Общие представления о дисперсных системах и их устойчивости

[г,]= КМ% где К и а — постоянные для данной системы полимер—растворитель; М — молекулярная масса.

Для системы ПАА—вода К= 0,63 104; а = 0,8. По величине отрезка при экстраполяции к нулевой концентрации полимеров находили характеристическую вязкость полимеров (рис. 2).

В качестве параметра, характеризующего размер и форму макромолекул, определяли среднестатистическое расстояние h между концами молекулярной цепочки полимера. Затем рассчитывали гибкость полимера Г= h/M.

Параметр h характеризует реакционную способность макромолекул в процессе флокуляции: чем больше А, тем выше флокулирующая способность полимера (см. таблицу).

Известно, что в структурированных тройных системах, способных к образованию межмолекулярных и внутримолекулярных водородных связей, процессы формирования молекулярной структуры полимера зависят от многих факторов. При переходе от ТЭГ к ПЭГ-115 средневязкостная молекулярная масса бинарной композиции увеличилась в 1,25 раз, тогда как флокулирующая активность при дозе ТЭГ 0,8 мг/дм3 повысилась в 1,05 раза. Баланс распределения твердой фазы в стесненных условиях (при осаждении в цилиндре) показал, что бинарные композиции осаждают в первую очередь крупные взвеси, а в осветленной воде остаются мелкие частицы. При этом мутность воды существенно уменьшается только при повышенных концентрациях полимерных композиций.

Для получения более эффективных результатов при осветлении тонкодисперсных глинистых суспензий интерес представляла проверка действия бинарных композиций типа блок-сополимеров. Блок-сополимеры, в которых один из блоков растворяется в воде, а другой нет, могут быть особенно эффективными при осветлении глинистых техногенных вод. Нерастворяющиеся блоки объединяются в мицеллы, служащие узлами физической сетки между макромолекулами. В таких системах отдельные группы макромолекул способны к сильному специфическому взаимодействию [3].

Для проведения экспериментов к раствору ПАА добавляли раствор амидоимидного полимера (АИП) в соотношении 1:1. АИП представляет собой дендритоподобный продукт с узорчатой гидрофобно-гидрофильной структурой, содержащий амидные и имидные звенья, обладающий высокой седиментационной активностью, способный благодаря наличию в молекуле электроотрицательных атомов кислорода к образованию достаточно прочных водородных связей с гидроксильными группами частично гидролизованного ПАА (рис. 3). В результате образования водородных связей между частично гидролизованным ПАА и АИП образуется бинарная композиция с дендритоподобной структурой, эффективно осаждающая тонкодисперсные глинистые взвеси. При высушивании бинарной композиции узоры на пластинках сохраняются.

Об образовании водородных связей между двумя полимерами можно судить по изменению ИК-спектров бинарной композиции (рис. 4). В области 1000 — 1500 см-1 появился новый "частокол" полос поглощения, свидетельствующий о межмолекулярных взаимодействиях в структурированной системе.

Бинарная композиция обладает тиксотропными свойствами, т.е. если ее подвергнуть разрушению при напряжениях сдвига выше предела текучести, то через короткое время после снятия напряжения она полностью восстанавливает свою первоначальную дендритоподобную структуру. Это выгодно отличает ее от многих других полимерных гидрогелей.

Другое достоинство бинарной композиции — стабильность во времени. Осевшие на дно раствора хлопья бинарной композиции после трех месяцев пребывания в состоянии покоя были подвергнуты перемешиванию и не потеряли своей седиментационной активности при осаждении глинистых взвесей.

Различие ИК-спектров полимеров позволило оценить их флокулирующую активность в отношении окрашенных гуматами глинистых взвесей крупностью до 20 мкм, полученных на выходе из гидросайзера при обогащении барзасского сапромиксита. Для этого применяли следующую методику. В мерный цилиндр с притертой пробкой внутренним диаметром 38 мм и общей вместимостью 0,3 дм3 заливали 0,25 дм3 исследуемой суспензии с концентрацией твердой фазы 8 г/дм3 (рН = 6), добавляли определенное количество флокулянта, перемешивали, 5 раз переворачивая цилиндр и отстаивали сутки. Затем в сливе определяли концентрацию твердой фазы, отбирая в стеклянный бюкс 20 мл осветленной суспензии. Бюкс ставили в сушильный шкаф до полного испарения воды, потом вынимали, охлаждали в эксикаторе и взвешивали. Далее рассчитывали массу сухогоостатка, по которой определяли эффективность процесса флокуляции.

Другие статьи по экологии

Разработка плана управления Опукского заповедника
Опукский природный заповедник является природоохранной и научно-исследовательской организацией Министерства охраны окружающей природной среды Украины. Опукский природный заповедник — оди ...

Моделирование загрязнения чернозема свинцом с целью установления экологически безопасной концентрации
На каждый квадратный метр суши в течение года атмотехногенным путем в среднем выпадает 5.6—9.5 мг свинца [16]. Однако главная опасность для городских ландшафтов заключается не только и не ст ...

Расчет нормативов предельно допустимого выброса вредных веществ предприятием
Приведенные нормы не распространяются на расчет концентраций на дальних расстояниях (более 100 км) от источников выбросов. Они предназначены для расчета приземных концентраций в двухметровом ...