Тезисы
апрель 2017

Фізико-хімічні та колоїдні властивості четвертинних амонієвих солей


Кондрат К. В. , Січовий М. Д. , Шапка В. Х.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Проблема очищення питної та стічної води від забруднень – проблема світова. Відомо, що придатної води для людини стає все менше, багато районів і цілі держави відчувають дефіцит в чистій воді і змушені жити в режимі суворої економії – це майже 500 мільйонів людей із 30 країн світу. У той же час різко зростає кількість води, яка непридатна для використання, як у промисловості, так і в сільському господарстві. Води багато, але вона ні для чого не придатна. Із зростанням попиту на воду виникає цілий ряд екологічних проблем – це стан підземних вод, річок, озер. Тому в усьому світі ведуться розробки по ефективному очищенню води від забруднень з метою подальшого її використання. За індексом екологічної стійкості Україна в 2012 році займали 137-е місце серед 142 країн світу. Це пов'язано з деградацією водних систем України, втрата ними здатності самоочищення, забрудненням поверхневих вод отрутохімікатами, нафтопродуктами, солями важких металів, фенолами, біогенними речовинами. Високий відсоток промислових стоків призводить до різкого погіршення здоров'я всього населення країни.

При очищенні води використовуються органічні полімери двох основних типів – коагулянти і флокулянти. Коагулянти складаються з позитивно заряджених молекул з відносно низькою молекулярною вагою. Хоча серед них і спостерігається деяка тенденція до створення місткових зв'язків, але вони не співставляються з ефективність флокулянта.

Молекулярна вага полімерів-флокулянтів набагато вища, вони створюють довгі мостові зв'язки між невеликими флокулами, збільшуючи тим самим розмір часток. Флокулянти можуть бути катіонними, аніонними або неіонні. Оптимальний вибір флокулянта для будь-якої системи можливий тільки на основі результатів лабораторного аналізу і випробувань на установці. На відміну від коагулянтів, полімери-флокулянти не використовуються для нейтралізації.

В даній дослідницькій роботі вивчалися фізико-хімічні властивості четвертинних амонієвих солей (ЧАС):

ЧАС1 : С2Н5О-R1R2R1R2R1-OC2H5 ;

ЧАС2 : СН3О-R1R2R1R2R1-OCH3 ;

ЧАС3 : (СН3 )2CО-R1R2R1R2R1-OC(CH3 )2;

де R1 -CH2-CH(OH)-CH2-; R2 -N+(CH3)2Cl- ;

ЧАС4 : полідиметилдиаліламоній хлористий;

ЧАС5:продукт співполімеризації N,N-диметилдиаліламонію хлористого з малеїновою кислотою.

Досліджені четвертинні амонієві солі виступали в ролі флокулянтів для прискорення седиментації суспензії бентонітової глини. Бентонітова глина при взаємодії з водою має властивість розбухати в 14-16 разів. Цей процес відбувається в замкнутому просторі, виникає напружений стан в структурі бентоніту, утворюється гелеподібна маса.

Асортимент поліелектролітів, застосовуваних у суспензіях для відділення твердої фази від рідкої, досить широкий. За призначенням синтетичні поліелектроліти поділяються на коагулянти і флокулянти.

У процесі флокуляції не тільки збільшується розмір часток флокул, але і змінюються їх фізичні властивості. Мул і шлам при флокуляції зневоднюються на піщаних майданчиках і в механічному обладнанні для зневоднення набагато швидше, так як флокули мають менш драглисту структуру.

ЧАС, що використовуються як флокулянти в процесах очищення промислових стоків, можуть містити різні радикали лінійної або розгалуженої структури.

Флокулююча та коагулююча ефективності ЧАС оцінювались за кінетикою седиментації суспензії бентонітової глини. Концентрація добавки ЧАС змінювалася в інтервалі від 1 до 9 г/л. Осадження визначали спектрофотометричним методом на фотоелектроколориметрі КФК-2, межа виміру коефіцієнтів пропускання від 1 до 100% (Рис. 1).

Рисунок 1 – Кінетика седиментації бентонітової глини у присутності ЧАС 1 з концентрацією, г/л: 0 – 0; 1 – 1; 2 – 2; 3 – 3; 5 – 5; 7 – 7; 9 – 9.

На підставі отриманих даних можна сказати, що четвертинні амонієві солі які було досліджено можна рекомендувати в якості ефективних флокулянтів в процесах очищення глиновмісних стічних вод реагентним методом.