Verfahren zur Erleichterung der Abtrennung von hochdispergierten organischen Feststoffen aus ihren wässrigen Suspensionen Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Erleichterung der Abtrennung von hochdispergierten organischen Feststoffen aus ihren wässrigen Suspensionen, um eine wesentliche Klärung des Wassers zu bewirken.
Es ist bekannt, d'ass polymere Polyelektrölye als ausflockende Mittel wirken, wenn sie wässrigen Suspensionen von Mineralien. zugesetzt werden. Die Abtrennung von organischen Festsubstanzen aus ihren wässrigen Suspensionen entweder zur Klärung der Flüssigkeit oder zur Entwässerung der Feststoffe stellt verschiedene Probleme, die andere Lösungen er fordern, als sie bisher in der Technik vorgeschlagen wurden. Es ist z.
B. bekannt, dass bei der Entwässe rung von organischen Schlämmen die besten Ergeb nisse gewöhnlich erhalten werden, indem zuerst ein Polyelektrolyt mit der gleichen Ladung, die auf den Festsubstanzen vorherrscht, zugesetzt und dann ein Gegenpolyelektrolyt, d. h. ein Polyelektrolyt mit .einer entgegengesetzten Ladung wie der erste Polyelektro lyt, zugesetzt wird.
Mit anderen Worten: Wenn das Material in dem Schlamm eine negative Nettoladung hat, können die besten Ergebnisse erhalten werden, indem zuerst ein anionaktives Polymer und dann ein kationaktives Polymer zugesetzt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, d!ass wasserlösliche kationaktive und anionaktive Polymere zu wässrigen Suspensionen von hochdispergierten organischen Festsubstanzen zuge setzt werden, wobei das verwendete anionaktive Poly mer aus -einem oder mehreren polymeren Sulfonaten mit hohem Molekulargewichb besteht.
Gewöhnlich ist das erfindungsgemässe Verfahren wirksamer, wenn die ionische Ladung auf den disper- gierten Festsubstanzen zuerst durch Zugabe des ent gegengesetzt geladenen kationaktiven oder ani'on- aktiven Polymers neutralisiert und dann das anion- aktive bzw. kationaktive Polymer zugesetzt wird.
So ist nun gefunden worden, d'ass in den meisten Fällen eine optimale Abtrennung von hochdispergierten organischen Feststoffen erzielt wird, indem erst ein Polyelektrolyt mit einer entgegengesetzten Ladung wie die Feststoffe zugesetzt und dann der Gegen polyelektrolyt zugesetzt wird. Es ist in der Tat über raschend, dass die optimale Reihenfolge der Zugabe zur Behandlung organischer Schlämme, um Wasser daraus zu entfernen, nicht notwendig bei hochd'isper- gierten organischen Feststoffen erhalten wird, wenn es erwünscht ist, das Wasser zu klären.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet die Verwirklichung vieler Vorteile gegenüber den Ver fahren gemäss dem Stande der Technik. Dazu ge hören verbesserte Sed'imentationsgeschwändigkeiten und verbesserte Beständigkeit der erzeugten Agglo merate gegen erneut--, Dispersion. Ferner gestattet das erfindungsgemässe Verfahren eine grössere Her absetzung des biologischen Sauerstoffbedarfes von Abfällen, was bei der Beseitigung von Abfällen in Flüsse und Seen von grosser Bedeutung ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders brauchbar bei rohen städtischen oder industriellen Abfällen oder rohem Abwasser, die hochd'ispergierte organische Feststoffe enthalten. Es kann auch zur Behandlung von Abwasser, um :es zur Wiederver wendung geeignet zu machen, zur Klärung von sal zigem oder Brackwasser, zur Behandlung von Trink wasser oder industriellem Verarbeitungswasser oder zur Entfernung von Seetang Verwendung finden.
Diese Vorteile erwachsen sogar aus dem erfin dungsgemässen Verfahren, wenn weniger der ioni- sehen Polymere verwendet werden, als man für er forderlich halten würde.
Es ist besonders über- raschend, dass ausgezeichnete Ergebnisse mit einem vie'1 niedrigeren Verhältnis des polymeren Sulfonats zum kationaktiven Polymer als das Verhältnis, das ein neutrales Zetapotential oder gemeinsame Aus fällung der Polymere in Abwesenheit von ionisch geladenen, hochdispergierten, organischen Festsub stanzen ergibt, erhalten werden können.
So können erfindungsgemäss ausgezeichnete Ergebnisse erhalten werden, indem das polymere Sulfonat in einem Menge von 0,05-5 Teilen pro Million der wässrigen Suspen sion und in einem Verhältnis von 0,1 bis. 0,2 Ge- wichtsteilen pro Gewichtsteil des verwendeten kation- aktiven Polymers verwendet wird.
In Übereinstimmung mit dieser Menge und diesem Verhältnis wird das kationaktive Polymer vorzugs weise in einer Menge von 0,5 bis 25 Teilen pro Million der wässrigen Lösung verwendet.
Der Ausdruck Sulfonat wird hier so verwendet, dass er freie Sulfonsäure oder ihre Salze bedeutet. Spezifische Beispible von geeigneten Sauzen sind die Natrium-, Kalium, Calcium-, Ammonium- und Amin salze der polymeren Sulfonate.
Die wasserlöslichen polymeren Sulfonate mit hohem Molekulargewicht, mit denen sich die vor liegende Erfindung befasst, entsprechen Additions polymeren, d. h. Homopolymenen oder Mischpoly meren, von äthylenisch ungesättigten Monomieren, die Sulfonatgruppen enthalten.
Sie können entweder durch Polymerisation der monomeren Sulfonate oder Sulfonierung von Polymeren, die von äthylenisch unge sättigten Monomeren abgeleiteb sind, erhalten werden.
Polymere Sulfonate, die im erfindungsgemässen Verfahren besonders wirksam sind, entsprechen Additionspolymeren von Äthylensulfonsäure oder einem monoalkenyl-aromatischen Sulfonat, wie z. B. Stiyrolsulfonsäure. Die aromatischen Kerne der lletz- teren können über die Sulfonatgruppen hinaus Halo gen und/oder niedere Alkylsubstituenten enthalten.
Brauchbar sind auch wasserlösliche Mischpolymere, die durch Vinylpolymerisationeines grösseren An teiles Äthylensulfonsäure oder eines monoalkenyl- aromatischen Sulfonats mit einem kleineren Anteil eine damit mischpolymerisierbaren Mononieren, wie z. B. Acrylamid, Methacrylamid, Acrylnitril, Meth- acrylnitril und dergleichen, hergestellt werden.
Ge wöhnlich müssen mindestens etwa 4 % der mono meren Anteile in den Polymeren eine Sulfonatgcuppe tragen, damit das Polymer wirksam ist, obgleich es, im allgemeinen vorzuziehen ist, dass mindestens 20 % der monomeren Anteile einen derartigen Substituenten tragen. Um gute Ergebnisse zu erzielen, sollen der artige polymere Sulfonate ein Molekulargewicht von mindestens 1 Million und vorzugsweise mindestens 4 Millionen haben.
Weiter verbesserte Ergebnisse können mit noch höheren Molekulargewichten erhal ten werden, vorausgesetzt, dass das Polymer wasser löslich bleibt.
Es ist vorteilhaft, ein polymeres Sulfonat zu verwenden, das praktisch linear ist. Der Ausdruck praktisch linear bedeutet, d'ass die polymere Kette frei oder fast frei von Vernetzungen ist.
Ein wasser- lösliches polymeres Sulfonat wird für de praktischen Zwecke der vorliegenden Erfndung als 'linear an gesehen, wenn seine wässrige Lösung frei von Gelen, unendlich verdünnbar mit Wasser und durch ein gewöhnliches Filtrierpapier ohne Verlust an Vis kosität filtrierbar ist.
Zu den kabionaktiven Polymeren, die für die erfindungsgemässe Verwendung geeignet sind, ge hören die wasserlöslichen synthetischen organischen Polymere, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie in oder entlang der polymeren Kette gebunden eine Vielzahl von Amino-, Imino- oder quaternären Am moniumgruppen .enthalten. Beispiele derartiger kation- aktiver Polymere sind beispielsweise Homopolymere und wasserlösliche Mischpolymere von einem oder mehreren kationaktiven Monome.ren, wie z.
B. Vinyl! pyridin unisubstituierten Derivaten davon, Mono-, Di- oder Trialkyllammoniumsalze, wie z. B. Vinyl- benzyltrimethylarnmoniumchlorid, Allylamin und sub stituierte Derivate davon, Aminoäthylacrylathydro- chlorid oder Ami!noäthylmethacrylathydtochlorid' und im allgemeinen jegliches unsubstituierte oder substi tuierte Ammoniumalkylacrylat oder -methacrylat, wie z.
B. N-Methyl- oder N,N-Dimethylaminoalkylacrylat oder methacrylat, worin die Alkylgruppen zwei oder drei Kohlenstoffatome enthalten, oder dergleichen.
Andere geeignete kationaktive Polymere werden er halten, wenn ein kationaktives Monomer der oben beschriebenen Art mit einem oder mehreren mono äthylenisch ungesättigten Monomeren, die zur Vinyl- polymerisation befähigt sind, mischpolymerisiert wird, vorausgesetzt,
d'ass das entstehende Mischpolymer wasserlöslich und frei von aasionischen Substituenten ist. In solchen Mischpolymeren sollten mindestens etwa 5 Molprozent, vorzugsweise mindestens 10 Mol- prozent, der in dien Mischpolymer kombinierten Monomere kationaktilve Monomere der beschriebenen Art sein.
Zu den geeigneten monoäthylenisch un- gesättigten Monomeren, die mit den kationaktiven Monomeren mischpolymerisiert werden sollen, ge hören Acrylamid, Methacrylamid, Acrylnitrill, die niederen Alkyllester von Acrylsäure und Methacryl- säure,
Vinylmethyläther und dergleichen. Wenn die letzteren wie !in Acrylamid wass:erlöslichmachend'e Gruppen umfassen, können derartige Comonomere verwendet werden, so dass sie bis zu 95 MolprozenU der Einheiten in dem fertigen Polymer bilden. Wenn hydrophobe Gruppen tragende Comonomere, wie z.
B. Dialkylester der Acryl) äuge oder der Meth- acrylsäure, mit den kationaktiven Mononieren misch- polymerisiert werden, ist es, um ein wasserlösliches Mischpolymer zu erhalten, im allgemeinen erforder lich, dass mindestens etwa 50 Molprozent der ver einigten Mononieren in dem Mischpolymeren aus den kationaktiven Monomeren bestehen.
Eine bevorzugte Klasse von kationaktiven Poly meren umfasst die wasserlöslichenRTI ID="0002.0213" WI="26"HE="4" LX="1666" LY="2575"> Polyäthylenimine mit hohem Malekulargewicht, substituierte Poly- äthylenimine und die Mineralsäure- und quatemären Ammoniumsalze davon.
Für die erfindungsgemässe Verwendung geeignete Polyäthylenimine können durch die Formel
EMI0003.0006
wiedergegeben werden, worin n einen Wert von min destens 400 und vorzugsweise mindestens 2000 hat. Die gewünschten Polyäthylenimine können durch die Viskosität ihrer wässrigen Lösungen charakterisiert werden.
So haben derartige Polyäthylennmine mit hohem Molekulargewicht Viskositäten von mindestens etwa 0,8 Centistoke und vorzugsweise mindestens zwei Centistoke in einer 1 gewichtsprozentigen Lösung.
Eine andere Gruppe von kationaktiven Poly meren, die bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfasst Homopolymere von quaternären Vünylbenzyl- ammoniumsalzen oder Mischpolymere einer quater- nären Vinylbenzylammoniumverbindung und ins besondere die Mischpolymeren mit Acrylamid oder Methacrylamid. Diese. Mischpolyrnrre können in <RTI
ID="0003.0032"> polymerisierter Form von einer sehr kleinen Menge bis zu etwa 95 oder mehr Molprozent des Acryl- amid- oder Methacrylamidbestandteils enthalten.
In dieser Gruppe von Polymeren und Mischpolymeren sind diejenigen bevorzugt, die eine Vielzahl von Gruppen mit der folgenden Struktur
EMI0003.0043
aufweisen, worin jedes R einen niederen Alkylrest, der 1 bis einschliesslich 4 Kohlenstoffatome enthält, und X ein Anion, wie z. B. Hydroxyl, Chlorid, Bromid, Jod'id, Methasulfat oder dergleichen, be deuten.
Die wirksamsten quaternären Vinylbenzyl- ammoniumpolymere und -mischpolymere sind die jenigen, die eine Viskosität von mindestens 1,2 Centi- poisen in einer 0,5gewichtsprozentigen Lösung der selben in einer wässrigen 4gewichtsprozentigen Na- triumchlorid'lösung bei<B>25'</B> C haben.
Bei der Ausführung der Erfindung sollten die Polymere mit der wässrigen Suspension von hoch dispergierten organischen Feststoffen gründlich ge mischt werden, und im allgemeinen wird: es bevor zugt, dass eines der Polymere vor der Zugabe dies anderen Polymers zu der Suspension gegeben und gründlich gemischt wird.
Bei vielen Typen von organischen Feststoffen, ins besondere Abwasse:rfeststoffen, ist es im allgemeinen wünschenswert, eine Periode von leichter, rollender Rührung einzuschalten, nachdem die Polymere zuge setzt worden sind, um günstige Bedingungen für die Abtrennung der suspendierten Festsubstanzen zu schaffen.
Eine derartige Rührung kann beispielsweise erreicht werden, indem Rührhaken und Schaufeln mit niedrigen Geschwindigkeiten rotieren gelLassen oder das Gemisch bei kontrollierter Geschwindigkeit über oder um Umlenkbleche herum fliessen gelassen wird.
In jedem Falle sollte nach der Mischung der Polymeren mit dler Suspension heftiges Rühren, das dazu neigt, die durch die Behandlung gebildeten Agglomerate abzubauen, vermieden werden. Nach dieser Zugabe kann die Abtrennung der entstehenden Ausflockung in der behandelten Suspension mittels irgend einer von verschiedenen Abtrennungstechni- ken, wie z.
B. Sedimentation, Filtration, Flotierung, Zentrifugierung u. dgl. Operationen, erzielt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann getrennt oder in Verbindung mit anderen Behandlungsmitteln, wie z. B. Alaun, Ferrichlorid und/oder Kalk, die oft verwendet werden, um die Agglomerierung von fein- verteilten Feststoffen in wässrigen Suspensionen zu fördern, verwendet werden. Ebenso kann das erfin dungsgemässe Verfahren mit chemischen, biologischen und/oder mechanischen Verfahren für derartige Zwecke verwendet werden.
Um das gründliche Mischen der polymeren Mittel mit den zu behandelnden Suspensionen zu erleichtern, ist es im allgemeinen wünschenswert, die Polymere in Form verdünnter wässriger Lösung zuzugeben.
Für die meisten Anwendungszwecke ist es wün- schenswert, jedes der Polymere in dile Suspension in Form einer wässrigen Lösung, die nicht mehr als 5 Gewichtsprozent und vorzugsweise nicht mehr .als 0,5 Gewichtsprozent des Polymeren enthält, einzu- führen. Bei vielen Operationen kann es zweckmässig sein,
einen Teil der geklärten abfliessenden Flüssig keit von der Trennung zu verwenden, um Lösungen der polymeren Mittel für die Verwendung herzustellen. <I>Beispiel 1</I> Eine Menge wässriger Abfallauslaufflüssigkeit aus einer Polymerisationsanlage, die eine kleine Menge Styrol-Butad'ien-Latex enthielt, wurde erfindungs- gemäss behandelt und die entstehende Ausflockung abgesetzt.
Die spezielle verwendete Behandlung und die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I berichtet.
EMI0003.0157
<I><U>Tabelle <SEP> 1</U></I>
<tb> Dosis <SEP> Latexgehalt
<tb> Behandlung <SEP> der <SEP> Teile <SEP> pro <SEP> Million <SEP> der <SEP> Emulsion
<tb> Latexemulsion <SEP> Emulsion <SEP> Teile <SEP> pro <SEP> Million
<tb> Keine <SEP> - <SEP> 500
<tb> VBT <SEP> 1/
<tb> SPSS(6M <SEP> ) <SEP> 2 <SEP> 3,5/0,5 <SEP> 0 1 VBT bedeutet ein Homopolymer von Trimethylvinyl- benzylammoniumchlorid. Eine 0,
5gewichtsprozentige Lö sung des Polymers in 2prozentigem wässrigem Natrium chlorid hat eine Viskosität von 1,32 Centipoisen Ostwald bei 25 C.
2 SPSS(6M) bedeutet ein Homopolymer von Natriumstyrol- sulfonat mit einem geschätzten Molekulargewicht von annähernd 6 Millionen.
<I>Beispiel 2</I> Um die Wirkungen des erfindungsgemässen Ver fahrens auf rohes Abwasser zu erläutern, wurde einte zusammengesetzte Probe eines derartigen Ab wassers, das an der ankommenden Leihmg zu einer städtischen Abwasserbehandlungsanlage gesammel@C wurde, in aliquote Teile von 1 Liier geteilt,
und jeder derartige aliquote Teil wurde folgendermassen behandelt: Der aliquote Teil wurde 1 Minute lang gründlich gemischt, indem man einen darin,
einge- tauchten 75-mm-Schaufelrührer mit einer Geschwin- digkeit von 50 Umdrehungen pro Minute laufen liess. Danach wurde die Rührergeschwindigkeit während eines Zeittraumes von 30 Minuten auf 25 Um drehungen pro Minute herabgesetzt.
Wenn. Poly mere zugesetzt wurden, so wurden sie am. Beginn der letzteren Rührperiode zugegeben.
Das kation- aktive Polymer wurde zuerst zugegeben, da ein Vor versuch gezeigt hatte, dass diese Reihenfolge dIer
EMI0004.0053
<I>Tabelle <SEP> 11</I>
<tb> Suspendierte <SEP> Feststoffe
<tb> Dosis <SEP> Teile <SEP> pro <SEP> Million
<tb> Ansatz <SEP> Behandlung <SEP> Teile <SEP> pro <SEP> Million <SEP> Teile <SEP> pro <SEP> Million <SEP> in <SEP> der <SEP> überstehenden
<tb> rohes <SEP> Abwasser <SEP> im <SEP> rohen <SEP> Abwasser <SEP> Flüssigkeit
<tb> 1 <SEP> PEI(a)i/SPSS{6M)2 <SEP> 7,50,5 <SEP> 215 <SEP> 16
<tb> 2 <SEP> PEI(a) <SEP> /SPSS{6A <SEP> 15 <SEP> 10,5 <SEP> 215 <SEP> 1
<tb> 3 <SEP> Kontrolle <SEP> keine <SEP> Zugabe <SEP> 2.15 <SEP> 42 1 PEI(")
bedeutet ein Polyäthylenimin mit einem geschätzten Molekulargewicht von etwa 200 000. 2 Siehe Fussnote 2, Tabelle I.
Method for Facilitating the Separation of Highly Dispersed Organic Solids from Their Aqueous Suspensions The present invention relates to a novel method for facilitating the separation of highly dispersed organic solids from their aqueous suspensions to effect substantial clarification of the water.
It is known that polymeric polyelectrolytes act as flocculants when they are aqueous suspensions of minerals. can be added. The separation of organic solids from their aqueous suspensions either to clarify the liquid or to dewater the solids poses various problems that other solutions he require than previously proposed in the art. It is Z.
It is known, for example, that the best results are usually obtained in the dewatering of organic sludges by first adding a polyelectrolyte with the same charge as that prevailing on the solids and then adding a counter polyelectrolyte, i. H. a polyelectrolyte with a charge opposite to that of the first polyelectrolyte is added.
In other words, if the material in the slurry has a net negative charge, the best results can be obtained by adding an anion active polymer first and then a cation active polymer.
The process according to the invention is characterized in that water-soluble cation-active and anion-active polymers are added to aqueous suspensions of highly dispersed organic solid substances, the anion-active polymer used consisting of one or more polymeric sulfonates with a high molecular weight.
The method according to the invention is usually more effective if the ionic charge on the dispersed solid substances is first neutralized by adding the oppositely charged cation-active or anion-active polymer and then the anion-active or cation-active polymer is added.
It has now been found that in most cases an optimal separation of highly dispersed organic solids is achieved by first adding a polyelectrolyte with a charge opposite to that of the solids and then adding the counter polyelectrolyte. Indeed, it is surprising that the optimal order of addition for treating organic sludges to remove water therefrom is not necessarily obtained with highly dispersed organic solids when it is desired to clarify the water.
The method according to the invention allows the realization of many advantages over the methods according to the prior art. These include improved sedimentation rates and improved resistance of the agglomerates produced to redispersion. Furthermore, the method according to the invention allows a greater reduction in the biological oxygen demand of waste, which is of great importance in the disposal of waste in rivers and lakes.
The process according to the invention is particularly useful in the case of raw urban or industrial wastes or raw wastewater containing highly dispersed organic solids. It can also be used to treat wastewater to: make it suitable for reuse, to clarify salty or brackish water, to treat drinking water or industrial processing water or to remove seaweed.
These advantages even accrue from the process according to the invention if fewer of the ionic polymers are used than would be considered necessary.
It is particularly surprising that excellent results with a much lower ratio of the polymeric sulfonate to the cationic polymer than the ratio that gives a neutral zeta potential or co-precipitation of the polymers in the absence of ionically charged, highly dispersed, organic solids, can be obtained.
Thus, according to the invention, excellent results can be obtained by using the polymeric sulfonate in an amount of 0.05-5 parts per million of the aqueous suspension and in a ratio of 0.1 to. 0.2 parts by weight per part by weight of the cation-active polymer used is used.
In accordance with this amount and this ratio, the cationic polymer is preferably used in an amount of 0.5 to 25 parts per million of the aqueous solution.
The term sulfonate is used herein to mean free sulfonic acid or its salts. Specific examples of suitable sauces are the sodium, potassium, calcium, ammonium and amine salts of the polymeric sulfonates.
The water-soluble polymeric high molecular weight sulfonates with which the present invention is concerned correspond to addition polymers; H. Homopolymers or Mischpoly mers, of ethylenically unsaturated monomers that contain sulfonate groups.
They can be obtained either by polymerizing the monomeric sulfonates or by sulfonating polymers derived from äthylenisch unge saturated monomers.
Polymeric sulfonates, which are particularly effective in the process according to the invention, correspond to addition polymers of ethylene sulfonic acid or a monoalkenyl aromatic sulfonate, such as. B. stiyrenesulfonic acid. The aromatic nuclei of the latter can contain halogen and / or lower alkyl substituents in addition to the sulfonate groups.
It is also possible to use water-soluble copolymers which, by vinyl polymerization of a larger proportion of ethylene sulfonic acid or a monoalkenyl aromatic sulfonate with a smaller proportion of a copolymerizable therewith, such as. B. acrylamide, methacrylamide, acrylonitrile, methacrylonitrile and the like can be produced.
Usually at least about 4% of the monomeric moieties in the polymers must carry a sulfonate group for the polymer to be effective, although it is generally preferable that at least 20% of the monomeric moieties carry such a substituent. For good results, such polymeric sulfonates should have a molecular weight of at least 1 million and preferably at least 4 million.
Further improved results can be obtained with even higher molecular weights, provided that the polymer remains water soluble.
It is advantageous to use a polymeric sulfonate that is practically linear. The term practically linear means that the polymeric chain is free or almost free of crosslinks.
A water-soluble polymeric sulfonate is considered to be linear for the practical purposes of the present invention if its aqueous solution is free of gels, infinitely dilutable with water and can be filtered through an ordinary filter paper without loss of viscosity.
The cabion-active polymers which are suitable for the use according to the invention include the water-soluble synthetic organic polymers which are characterized in that they contain a large number of amino, imino or quaternary ammonium groups bound in or along the polymeric chain. Examples of such cation-active polymers are, for example, homopolymers and water-soluble copolymers of one or more cation-active monomers, such as.
B. Vinyl! pyridine unisubstituted derivatives thereof, mono-, di- or trialkyllammonium salts, such as. B. Vinylbenzyltrimethylarnmoniumchlorid, allylamine and substituted derivatives thereof, Aminoäthylacrylathydro- chloride or Ami! Noäthylmethacrylathydtochlorid 'and in general any unsubstituted or substituted ammonium alkyl acrylate or methacrylate, such as.
B. N-methyl or N, N-dimethylaminoalkyl acrylate or methacrylate, in which the alkyl groups contain two or three carbon atoms, or the like.
Other suitable cation-active polymers are obtained if a cation-active monomer of the type described above is copolymerized with one or more mono-ethylenically unsaturated monomers capable of vinyl polymerization, provided
d'ass the resulting mixed polymer is water-soluble and free of aasionic substituents. In such copolymers, at least about 5 mol percent, preferably at least 10 mol percent, of the monomers combined in the copolymer should be cation-active monomers of the type described.
The suitable mono-ethylenically unsaturated monomers to be copolymerized with the cation-active monomers include acrylamide, methacrylamide, acrylonitrile, the lower alkyl esters of acrylic acid and methacrylic acid,
Vinyl methyl ether and the like. When the latter comprise water-solubilizing groups, as in acrylamide, such comonomers can be used so that they form up to 95 mole percent of the units in the final polymer. If comonomers bearing hydrophobic groups, such as.
B. dialkyl esters of acrylic eye or methacrylic acid, are mixed polymerized with the cation-active monomers, it is generally necessary to obtain a water-soluble copolymer that at least about 50 mol percent of the combined monomers in the copolymer consist of the cationic monomers.
A preferred class of cationic polymers includes the water-soluble RTI ID = "0002.0213" WI = "26" HE = "4" LX = "1666" LY = "2575"> High molecular weight polyethyleneimines, substituted polyethyleneimines and the mineral acid and quaternary ammonium salts thereof.
Polyethyleneimines suitable for the use according to the invention can be represented by the formula
EMI0003.0006
are reproduced, wherein n has a value of at least 400 and preferably at least 2000. The desired polyethyleneimines can be characterized by the viscosity of their aqueous solutions.
Such high molecular weight polyethylene leads have viscosities of at least about 0.8 centistokes and preferably at least two centistokes in a 1 percent by weight solution.
Another group of cationic polymers which can be used in the practice of the present invention comprises homopolymers of quaternary vinylbenzylammonium salts or copolymers of a quaternary vinylbenzylammonium compound and in particular the copolymers with acrylamide or methacrylamide. This. Mixed polymers can be in <RTI
ID = "0003.0032"> Contain polymerized form from a very small amount up to about 95 or more mole percent of the acrylamide or methacrylamide component.
In this group of polymers and interpolymers, preferred are those having a plurality of groups having the following structure
EMI0003.0043
have, wherein each R is a lower alkyl radical containing 1 to 4 carbon atoms inclusive, and X is an anion such as. B. hydroxyl, chloride, bromide, iodide, methasulfate or the like, be.
The most effective quaternary vinylbenzylammonium polymers and copolymers are those which have a viscosity of at least 1.2 centipoises in a 0.5 percent by weight solution of the same in an aqueous 4 percent by weight sodium chloride solution at 25% > C have.
In practicing the invention, the polymers should be thoroughly mixed with the aqueous suspension of highly dispersed organic solids and, in general, it is preferred that one of the polymers be added and mixed thoroughly prior to adding the other polymer to the suspension.
With many types of organic solids, particularly waste water solids, it is generally desirable to include a period of gentle rolling agitation after the polymers have been added in order to create favorable conditions for the separation of the suspended solids.
Such agitation can be achieved, for example, by rotating the paddle hooks and paddles at low speeds or by allowing the mixture to flow over or around baffles at a controlled speed.
In any event, after the polymers have been mixed with the suspension, vigorous stirring, which tends to break down the agglomerates formed by the treatment, should be avoided. After this addition, the separation of the resulting flocculation in the treated suspension can be carried out by means of any one of various separation techniques, e.g.
B. sedimentation, filtration, flotation, centrifugation and the like. Like. Operations, can be achieved.
The inventive method can be used separately or in conjunction with other treatment agents, such as. B. alum, ferric chloride and / or lime, which are often used to promote the agglomeration of finely divided solids in aqueous suspensions, can be used. The method according to the invention can also be used for such purposes with chemical, biological and / or mechanical methods.
In order to facilitate thorough mixing of the polymeric agents with the suspensions to be treated, it is generally desirable to add the polymers in the form of dilute aqueous solution.
For most applications it is desirable to introduce each of the polymers in suspension in the form of an aqueous solution which does not contain more than 5 percent by weight and preferably not more than 0.5 percent by weight of the polymer. In many operations it can be useful
to use a portion of the clarified effluent from the separation to prepare solutions of the polymeric agents for use. <I> Example 1 </I> A quantity of aqueous waste outflow liquid from a polymerization plant which contained a small quantity of styrene-butadiene latex was treated according to the invention and the resulting flocculation was deposited.
The specific treatment used and the results obtained are reported in Table I below.
EMI0003.0157
<I> <U> Table <SEP> 1 </U> </I>
<tb> dose <SEP> latex content
<tb> Treatment <SEP> of the <SEP> parts <SEP> per <SEP> million <SEP> of the <SEP> emulsion
<tb> latex emulsion <SEP> emulsion <SEP> parts <SEP> per <SEP> million
<tb> None <SEP> - <SEP> 500
<tb> VBT <SEP> 1 /
<tb> SPSS (6M <SEP>) <SEP> 2 <SEP> 3.5 / 0.5 <SEP> 0 1 VBT means a homopolymer of trimethylvinylbenzylammonium chloride. A 0,
5 percent by weight solution of the polymer in 2 percent aqueous sodium chloride has a viscosity of 1.32 centipoise Ostwald at 25 C.
2 SPSS (6M) means a homopolymer of sodium styrene sulfonate with an estimated molecular weight of approximately 6 million.
<I> Example 2 </I> In order to illustrate the effects of the inventive method on raw wastewater, a composite sample of such wastewater, which was collected at the incoming loan to a municipal wastewater treatment plant, was divided into aliquots of 1 Liier shared,
and each such aliquot was treated as follows: The aliquot was mixed thoroughly for 1 minute by placing one in it,
The immersed 75 mm paddle stirrer was allowed to run at a speed of 50 revolutions per minute. The stirrer speed was then reduced to 25 revolutions per minute over a period of 30 minutes.
If. When polymers were added, they were added at the beginning of the latter stirring period.
The cation-active polymer was added first, since a preliminary test had shown that this sequence was the best
EMI0004.0053
<I> Table <SEP> 11 </I>
<tb> Suspended <SEP> solids
<tb> dose <SEP> parts <SEP> per <SEP> million
<tb> Approach <SEP> Treatment <SEP> parts <SEP> per <SEP> million <SEP> parts <SEP> per <SEP> million <SEP> in <SEP> of the <SEP> protruding
<tb> raw <SEP> waste water <SEP> in the <SEP> raw <SEP> waste water <SEP> liquid
<tb> 1 <SEP> PEI (a) i / SPSS {6M) 2 <SEP> 7,50,5 <SEP> 215 <SEP> 16
<tb> 2 <SEP> PEI (a) <SEP> / SPSS {6A <SEP> 15 <SEP> 10.5 <SEP> 215 <SEP> 1
<tb> 3 <SEP> control <SEP> no <SEP> addition <SEP> 2.15 <SEP> 42 1 PEI (")
means a polyethyleneimine with an estimated molecular weight of about 200,000. 2 See footnote 2, Table I.