Введение к работе
Актуальность темы: зашита водного бассейна и рациональное использование минеральных ресурсов предполагает необходимость интенсификации технологических процессов разделения водных дисперсий. Во многих случаях эффективное разделение фаз в суспензиях может достигаться за счет укрупнения взвешенных частиц под действием полимерных флокулянтов. В качестве флокулянтов используются водорастворимые полимеры, в частности, катионные полиэлектролиты. Диссоциация в растворе с образованием поликатионов обуславливает их высокую флокулирующую способность по отношению к водным дисперсиям, частицы которых в большинстве случаев заряжены отрицательно. Катионные полиэлектролиты наиболее активны в юм случае, когда в составе элементарного звена их макромолекулы присутствуют четвертичные аммониевые солевые группы.
Одним из наиболее перспективных катионных полиэлектролитов, с шчки зрения использования в качестве эффективного и экологичного кати-онного флокулянта, является полп-1,2-диметил-5-винилпиридинийме- тил-сульфат (поли-1,2-ДМ-5-ВПМС). Однако применение его в качестве флокулянта ограничивалось недостаточно высокой молекулярной массой и неполной растворимостью в воде, так как существующие методы синтеза этого полимера не позволяли разработать эффективную технологию его производства. Таким образом, разработка метода синтеза высокомолекулярного, быстрорастворимого поли-1,2-ДМ-5-ВПМС является актуальной задачей.
Цель работы заключается в исследовании закономерностей полимеризации 1.2-ДМ-5-ВПМС в водном растворе и выявлении факторов, определяющих флокулирующую способность ПОЛИ-1.2-ДМ-5-ВПМС.
Поставленная цель достигалась путем решения следующих задач: анализ влияния природы пероксидного инициатора на параметры полимеризации и свойства ПОЛИ-1.2-ДМ-5-ВПМС и выбор инициатора, позво-
ляюшего получать полимер, обладающий высокой флокулируюшей способностью: изучение кинетических закономерностей полимеризации ІД-ДМ-5-ВПМС с
целью управления процессом получения полимера; исследование реакции синтеза выбранного инициатора и разработка технологичного способа его получения: изучение флокулируюшей способности синтезированных полимеров и выявление влияния их свойств на параметры флокуляции.
Научная новизна.: изучена полимеризация 1,2-ДМ-5-ВПМС в водном растворе при использовании ряда водорастворимых пероксидных инициаторов и установлено, что при применении В-оксипероксидов возможно получение поли-1,2-ДМ-5-ВПМС, обладающего высокой молекулярной массой (М„ = 2 - 5 * 106) и проявляющего повышенную флокулирующую способность. Кинетическими исследованиями показано, что полимеризация 1.2-ДМ-5-ВПМС в воде, инициированная пероксидами, протекает по сложному механизму, отличающемуся от классической радикальной полимеризации, что связано с особенностями физико-химических свойств полимеризующейся системы. Изучена реакция синтеза В-оксипероксидов и показано, ято в присутствии щелочного катализатора, наряду с образованием оксипероксида, проходит его разложение, сопровождающееся дезактивацией катализатора. Предложен метод синтеза оксипероксидов с использованием в качестве источника катализатора солей щелочных металлов и четвертичных аммониевых оснований.
Практическая ценность: результаты исследования полимеризации 1,2-ДМ-5-ВПМС позволили предложить технологию производства катионного флокулянта КФ-91 (ТУ 6-00-00204168-252-94 ) с использованием в качестве инициатора полимеризации В-оксипропил-трет.-бутилпероксида, на основе полученных данных предложена технология получения данного пероксида, разработаны технические условия (ТУ 40-461-806-39-94) и временный технологический регламент на производство опытных партий инициатора. Нара-
: -
ботаны опытные партии р-оксипропил-трет.-бутилпероксида, которые использованы для получения флокулянта КФ-91.
Апробация работы : материалы работы докладывались на II региональной научно-технической конференции "Проблемы химии и химической технологии" (Тамбов, 1994 г.); на I межвузовской конференции студентов и молодых ученых Волгоградской области "Новые промышленные техника и технологии" (Волгоград, 1994 г.); на международном симпозиуме " Экология и безопасность жизнедеятельности, научно-прикладные аспекты и инженерные решения", проводимого в рамках международного конгресса " Экология, жизнь, здоровье" ( Волгоград, 1996 г.); на IV международной научно-технической конференции "Наукоемкие химические технологии" ( Волгоград. !996 г.); на научной конференции "Фарберовские чтения - 96" ( Ярославль. 1996 г.);на научно-технических конференциях ВолгГТУ ( 1995- 1997 гг.).
Публикация результатов: результаты проведенных исследований опубликованы в 4 статьях и о тезисах конференций.
Объем и структура работы: диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы из наименований и приложения. Работа изложена на .162 страницах машинописного текста, включая 29 таблиц, 30 рисунков. Первая глава посвяшена обзору литературы пь синтезу, физико-химическим свойствам и областям применения катионных полиэлектролитов на основе четвертичных солей винилпиридиния. Во второй главе излагаются результаты исследований по синтезу поли-1.2-диметил-5-вшшлшфіщинийметилсульфата с использованием водорастворимых пероксидных инигчаторов, исследованию реакции синтеза (Ї-оксипероксидов, изучению физико-химических свойств и определению фло-кулнрующей способности синтезированного полизлектролита. Характеристики применяемых исходных веществ, методики синтеза и исследований свойств катионного полиэлектролита представлены втретьей главе.
