiene una carga catiónica de 35 por ciento molar y una RSV deentre 0,5 dL/g y 6 dL/g, y donde el terpolímero catiónico contiene un 15 por ciento molar de sal de cloruro dedimetilaminoetilacrilato de bencilo para coagular dichos sólidos dispersos, y separar los sólidos coagulados de unagua clarificada.

Método para clarificar agua usando polímeros de dispersión catiónica de bajo peso molecular

Campo técnico

Esta invención está dirigida a un método para clarificar agua usando polímeros de dispersión catiónica de baja carga y bajo peso molecular.

Antecedentes de la invención En el campo del tratamiento de aguas relativo a la separación de sólidos/líquido, los sólidos en suspensión son eliminados del agua empleando una variedad de procesos, que incluyen sedimentación, aplicación de presión, flotación, filtración coagulación, floculación y ruptura de emulsiones, entre otros. Adicionalmente, después de que se han eliminado los sólidos suspendidos del agua, a menudo deben ser deshumidificados de tal modo que puedan seguir con el tratamiento o puedan ser desechados apropiadamente. Los líquidos tratados para eliminación de sólidos a menudo presentan valores tan pequeños como partes por billón de sólidos en suspensión o aceites dispersados, o pueden contener grandes cantidades de sólidos o aceites en suspensión. Los sólidos que han de ser deshumidificados pueden contener entre un 0, 25 por ciento en peso de sólidos y un 40 ó 50 por ciento en peso de material sólido. Los procesos de separación de sólidos/líquido o líquido/líquido están diseñados para eliminar sólidos de líquidos, o líquidos de líquidos.

Aunque para llevar a cabo la separación sólidos/líquido se han usado medios estrictamente mecánicos, los métodos modernos a menudo se basan en técnicas de separación que están potenciadas por el uso de materiales poliméricos naturales y sintéticos para acelerar la velocidad con la que se pueden separar los sólidos del agua. Estos procesos incluyen el tratamiento de agua bruta con polímeros coagulantes catiónicos, que sedimentan las partículas suspendidas y hacen que el agua sea utilizable para fines industriales o municipales. Otros ejemplos de estos procesos incluyen la eliminación de especies solubles coloreadas procedentes de efluentes residuales de la fabricación de papel, el uso de polímeros floculantes orgánicos para flocular materias residuales industriales y municipales, recuperación de fangos, ruptura de emulsiones, aditivos de drenaje en la fabricación de pulpa y papel, y aditivos de flotación en procesos de minería.

La clarificación o depuración de sólidos en aguas generalmente se refiere a la eliminación de materia no sedimentable mediante coagulación, floculación y sedimentación. La coagulación es el proceso de desestabilización de coloides mediante neutralización de la carga superficial de los coloides. Una vez neutralizadas, las partículas ya no se repelen unas a otras y pueden unirse para formar sólidos sedimentables de mayor tamaño. La coagulación es necesaria para la eliminación de materia suspendida de tamaño coloidal. La floculación es el proceso de reunión de las partículas “coaguladas” desestabilizadas para formar una aglomeración de mayor tamaño o flóculo con el fin de mejorar el proceso de separación sólido-líquido.

Habitualmente se emplean productos químicos de clarificación junto con clarificadores mecánicos para la eliminación de sólidos del agua tratada. Los productos químicos de clarificación coagulan y/o floculan los sólidos suspendidos en partículas de mayor tamaño, que a continuación pueden ser eliminadas del agua mediante sedimentación gravitatoria o flotación.

Dependiendo de las características del agua tratada, se pueden utilizar diferentes tipos de productos químicos y programas. Lo convencional es utilizar un programa de polímero dual para la clarificación de agua bruta en el cual se usa comúnmente la química del aluminio con un coagulante orgánico para eliminar color soluble y otros contaminantes. La clarificación de aguas residuales puede depender de la naturaleza de los sólidos eliminados y del proceso mecánico. El tratamiento químico para la clarificación de aguas residuales se emplea típicamente cuando se necesita eliminar sólidos coloidales, de tal modo que sea necesario minimizar la demanda bioquímica de oxígeno, la demanda química de oxígeno y los sólidos suspendidos totales que son descargados a una corriente receptora. Típicamente, esto comprende usar un coagulante catiónico de bajo peso molecular seguido de un floculante de mayor peso molecular.

Los procesos para la preparación de floculantes de polímero de dispersión catiónica de elevado peso molecular se describen en las Patentes de EE.UU. Nº 5.006.590 y 4.929.655. El uso de un floculante de polímero de dispersión catiónica y un coagulante catiónico para clarificar agua cargada de tinta obtenida en el reciclaje de papel se describe en la Patente de EE.UU. asignada comúnmente Nº 5.750.034. Los polímeros de dispersión catiónica activos de elevado peso molecular para la clarificación de agua, la deshumidificación y la retención y drenaje se describen la Patente de EE.UU. asignada comúnmente Nº 6.171.505. El uso de polímeros de dispersión catiónica de elevado peso molecular como aditivos de retención y drenaje en la fabricación de papel se describe en el documento EP-A97116538.6 y en la Patente de EE.UU. asignada comúnmente Nº 6.071.379.

Sumario de la invención En su realización principal, esta invención está dirigida a un método para clarificar agua que comprende añadir al agua una cantidad clarificadora efectiva de un polímero de dispersión catiónica soluble en agua de bajo peso molecular preparado polimerizando sal de cloruro de metilo de dimetilaminoetilacrilato, sal de cloruro de bencilo de dimetilaminoetilacrilato, acrilamida y uno o más agentes de transferencia de cadena en condiciones de formación de radicales libres en una disolución acuosa de una sal aniónica en presencia de un polímero estabilizante, donde la dispersión catiónica tiene una carga de 35 por ciento molar y un RSV de entre 0, 5 dL/g y 6 dL/g, y donde el polímero catiónico contiene un 15 por ciento molar de sal de cloruro de bencilo de dimetilaminoetilacrilato para coagular dichos sólidos dispersos, y separar los sólidos coagulados del agua clarificada.

El polímero de dispersión catiónica de esta invención tiene un mejor rendimiento que los coagulantes convencionales para clarificar aguas brutas, de proceso y residuales. El polímero de esta invención también muestra un rendimiento equivalente o superior cuando el polímero se usa como aditivo de coagulación para el acondicionamiento de lodos para deshidratación. El uso de este polímero permite la eliminación de materias particuladas sin la adición no deseada de aceites y tensioactivos, presentes en los polímeros de látex convencionales. Adicionalmente, este polímero no requiere sistema inversor y puede introducirse a la corriente del proceso usando un equipamiento de alimentación sencillo.

El rendimiento superior de los polímeros de dispersión catiónica de muy bajo peso molecular que tienen una carga catiónica significativamente menor que los coagulantes convencionales, que habitualmente presentan una carga catiónica de 100 por ciento molar, es inesperado. Se propone la teoría de que el modo de acción no es únicamente la neutralización de carga, sino que puede emplear un mecanismo de apantallamiento en el que la carga aniónica de la partícula coloidal es apantallada de manera efectiva respecto a la carga aniónica de otra partícula coloidal, y las partículas pueden aglomerarse.

Una ventaja adicional del polímero de dispersión catiónica de esta invención es que puede usarse como agente de tratamiento único y a menudo el rendimiento es muy superior al de los coagulantes convencionales. Aunque se pueden añadir otros agentes de tratamiento como adyuvantes, no son requeridos para la actividad.

En otra realización, esta invención está dirigía a un método de deshidratación de lodos que comprende añadir al lodo el polímero de dispersión catiónica soluble en agua de bajo peso molecular como el definido anteriormente en la presente memoria.

En otra realización, esta invención está dirigida a un método para romper una emulsión de aceite-en-agua con sólidos dispersados que comprende añadir al agua un polímero de dispersión catiónica soluble en agua de bajo peso molecular como el definido anteriormente en la presente memoria.

Además, la dispersión acuosa de esta invención, si se requiere en forma de una disolución acuosa resultante de una dilución con agua, puede usarse de forma ventajosa en una serie de campos tecnológicos tales como agentes de floculación, espesantes, acondicionadores de suelos, adhesivos, aditivos para comida, dispersantes, detergentes y aditivos para medicamentos o cosméticos, entre otros.

Descripción detallada de la invención... [Seguir leyendo]

1. Un método para clarificar agua que comprende añadir al agua un terpolímero de dispersión catiónica soluble en agua de bajo peso molecular preparado polimerizando sal de cloruro de dimetilaminoetilacrilato de metilo, sal de cloruro de dimetilaminoetilacrilato de bencilo, acrilamida y uno o más agentes de transferencia de cadena en condiciones de formación de radicales libres en una disolución acuosa de una sal aniónica en presencia de un polímero estabilizante, donde la dispersión catiónica tiene una carga catiónica de 35 por ciento molar y una RSV de entre 0, 5 dL/g y 6 dL/g, y donde el terpolímero catiónico contiene un 15 por ciento molar de sal de cloruro de dimetilaminoetilacrilato de bencilo para coagular dichos sólidos dispersos, y separar los sólidos coagulados de un agua clarificada.

2. El método de la reivindicación 1, donde el terpolímero de dispersión catiónica soluble en agua de bajo peso molecular tiene una RSV de entre 1, 5 dL/g y 2, 5 dL/g.

3. Un método de deshidratación de fango que contiene sólidos dispersos que comprende añadir al fango el terpolímero de dispersión catiónica soluble en agua de bajo peso molecular preparado como se ha indicado en la reivindicación 1.

4. El método de la reivindicación 3, donde el coagulante de terpolímero de dispersión catiónica soluble en agua de bajo peso molecular tiene una RSV de entre 1, 5 dL/g y 2, 5 dL/g.

5. Un método para romper una emulsión de aceite-en-agua que contiene sólidos dispersos que comprende añadir al agua el terpolímero de dispersión catiónica soluble en agua de bajo peso molecular preparado como se ha indicado en la reivindicación 1.

6. El método de la reivindicación 5, donde el coagulante de terpolímero de dispersión catiónica soluble en agua de bajo peso molecular tiene una RSV de entre 1, 5 dL/g y 2, 5 dL/g.