Введение к работе
Актуальность талы. Одной из важнейших задач коллоидной химии является регулирование коллоидно-химических свойств различных дисперсий путем модифицирование межфазной поверхности. Наиболее перспективным путем решения этой проблемы является использование в качестве модификаторов высокомолекулярных поверхностно-активных веществ (ВШАВ) - ассоциатов иизкомолекулярных ПАВ и полиэлектроли-тоб (ПЭ). Продукты взаимодействия низкомолекулярных ПАВ и ПО обладают комплексом уникальных свойств, сочетающих в себе свойства полиэлектролитов и ПАВ, благодаря чему находят широкое применение в процессах смачивания, стабилизации и флокуляции.
Особое значение представляет использование ассоциатов низко-молекулярные ПАВ - ПЭ в процессах обезвоживания глинисто-солевых, дисперсий (ГОД), образующихся при флотационном обогащении калийных руд. Высокая структурированность и вязкость этих дисперсий исключает их непосредственное использование в народном хозяйстве, в складирование их в солеотвалах и шламохранилишах вызывает нарушение экологического равновесия в районах производства калийных удобрений. Модифицирование ГСД бинарными системами полимер-ПАВ позволит интенсифицировать процесс обезвоживания отходов производства калийных удобрений, что уменьшит накопление избыточных солевых растворов, лглятоихея опасным источником засоления окружающей среды, а также сократит потери полезного компонента с жидкой фазой отходов производства. В то же время научные основы модифицирования минеральных дисперсий ассоциатами низкомолекулярных ПАВ и полиэлектролитов в солевой среде практически отсутствуют.
В связи с этим исследование закономерностей образования ассоциатов низкомолекулярных ПАВ и полиэлектролитов и изучение их свойств на. границах раздела фаз с целью управления поверхностными явлениями в дисперсных системах с высоким содержанием солей явля-гтся весьма актуальным.
Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Института обшей и неорганической химии АН Беларуси :огласно постановления Президиума АН Беларуси If 139 от 24.12.87 10 теме "Создание высокоэффективных методов переработки калийного >ырья и получение минеральных удобрений с улучшенными физическими і агрохимическими свойствами" (К гос. регистр. 01880018399).
Цель работы - изучение закономерностей образования ассоциатов
на осі.ове полиакриламида различной степени гидролиза с катионшми и анионными ПАВ и их влияние на физико-химические свойства гли- нисто-солевых дисперсий с целью интенсификации процессов их обезвоживания.
В работе поставлены следующие задачи:
исследование холлоиднбгхимических свойств полиакриламида различной степени гидролиза в зависимости от рН среда и ионной силы раствора;
исследование взаимодействия полиакриламида различной степени гидролиза с катионными низкомолекулярными ПАВ в водной и солевой среде;
исследование коллоидно-химических свойств ассоциатов на основе полиакриламида и анионных ПАВ в зависимости от степени гидролиза ПАА, рН среды и ионной силы раствора.
изучение влияния ассоциатов ПАА-анионное ПАВ на физико-химические свойства глинисто-солевых дисперсий и эффективность процессов их глубокого обезвоживания.
Научная новизна работы. Впервые изучены коллоидно-химические свойства ассоциатов полиакриламида различной степени гидролиса с катионными и анионными ПАВ. Показано, что увеличение степени гидролиза ПАА приводит к изменению состава и свойств образующихся ассоциатов.
Изучено влияние ассоциатов ПАА-низкомолекулярное ПАВ на физико-химические свойства глинистых дисперсий в водной и солевой среде. Обнаружено усиление флокулируюшего действия смеси полиакриламида с низксмолекулярными ПАВ на глинисто-солевые дисперсии вследствие образования «еаду ними ассоциатов эа счет электростатических и гидрофобных взаимодействий. .
Показана возможность регулирования коллоидно-химических свойств глинистых дисперсий о концентрированных растворах электролитов эмульсиями на основе побочных продуктов химических производств и полиакриламида. Установлен синоргнчоский эффект флокулируюшего действия емульсин вирового гудрона и ПАА на глинисто-солевые дисперсии, которым обусловлен образованием ассоциатов между ПАА и карбоновими кислотами, входящими в состав эмульсии.
Показано, что флокулнрующая способность ПЛА зависит от степени гидролиза и ионной силы раствора. В водной среде более эф--фектипен гидролизованный ПАА, а в солевой - негидролизованный. Исследование свойств систем с различной ионной силой, включающих
мнтетические полиэлектролиты и ПАВ, открывает возможности рас-трения ассортимента реагентов с оптимальными свойствами, необ-:одимыми для управления процессами, протекающими в дисперсных іистемах с повышенным содержанием солей.
Практическая значимость работы. Предложены и защищены авторс-сими свидетельствами способь обезвоживания хлористого калия с ис-юльзованием низкомолекулярных ПАВ и эмульсий на основе побочных продуктов химических производств. Способ обезвоживания хлористо-'0 калия, включающий обработку его реагентом Э-4 {алкиларилтриме-гиламмонийхлорид) внедрен на Алтайском заводе агрегатов с эконо- лическим эффектом 51 тыс. рублей в год.
Разработан и защищен авторским свидетельством способ обезвоживания глинисто-солевых дисперсий, полученных при переработке тлийных руд, с использованием ассоциатов на основе полиакрилами-ца и анионных ПАВ, в качестве которых была использована амульсия сирового гудрона в растворе тринатрййфосфата.
Реализация этих способов в калийной промышленности позволит . осуществить глубокое обезвоживание продуктов переработки калийных ?УД# уменьшить накопление избыточных солевых растворов и сокра- гить потери полезного компонента с кидкой фазой отходов производ-зтва.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы положены на II и ІУ Всесопзных научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов, посвященных вопросам добычи и переработки калийных солей (Солигорск, 1978, Минск 1980, 1982); конференции молодых ученых-химиков, посвященной 60-летию образования БССР, 1978); Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка и внедрение безотходных технологий, использование вторичных ресурсов - пути повышения эффективности производства (Киров,' 1986); Научно-техническом совещании "Использование побочных продуктов и отходов химической промышленности" (Гродно, 1987); Всесоюзном научно-техническом совещании "Совершенствование технологии и оборудования для обогащения калийных руд" (Пермь, 1989); Всесоюзной конференции "Коллоидно-химические проблемы экологии" (Минск, 1990).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 18 статей и тезисов докладов, получено 4 авторских свидетельства.
Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из