Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,916

МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ДИСПЕРСИЙ

Зубрева Ю.С. Малышева Ж.Н. Навроцкий А.В.
Актуальность настоящего исследования определяется широким применением катионных полиэлектролитов в качестве эффективных реагентов при флокуляции и интенсификации процессов обезвоживания осадков в системе очистки сточных вод. В большинстве случаев применение индивидуальных флокулянтов в сложных многокомпонентных дисперсиях не позволяет добиться высокой эффективности очистки. Поэтому перспективным направлением в этой области исследований представляется разработка основ использования многокомпонентных полимерных систем.

Целью работы является нахождение особенностей агрегирующей способности композиций катионных полиэлектролитов на основе анализа кинетической устойчивости каолиновой суспензии и процессов структурообразования в ней.

В качестве флокулянтов использовались образцы катионных полиэлектролитов поли-1,2- диметил-5-винилпиридинийметилсульфата (A), поли-N, N-диметил-N, N-диаллил - аммоний - хлорида (B), а также поли-диметиламино-этилметакрилатдиметилсульфата (C и E) и его сополимер с акриламидом (D).

Кинетику флокуляции изучали турбидиметрическим методом. Оптическую плотность D измеряли на спектрофотометре UNICO 1201 («United Products&Instruments Inc.», США). Скорость флокуляции определяли по кинетическим кривым изменения оптической плотности. По наклону начального прямолинейного участка кривых рассчитывали скорости флокуляции как

f

Экспериментальные данные по скоростям осаждения водной каолиновой суспензии (0,8 масс. %) одно, двух- и трехкомпонентными флокулирующими системами представлены в [1,2], а также в таблице 1. В ней приведены скорости при определенной общей концентрации смеси и соотношениях компонентов, близких к оптимальным.

Как следует из этой таблицы при использовании смесей указанных полиэлектролитов флокуляция, в основном, протекает с более высокими скоростями осаждения, причем для тройных композиций эти значения выше, чем для бинарных систем.

В таблице 2 приведены экспериментальные и расчетные значения скоростей осаждения трех- компонентными полимерными системами. Расчетные значения получены на основе сложения концентрационных зависимостей скоростей флокуляции для индивидуальных компонентов.

Сопоставление экспериментальных данных с прогнозируемыми величинами, как видно, дает достаточно хорошее совпадение. Эти данные позволяют предположить возможность существования специфического взаимодействия между молекулами полимеров, приводящего к эффекту синергизма при флокуляции смесями.

Таблица 1. Скорости флокуляции каолиновой суспензии различными флокулирующими системами 

Флокулирующая система

Суммарная концентрация системы, мг/л

Соотношение флокулянтов

Начальная скорость флокуляции, 102, с-1

-

-

-

1,0

А

 

 

13,0

В

 

 

5,0

С

1

-

12,0

D

 

 

16,0

Е

 

 

14,0

A

 

 

11,0

B

 

 

5,0

С

0,75

-

17,8

D

 

 

15,0

E

 

 

14,0

A-Е

 

 

16,5

A-D

 

 

18,5

В-Е

1

0,5:0,5

11,5

B-D

 

 

14,0

D-E

 

 

18,0

D-C

 

 

14,5

A-D

 

 

16,0

B-D

0,75

0,5:0,5

12,0

D-E

 

 

16,5

D-C

 

 

17,5

A-D-E

 

 

18,2

A-D-C

1

0,33:0,33:0,33

17,0

A-B-C

 

 

19,2

D-E-C

 

 

19,8

A-D-E A-D-C A-B-C D-E-C

0,75

0,33:0,33:0,33

18,2 17,2 18,5 19,0

Таблица 2. Область максимальных скоростей для трехкомпонентных систем (суммарная концентрация флокулянтов Сф  = 1,0 мг/л)  

Флокулирующая система

Скорость флокуляции Vs•102, с-1

Состав системы (область синергизма)

 

эксперимент

расчет

А-В-С (0,3:0,1:0,6)

19,4

24,0

A>0,29 B<0,09 С>0,62

A-D-E (0,2:0,3:0,5)

18,9

22,5

Е>0,28 D>0,21 А>0,14

A-D-C (0,2:0,2:0,6)

17,0

21,2

A>0,10 D>0,14 C>0,49

При введении флокулянтов происходит существенное укрупнение размеров частиц дисперсной фазы, поэтому можно ожидать изменения параметров структурообразования, которое протекает при достижении критической концентрации структурообразования (ККС) [3]. Введение смесей флокулянтов заметно снижают критическую концентрацию структурообразования по сравнению с индивидуальными полиэлектролитами, а также проявляют высокую активность по обезвоживанию осадка и снижению содержания взвешенных веществ (ВВ) в фильтрате (табл. 3).

Таблица 3.  Характеристики процесса обезвоживания активного ила   

Флокулирующие системы

Начальная скорость флокуляции, 102, с-1

Содержание

ВВ в фильтрате, мг/л

ККС, % масс. (активный ил)

Влажность

осадка ИАИ*, W%

-

1,0

745

2,5

99,51

А

10,5

45

1,5

88,6

В

4,7

90

1,4

86,75

А+В

16,0

30

1,1

85,7

А+С

15,9

24

1,0

87,2

А+В+С

17,0

20

0,8

80,1

* - избыточный активный ил.

Причиной снижения критической концентрации структурообразования в присутствии полиэлектролита, по всей видимости, является как процесс «мостикообразования» между частицами дисперсной фазы через макромолекулы, так и гидрофобизация поверхности частиц за счет адсорбции на них флокулянта. Оба этих фактора способствует формированию межчастичных контактов и пространственной структуры.

Выводы.

  1. Изучение бинарных и тройных композиций катионных полиэлектролитов показало возможность их использования как эффективных флокулирующих систем.
  2. Выявлена корреляция между данными по кинетике флокуляции и структурно-механическими характеристиками суспензии каолина при введении композиций из катионных полиэлектролитов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Дрябина С.С., Малышева Ж.Н., Навроцкий А.В. и др. // Журн. прикл. химии. 2005. Т.78 . №7. С. 1169.
  2. Новаков И.А., Дрябина С.С., Малышева Ж.Н. и др. // Коллоид.журн. 2009. Т.71 . № 1. С.97-103.
  3. Новаков И.А., Навроцкий А.В., Дрябина С.С. и др. // Известия ВолгГТУ (Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. Вып. 4)/ Сб. научн. ст.№5- Волгоград: Изд. ВолгГТУ, 2007. С.116-199.

Работа представлена на заочную электронную конференцию «Современные наукоемкие технологии», 15-20 февраля, 2009г. Поступила в редакцию 05.03.09г.

Библиографическая ссылка

Зубрева Ю.С., Малышева Ж.Н., Навроцкий А.В. МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ДИСПЕРСИЙ // Современные наукоемкие технологии. – 2009. – № 4. – С. 74-76;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=26328 (дата обращения: 30.03.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074