ES2219375T3

ES2219375T3 - Procedimiento para la floculacion de suspensiones.

Info

Publication number: ES2219375T3
Application number: ES00953008T
Authority: ES
Inventors: Steven Weir; Mark John Stringer
Original assignee: Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Ltd
Current assignee: Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Ltd
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2004-12-01
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: DK1206415T3; AU765970B2; AU6561400A; EP1206415B1; PT1206415E; NO20020241L; KR20020014833A; NZ516631A; CA2378718C; HUP0201895A2; SK502002A3; CZ2002149A3; BR0012619B1; NO323141B1; CN1361752A; PL353594A1; CN1268554C; CA2378718A1; WO2001005712A1; US6805803B1

Abstract

Un procedimiento de floculación y deshidratación de una suspensión acuosa de sólidos suspendidos, el cual procedimiento comprende la introducción en la suspensión: (a) una solución concentrada de polímero y, (b) una solución diluída de polímero, caracterizado porque la solución concentrada de polímero y la solución diluída de polímero se introducen substancialmente simultáneamente en la suspensión en forma de una composición acuosa que comprende: (a) una solución acuosa diluída de polímero y, (b) una solución concentrada de polímero, en donde la solución diluída y la solución concentrada existen como componentes substancialmente discretos.

Description

Procedimiento para la floculación de suspensiones.

Esta invención se refiere a los procedimientos de floculación de suspensiones acuosas con el fin de efectuar la separación de sólidos de dicha suspensión.

Es bien conocido el método de aplicar floculantes poliméricos a las suspensiones acuosas con el fin de separar los sólidos de una suspensión. Por ejemplo, es una práctica corriente el flocular y a continuación deshidratar las suspensiones que contienen o bien un material orgánico sólido suspendido o bien sólidos minerales. Por ejemplo es una práctica corriente el flocular fangos tales como fangos de alcantarilla, aguas residuales, efluentes de industrias textiles, fango rojo procedente del proceso de alúmina Bayer y suspensiones de desperdicios de carbón, etc. Los floculantes se emplean también corrientemente en procesos de fabricación de papel mediante la adición de floculantes poliméricos a la suspensión de celulosa. La floculación se efectúa habitualmente mezclando con la suspensión un floculante polimérico que permite que las partículas en suspensión floculen y a continuación desecando la suspensión floculada. En la fabricación de papel esta eliminación del agua a partir de la suspensión de celulosa recibe a menudo el nombre de desaguado.

Para este fin se emplean corrientemente los floculantes poliméricos de alto peso molecular. Los floculantes de alto peso molecular pueden ser de naturaleza catiónica, aniónica, no iónica o anfótera. La elección del floculante polimérico dependerá en gran manera del substrato objeto de tratamiento. Por ejemplo, es una práctica corriente emplear floculantes catiónicos de alto peso molecular para tratar suspensiones acuosas, que contienen un material orgánico suspendido, por ejemplo, los fangos de alcantarilla. En la fabricación del papel es ya conocido el empleo de floculantes catiónicos, no iónicos, aniónicos o bien anfóteros. La floculación de suspensiones de minerales se efectúa frecuentemente empleando floculantes aniónicos.

Es conocido también el empleo de dos floculantes poliméricos diferentes en el mismo procedimiento. Los floculantes pueden tener el mismo tipo de carga (co-iónicos). Por ejemplo, en la práctica comercial en la deshidratación de los fangos de alcantarilla, ésta puede ser co-iónica. En otros procedimientos es conocida la aplicación de dos polímeros de carga opuesta (iones opuestos). Cuando dos floculantes poliméricos se aplican a una suspensión acuosa, pueden ser añadidos simultáneamente o, con más frecuencia, secuencialmente.

Es una práctica estándar aplicar polímeros en forma de soluciones acuosas para flocular suspensiones que contienen material orgánico suspendido. Generalmente, las soluciones de polímeros son relativamente diluidas, por ejemplo inferiores a un 0,5% y a menudo inferiores a un 0,3% y habitualmente desde un 0,1% hasta menos de un 0,2% en peso.

Los polímeros se suministran habitualmente como un producto sólido en partículas o como una dispersión o emulsión de fase inversa. Es una práctica estándar el disolver el polímero en agua mediante la dispersión de las partículas de polímero en una corriente fluyente de agua en el caso del producto sólido en partículas o en el caso de la emulsión o dispersión, inversión en agua mediante el empleo de surfactantes activadores. La solución del polímero así formada está frecuentemente a una concentración por encima del 0,3%, a menudo en el margen de 0,4% a 1% y habitualmente aproximadamente 0,5%. Esta solución de polímero más concentrada puede ser demasiado concentrada para añadir directamente a la suspensión en muchos casos dado que la experiencia adquirida hace pensar que habría una inadecuada distribución del floculante a través de la suspensión y como consecuencia el proceso de floculación se perjudicaría.

Es por lo tanto una práctica corriente en primer lugar suministrar una solución del polímero más concentrada y a continuación diluir la solución del polímero antes de su aplicación. A menudo la solución diluida tendrá una concentración por debajo de 0,2%, por ejemplo, dentro del margen de 0,05 a 0,2% en peso y frecuentemente entre el 0,1 y el 0,2% en peso. Esta solución diluida del polímero se mide normalmente directamente en la suspensión antes de la etapa de deshidratación.

Existe por lo tanto, un deseo de aumentar la eficiencia de los procesos de floculación, para o bien provocar un mayor efecto de deshidratación, como por ejemplo un mayor torta de sólidos, o bien alternativamente lograr un nivel constante aceptable de eficiencia en la deshidratación, pero empleando una dosis inferior de floculante. Esto es así en varios diferentes procesos de floculación, entre los que se incluyen la deshidratación de los fangos de alcantarilla, fangos de residuos de carbón, fango rojo y en la fabricación del papel.

Sería deseable por consiguiente proporcionar un método perfeccionado de floculación y deshidratación de suspensiones acuosas de sólidos, en particular para conseguir una mayor sequedad de los sólidos deshidratados para una dosis dada de floculante, o bien para conseguir el mismo grado de sequedad de los sólidos deshidratados pero empleando una dosis menor de floculante. Sería también deseable disponer de un procedimiento que proporcione una deshidratación más rápida.

La invención se refiere a un procedimiento de floculación y deshidratación de un suspensión acuosa de sólidos suspendidos como se describe en la reivindicación 1.

La composición acuosa comprende de preferencia la solución acuosa diluida de polímero en una cantidad desde un 20 hasta un 99%, basado sobre el peso de polímero, y la solución concentrada del polímero en una cantidad desde un 1 hasta un 80%, basado sobre el peso del polímero. Para algunas aplicaciones tales como la filtración rotativa al vacío de los barros de residuos de carbón puede ser apropiado emplear un ratio entre la solución concentrada y la solución diluida de polímero, de aproximadamente 75:25. Sin embargo en la mayoría de las otras aplicaciones el ratio entre la solución concentrada de polímero y la solución diluida de polímero estaría generalmente en el margen 1:99 a 40:60.

La composición acuosa conteniendo las soluciones concentrada y diluida puede ser de cualesquiera concentraciones significativamente diferentes con la condición de que las respectivas concentraciones no sean substancialmente las mismas, puesto que las dos soluciones formarían inmediatamente una solución homogénea única. De preferencia la solución concentrada sería como mínimo el doble de la concentración de la solución diluida. Con mayor preferencia la solución concentrada debe ser por lo menos 4 ó 5 veces la concentración de la solución acuosa diluida.

La solución acuosa diluida del polímero tiene deseablemente una concentración de polímero por debajo de 0,5%, de preferencia por debajo de 0,3% en peso. Con mayor preferencia, la concentración de la solución diluida está en el margen de 0,05 a 0,2%, y con la máxima preferencia, aproximadamente 0,1% en peso.

De acuerdo con la invención, el polímero disuelto en la solución acuosa diluida de polímero puede ser catiónico, aniónico o no iónico.

El componente de la solución acuosa concentrada de acuerdo con la invención, tiene deseablemente una concentración de polímero por encima del 0,3% en peso, de preferencia entre el 0,4 y el 1,0% en peso. Con mayor preferencia la concentración de la solución concentrada está en el margen de 0,5 a 1,0%. De acuerdo con la invención, el polímero disuelto en la solución acuosa concentrada del polímero puede ser o bien catiónico, aniónico o no iónico. El polímero disuelto en la solución concentrada de polímero es de preferencia o bien co-iónico con el polímero disuelto en la solución diluida o no iónico. En otra forma preferida el polímero disuelto en la solución diluida es no iónico y el polímero disuelto en la solución concentrada de polímero es catiónico, aniónico o no iónico.

Cuando el polímero disuelto en o bien la solución diluida o bien la solución concentrada, es catiónico, dicho polímero catiónico puede estar originado por la polimerización de por lo menos un monómero catiónico solo o con otros monómeros. Monómeros catiónicos adecuados incluyen el amonio cuaternario o sales ácidas de monómeros que contienen grupos amina. De preferencia el polímero catiónico se forma a partir de un monómero o mezcla de monómeros que comprende por lo menos un monómero catiónico seleccionado del grupo formado por amonio cuaternario y sales ácidas de dimetilaminoetil (met)acrilato, amonio cuaternario y sales ácidas de dimetilaminoetil (met)acrilamida y cloruro de dialildimetil amonio. Los monómeros catiónicos pueden ser homopolimerizados o copolimerizados con otros monómeros, por ejemplo acrilamida. Además de los polímeros de adición de vinilo, el polímero catiónico puede incluir polímeros obtenidos por reacciones de condensación o adición. Por ejemplo, polímeros catiónicos adecuados incluyen los aductos de aminas con epihalohidrinas o dihaloalcanos, poliamidas y polietileniminas.

En el caso de que el polímero disuelto en, o bien la solución diluida o bien la solución concentrada sea aniónico, dicho polímero aniónico puede estar formado por polimerización de por lo menos un monómero aniónico solo o con otros monómeros. Monómeros aniónicos adecuados incluyen monómeros etilénicamente no saturados comprendiendo grupos ácido carboxílico o grupos ácido sulfónico. De preferencia el polímero aniónico se forma a partir de un monómero o mezcla de monómeros que comprenden por lo menos un monómero aniónico seleccionado del grupo formado por el ácido (met)acrílico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropansulfónico, y sales de metal alcalino y de amonio de los mismos.

Si el polímero disuelto, bien sea en la solución diluida o bien en la solución concentrada, es no iónico, dicho polímero aniónico puede estar formado por polimerización de monómeros no iónicos adecuados, por ejemplo acrilamida o metacrilamida.

Los polímeros adecuados tanto para la solución acuosa concentrada como para la solución acuosa diluida, pueden prepararse por cualquier procedimiento conveniente de polimerización, por ejemplo polimerización en gel, polimerización de la suspensión en fase invertida, polimerización de la emulsión en fase invertida, polimerización en solución y similares. Así, pueden obtenerse polímeros adecuados en forma de polvos granulados, perlas, emulsiones de fase invertida, dispersiones en fase invertida o soluciones acuosas.

La solución acuosa concentrada puede formarse disolviendo en agua cualquier polímero adecuado soluble en agua. La solución acuosa diluida del polímero puede prepararse también disolviendo en agua cualquier polímero adecuado soluble en agua, o alternativamente diluyendo una solución más concentrada de la solución del polímero. Las respectivas soluciones acuosas concentrada y diluida pueden obtenerse de la misma mediante técnicas conocidas de disolución, inversión o dilución según sea apropiado, Por ejemplo, un polímero catiónico sólido en partículas puede disolverse por dispersión de las partículas de polímero en una corriente fluyente de agua. Emulsiones de fase invertida o dispersiones de fase invertida o polímeros catiónicos pueden invertirse en agua mediante el empleo de surfactantes activadores para formar las respectivas soluciones acuosas. De preferencia los polímeros disueltos, tanto en las soluciones diluidas como en las soluciones concentradas, son esencialmente el mismo polímero.

Los polímeros de acuerdo con la invención pueden prepararse como polímeros substancialmente lineales o como polímeros ramificados o estructurados. Los polímeros estructurados o ramificados se preparan habitualmente por inclusión de monómeros polietilénicamente no saturados tales como la metilen-bis-acrilamida en la mezcla de monómeros, por ejemplo como se describe en la patente EP-B-202780. De preferencia, sin embargo, los polímeros son substancialmente lineales y se preparan en forma de una perla o producto en polvo.

Un grupo particularmente preferido de polímeros incluye los copolímeros de acrilamida con por lo menos un monómero catiónico seleccionado del grupo formado por amonio cuaternario y sales ácidas de dimetilaminoetil(met)acrilato, sales de amonio cuaternario y sales ácidas de dimetilaminoetil(met) acrilamida y cloruro de dialildimetilamonio, que tengan una viscosidad intrínseca de por lo menos 4 dl/g. Los polímeros de acrilamida catiónicos pueden comprender del 10 al 90% en peso de acrilamida y del 10 al 90% en peso de monómero(s) catiónico(s).

La composición acuosa que comprende la solución acuosa diluida de polímero catiónico y la solución concentrada de polímero catiónico puede obtenerse introduciendo la solución concentrada de polímero catiónico en una corriente fluyente de la solución acuosa diluida de polímero catiónico. Por ejemplo, en un método de preparación de la composición acuosa, se introduce directamente una solución acuosa concentrada de polímero catiónico en un conducto a través del cual es transportada la solución acuosa diluida de polímero catiónico hacia el punto de dosificación en donde la composición acuosa que comprende ambas concentraciones de polímero se dosifica en la suspensión de sólidos con el fin de efectuar la floculación.

De acuerdo con la invención, en donde se flocula y deshidrata una suspensión acuosa de sólidos suspendidos, se introduce una composición acuosa en la suspensión. La composición acuosa comprende soluciones acuosas concentradas y diluidas de polímero catiónico en donde las dos soluciones existen como componentes discretos de la composición. La mezcla de soluciones concentrada y diluida existe juntamente como una composición no homogénea. Por lo tanto, con el fin de evitar que la solución concentrada se disipe y se diluya formando una solución homogénea de polímero de una sola concentración, es deseable reducir substancialmente cualquier mezcla en la composición acuosa antes de ser introducida en la suspensión. Una forma de evitar el mezclado indeseado de la composición acuosa es asegurándose de que no hay ninguna estación de mezcla o de bombeo después de que las soluciones concentrada y diluida han sido combinadas. Además, es también deseable que el conducto de transporte tenga una superficie interior relativamente lisa y evitar las curvas de pequeño radio, como se describe por ejemplo en la solicitud internacional pendiente nº PCT/GB 99/00990. Otra manera de evitar la mezcla indeseable es reduciendo la distancia que ha de recorrer la composición acuosa para que se combinen las soluciones concentrada y diluida, distancia relativamente próximas al punto de dosificación.

Es deseable que la composición acuosa que comprende las soluciones diluida y concentrada no contenga cantidades substanciales de polímero no disuelto, por ejemplo, es conveniente que esta cantidad sea inferior al 5%, con mayor preferencia inferior al 2% en peso del polímero total contenido en la composición acuosa. En muchos casos de deshidratación, el empleo más eficiente del polímero se logra si la cantidad de polímero no disuelto es inferior al 1%, y especialmente inferior al 0,5%.

La solución diluida de polímero catiónico puede prepararse convenientemente mediante dilución de una solución más concentrada del polímero. Esto puede lograrse añadiendo agua de dilución a una corriente fluyente de solución más concentrada del polímero. Por ejemplo, puede ser deseable pasar la solución más concentrada de polímero catiónico a lo largo de un conducto, a una estación de dilución en donde el agua de dilución se introduce en la solución concentrada. Con el fin de lograr un mezclado adecuado de la solución concentrada con el agua de forma que se obtenga una solución diluida homogénea constante, puede ser necesario introducir una etapa de mezclado. La etapa de mezclado puede ser por ejemplo una etapa de mezclado en línea, tal como un mezclador estático en línea, una estación de bombeo, una etapa de tamizado o algunos otros medios que puedan asegurar un mezclado adecuado. Es conveniente que, una vez mezclada completamente la solución de dilución, ésta sea substancialmente homogénea.

Un aspecto particularmente preferido de la invención se refiere a un procedimiento de floculación y deshidratación de una suspensión acuosa de sólidos suspendidos introduciendo en la suspensión una composición acuosa que comprende soluciones de polímero concentradas y diluidas, en donde la composición acuosa está formada por:

(a) paso de una solución concentrada de polímero a una estación de dilución en donde la solución se combina con agua de dilución para formar una solución diluida.

(b) paso de la solución diluida a través de una estación de mezclado, seleccionada entre un mezclador en línea, una estación de bombeo y una estación de tamizado, y

(c) introducción de una solución concentrada de polímero en la solución acuosa diluida.

La solución concentrada de polímero, la cual se diluye para formar la solución diluida de polímero, puede ser extraída del mismo depósito de almacenamiento de solución concentrada de polímero la cual se combina a continuación con la solución diluida para formar la composición acuosa de acuerdo con la invención. Puede producirse una cierta mezcla de las soluciones diluida y concentrada de polímero, con la condición de que ello no dé como resultado que la composición acuosa se vuelva substancialmente homogénea.

Así, en un procedimiento particularmente preferido para la preparación de una composición acuosa, una solución acuosa concentrada de un polímero catiónico contenido en un depósito de almacenamiento, se pasa a través de un conducto a una estación de dilución y una subsiguiente estación de mezclado proporcionando así la solución acuosa diluida. La solución acuosa concentrada de polímero catiónico contenida en el depósito de almacenamiento se pasa por medio de un segundo conducto directamente a una solución acuosa diluida de polímero catiónico. Una disposición típica para efectuar la preparación de la composición acuosa de acuerdo con este aspecto de la invención está mostrado en la figura 1.

En la figura 1, se aplican las siguientes claves:

[1] Depósito de almacenamiento que contiene la solución concentrada del polímero catiónico

[2] Conducto para transportar la solución concentrada del polímero catiónico a la estación de dilución

[3] Línea de agua de dilución

[4] Bomba

[5] Conducto que transporta la solución diluida del polímero catiónico

[6] Conducto que transporta la solución concentrada de polímero

[7] Composición acuosa que comprende las soluciones acuosas concentrada y diluida del polímero catiónico.

[8] Línea del barro de aguas residuales

[9] Estación de deshidratación

[10] Punto de dosificación de la composición acuosa en el fango

[11] Etapa de dilución

[12] Bomba

Así, en el esquema representado en la figura 1, la solución del polímero acuoso concentrado catiónico está contenida en el depósito de almacenamiento (1). La solución concentrada de polímero pasa a lo largo del conducto (2) hacia la etapa de dilución (11) después de la cual la solución del polímero acuoso y el agua de dilución pasan a través de una bomba (4) en donde se mezclan conjuntamente para asegurar que se forma una solución constante de polímero diluido. La solución acuosa diluida del polímero pasa a lo largo del conducto (5) hacia el punto en donde se añade la solución concentrada del polímero. Un segundo conducto (6) a partir del depósito de almacenamiento (1) transporta la solución concentrada de polímero catiónico a la solución diluida de polímero para formar la composición acuosa (7) la cual pasa al punto de dosificación (10) en donde se dosifica la mezcla de las soluciones concentrada y diluida del polímero catiónico en la línea que transporta los fangos de alcantarilla (8). Los fangos de alcantarilla tratados pasa a continuación a la estación de deshidratación (9).

Alternativamente, la solución concentrada de polímero que se combina con la solución diluida de polímero puede ser extraída de un depósito de almacenamiento separado de solución concentrada de polímero, a partir del cual se diluye para formar la solución acuosa diluida de polímero. Así, en esta forma alternativa de la invención, existe la posibilidad de que el polímero concentrado sea un polímero diferente del polímero de la solución acuosa diluida. Por ejemplo, puede ser deseable combinar una solución concentrada de un polímero catiónico de bajo peso molecular que tenga una viscosidad intrínseca por debajo de 3 dl/g, con una solución diluida de un polímero catiónico de alto peso molecular que tenga una viscosidad intrínseca de por lo menos 4 dl/g. El polímero de alto peso molecular puede ser un floculante puente, por ejemplo un copolímero de acrilamida con un monómero catiónico adecuado, tal como la sal de amonio cuaternario del dimetilaminoetil (met)acrilato. Una disposición típica para efectuar este aspecto alternativo de la invención está mostrado en la figura 2.

En la figura 2, se aplican las siguientes claves:

[1] Depósito de almacenamiento que contiene la solución concentrada de polímero catiónico

[2] Conducto para transportar la solución concentrada de polímero catiónico a la etapa de dilución

[3] Línea de agua de dilución

[4] Bomba

[5] Conducto que transporta la solución diluida de polímero catiónico

[6] Segundo depósito de almacenamiento para la solución concentrada de polímero catiónico

[7] Conducto que transporta la solución concentrada de polímero

[8] Composición acuosa que comprende las soluciones acuosas concentrada y diluida de polímero catiónico.

[9] Línea del fango de alcantarilla

[10] Estación de deshidratación

[11] Punto de dosificación de la composición acuosa en el fango

[12] Bomba

[13] Etapa de dilución

Así, en el esquema representado en la figura 2, la solución acuosa concentrada de polímero catiónico está contenida en el depósito de almacenamiento (1). La solución concentrada de polímero pasa a lo largo del conducto (2) hacia la etapa de dilución (13) después de lo cual la solución de polímero acuoso y agua de dilución pasan a través de una bomba (4) en donde se mezclan conjuntamente para asegurar que se forma una solución constante de polímero diluido. La solución acuosa diluida de polímero pasa a lo largo del conducto (5) hacia el punto en donde se añade la solución concentrada de polímero. Un segundo conducto (7) pasa la solución acuosa de polímero catiónico desde el depósito de almacenamiento (6) a la solución diluida de polímero para formar la composición acuosa (8) la cual pasa al punto de dosificación (11) en donde la mezcla de las soluciones concentrada y diluida de polímero catiónico se dosifica en la línea de los fangos de alcantarilla (9). Los fangos de alcantarilla tratados pasan a continuación a la estación de deshidratación (10).

La invención es adecuada para diferentes procesos que implican la floculación y la deshidratación. Entre los procesos de particular importancia se incluyen la deshidratación de los fangos de alcantarilla, la deshidratación de suspensiones de minerales, la deshidratación de barros de fábricas de papel, la deshidratación de barros celulósicos destintados, p. ej., de plantas de destintado de papel y también de procesos de fabricación de papel.

Los siguiente ejemplos sirven para ilustrar la invención:

Ejemplo 1

Se preparan las soluciones acuosas de un copolímero de acrilamida con el acrilato de dimetilaminoetilo, metil cloruro de amonio cuaternario (40/60 peso/peso), con una viscosidad intrínseca de por lo menos 10 dl/g, y a una concentración de 0,1, 0,125 y 0,5%.

Se prepara la composición 1 introduciendo una solución al 0,1% en una solución al 0,5% sobre una base de 50/50 peso/peso. La composición 2 se prepara de manera similar a la composición 1 combinando una solución al 0,1% con una solución al 0,5% sobre una base 75/25 peso/peso.

Alícuotas de 200 ml de fango de alcantarilla de Rotherham (Yorkshire, Inglaterra), se trataron con polímero diluido (0,1%) y (0,125%), polímero concentrado (0,5%) y empleando la composición 1 y la composición 2 cada una a dosis diferentes del polímero catiónico. El fango tratado se mezcló a 2000 rpm durante 15 segundos. La eficiencia de la floculación se midió mediante un desaguado libre empleando un tamiz de 10 cm de diámetro.

El desaguado libre dio los resultados que figuran en la Tabla 1.

TABLA 1

1

Los resultados muestran claramente la ventaja de emplear las composiciones que contienen una mezcla de soluciones concentrada y diluida del polímero catiónico.

Ejemplo 2

Se repite el ejemplo 1 a excepción de que se emplean soluciones de polímero al 0,1%, 0,167% y 0,5% y la composición mezclada del 0,1% y el 0,5% (50/50) y se emplean alícuotas de 250 ml de fango de alcantarilla de Rotherham y el fango tratado se somete a un mezclado a 7000 rpm durante 15 segundos. La eficiencia de la floculación se mide mediante desaguado libre empleando un tamiz de 8 cm de diámetro. Se mide el volumen del filtrado para cada ensayo y se ajusta para alcanzar el volumen de cada dosis acuosa de polímero.

Los resultados del desaguado libre ajustado están mostrados en la tabla 2.

TABLA 2

2

Los resultados muestran claramente que el desaguado óptimo se logra empleando una dosis más baja de la mezcla de soluciones 0,1% y 0,5% de polímero, que cualquiera de los otros tratamientos.

Ejemplo 3

Se repite el ejemplo 2 empleando un copolímero de acrilamida con acrilato de dimetilaminoetilo, metil cloruro de amonio cuaternario (80/20 peso/peso), viscosidad intrínseca por lo menos de 10 dl/g preparada como una emulsión de fase invertida, la cual ha sido deshidratada para formar un producto de dispersión líquida e invertido en agua para formar soluciones acuosas de los polímeros de varias concentraciones. Estas soluciones de polímeros se ensayan empleando alícuotas de 500 ml de fango de alcantarilla de Rotherham el cual ha sido diluido con agua (2 partes de fango por 3 partes de agua) y sometiendo el fango tratado a un mezclado a 1000 rpm (bajo cizallamiento) durante 15 segundos. La eficiencia de la floculación se mide mediante el desaguado libre empleando un tamiz de 8 cm de diámetro. Los resultados del drenaje libre ajustado están mostrados en la tabla 3.

TABLA 3

3

Los resultados muestran claramente que la mezcla de soluciones del polímero da un mayor drenaje óptimo en comparación con los otros tratamientos. Esto es visible en la gráfica de estos resultados mostrados en la figura 3.

Ejemplo 4

Se repite el ejemplo 3 excepto que el polímero ha sido preparado de acuerdo con la descripción de la patente EP-A-202780 incluyendo aproximadamente 20 ppm de metilenbisacrilamida con el monómero resultante en un polímero reticulado, el cual presenta una recuperación iónica del 40%. El tratamiento es como se ha descrito en el ejemplo 3, excepto que el fango tratado se somete a un mezclado de 4.000 rpm, la eficiencia de la floculación se mide por el drenaje libre empleando un tamiz de 8 cm.

Los resultados del drenaje libre ajustado al volumen de la dosis están mostrados en la tabla 4.

TABLA 4

4

Los resultados muestran claramente que la mezcla de soluciones del polímero y el tratamiento separado y secuencial de diferentes concentraciones presenta en total un mayor drenaje en comparación con los otros tratamientos.

Ejemplo 5

(Comparativo)

Se repite el ejemplo 3 excepto que el tratamiento que comprende la mezcla de las soluciones 0,1% y 0,5% del polímero se reemplaza por la dosis secuencial de las soluciones 0,1% y 0,5% del polímero en donde la solución del 0,1% se añade en primer lugar, seguido por el mezclado durante 5 segundos a 4.000 rpm y a continuación aplicando la solución 0,5% de polímero, seguido por un mezclado adicional durante 15 segundos a 4.000 rpm y a continuación drenando a través de un tamiz de 8 cm.

Los resultados del drenaje libre ajustado al volumen de la dosis están mostrados en la tabla 5.

TABLA 5

5

Los resultados muestran claramente que la efectiva deshidratación del fango puede lograrse empleando una dosis total de polímero más baja mediante la aplicación de soluciones diluida y concentrada en comparación a otros tratamientos que emplean una única concentración de las soluciones de polímero. Así, la dosificación de la concentración mezclada permite una mas eficiente dosificación del polímero.

Ejemplo 6

Se preparan soluciones acuosas de un copolímero de acrilamida con acrilato de dimetilaminoetilo, metil cloruro de amonio cuaternario (75/25 peso/peso), viscosidad intrínseca por lo menos 10 dl/g, a la concentración de 0,1, 0,125 y 0,5%. Se prepara también una mezcla de la solución al 0,1% y 0,5% con un ratio en peso de 75:25.

Se evaluó la deshidratación de un fango de fábrica de papel destintado (0,91% de sólidos) empleando soluciones de polímero a dosis varias. Para cada ensayo el polímero se dosificó en 600 ml de fango, seguido por una agitación durante 15 segundos a 2000 rpm empleando un agitador de 4 palas. La eficiencia de la floculación se midió empleando el drenaje libre a través de un tamiz de 8 cm registrando el volumen del filtrado después de 5 segundos. Los resultados del libre drenaje, ajustados teniendo en cuenta los volúmenes de las dosis, están mostrados en la tabla 6.

TABLA 6

6

Como puede verse por los resultados de este ensayo, la mezcla de soluciones de polímeros diluida y concentrada proporciona un mayor drenaje libre óptimo.

Ejemplo 7

Se repitió el ejemplo 6 excepto que en lugar de medir el libre drenaje, el fango tratado se transfirió a una prensa de pistón. Se aplicaron presiones de 20, 40, 60 y 80 libras por pulgada cuadrada (psi) en incrementos de 2 minutos.

La torta producida fue pesada a continuación húmeda y seca para calcular los sólidos de la torta.

Los resultados están mostrados en la tabla 7.

TABLA 7

7

Los resultados de los ejemplos 6 y 7 muestran que las soluciones mezcladas de polímero diluida y concentrada proporcionan la mejor combinación global de libre drenaje y sólidos de la torta.

Ejemplo 8

Se prepara una suspensión de caolín y se emplea 4% (peso/volumen) en 2 g/litro de solución de cloruro de sodio. Los ensayos se efectuaron en alícuotas de 500 ml de suspensión de caolin y se mezclaron con varias dosis de soluciones de polímeros de concentraciones especificadas a 500 rpm de velocidad de impulsión. La duración del mezclado es de 15 segundos para dosis únicas y dosis simultáneas.

El caolín floculado es transferido para cada ensayo a una probeta de medir de 500 ml inmediatamente después de completar la etapa de mezclado. Se mide el tiempo necesario para que la interfaz sólido líquido (línea de fango) pase entre el nivel de 3 cm y 8 cm. Se calcula la velocidad de sedimentación en cm/minuto y se muestra para cada dosis total de polímero en la tabla 8.

En cada ensayo el polímero es un copolímero de acrilamida con acrilato de sodio, con un ratio de monómeros en peso de 70:30.

TABLA 8

8

Los resultados muestran que las soluciones de polímero concentrada y diluida proporcionan las mejores velocidades de sedimentación. Esto está claramente mostrado en la figura 5.

Ejemplo 9

El ejemplo 8 se repite comparando dos adiciones de etapa de soluciones de polímero diluida y concentrada con adición simultánea, dos adiciones de etapa de dos soluciones diluidas y una adición a un solo etapa de una solución diluida.

La duración del mezclado es y para 15 segundos para dosis únicas y dosis simultáneas, y para las dosificaciones de dos etapas de soluciones concentrada y diluida de polímero, la primera dosis se aplica seguida de un mezclado durante 5 segundos, seguida por la segunda dosis y a continuación mezclando durante 15 segundos más.

Se calcula la velocidad de sedimentación en cm/minuto y se muestra para cada dosis total de polímero en la tabla 9.

TABLA 9

9

Los resultados muestran que las soluciones de polímero concentrada y diluida mezcladas, y dos adiciones de etapa de las soluciones de polímero diluidas y concentradas realizan la dosis única de la solución diluida de polímero o las dos dosis de etapa de la solución diluida del polímero. Esto es claramente visible a partir de las gráficas mostradas en la figura 6.

Claims

1. Un procedimiento de floculación y deshidratación de una suspensión acuosa de sólidos suspendidos, el cual procedimiento comprende la introducción en la suspensión,

(a) una solución concentrada de polímero y,

(b) una solución diluida de polímero,

caracterizado porque la solución concentrada de polímero y la solución diluida de polímero se introducen substancialmente simultáneamente en la suspensión en forma de una composición acuosa que comprende,

(a) una solución acuosa diluida de polímero y,

(b) una solución concentrada de polímero,

en donde la solución diluida y la solución concentrada existen como componentes substancialmente discretos.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la composición acuosa comprende,

(a) del 25 al 99% en peso de la solución acuosa diluida de polímero, y

(b) del 1 al 75% en peso de la solución concentrada de polímero.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la composición acuosa comprende,

(a) del 40 al 99% en peso de la solución acuosa diluida de polímero, y

(b) del 1 al 60% en peso de la solución concentrada de polímero.

4. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual la solución acuosa diluida tiene una concentración de polímero por debajo del 0,3% en peso.

5. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual la solución acuosa diluida de polímero comprende un polímero catiónico, un polímero aniónico o un polímero no iónico.

6. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual la solución acuosa concentrada tiene una concentración de polímero entre 0,4 y 1,0% en peso.

7. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual la solución acuosa concentrada comprende un polímero catiónico, un polímero aniónico o un polímero no iónico.

8. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual el polímero disuelto en la solución concentrada es o bien co-iónico con el polímero disuelto en la solución diluida, o bien es no iónico.

9. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual el polímero disuelto o bien en la solución diluida o bien en la solución concentrada es catiónico y ha sido formado a partir de un monómero o mezcla de monómeros comprendiendo por lo menos un monómero catiónico seleccionado del grupo formado por amonio cuaternario y sales ácidas de (met)acrilato de dimetilaminoetilo, amonio cuaternario y sales ácidas de dimetilaminoetil(met)-acrilamida y cloruro de dialildimetil amonio.

10. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual el(los) polímero(s) disuelto(s) o bien en la solución diluida o bien en la solución concentrada es(son) aniónico(s) y ha(n) sido formado(s) a partir de un monómero o mezcla de monómeros que comprenden por lo menos un monómero aniónico seleccionado del grupo formado por ácido (met)acrílico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico, sales de metal alcalino y de amonio de los mismos.

11. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el cual el(los) polímero(s) disuelto(s) o bien en la solución diluida o bien en la solución concentrada es(son) no iónico(s) y ha(n) sido forma-
do(s) a partir de la acrilamida o bien de la metacrilamida.

12. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el cual el polímero catiónico disuelto en cada una de las soluciones acuosas diluida y concentrada es un copolímero de acrilamida y por lo menos un monómero catiónico seleccionado del grupo formado por amonio cuaternario y sales ácidas de dimetilaminoetil(met)acrilato, amonio cuaternario y sales ácidas de dimetilaminoetil(met) acrilmida y cloruro de dialildimetilamonio que tenga una viscosidad intrínseca de por lo menos 4 dl/g.

13. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el cual la composición acuosa que comprende la solución acuosa diluida de polímero y la solución concentrada de polímero se forma introduciendo la solución concentrada de polímero en una corriente fluyente de la solución acuosa diluida de polímero.

14. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en el cual la solución acuosa diluida de polímero se forma diluyendo una corriente fluyente de la solución acuosa concentrada de polímero con agua de dilución.

15. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el cual la composición acuosa se forma mediante:

(a) paso de una solución concentrada de polímero a una etapa de dilución en donde dicha solución se combina con agua de dilución para formar una solución diluida,

(b) paso de dicha solución diluida a través de una etapa de mezclado, seleccionada entre una estación de bombeo y una estación de tamizado, y

(c) introducción de una solución concentrada de polímero en dicha solución acuosa diluida.

16. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, en el cual la solución concentrada de polímero la cual se ha diluido para formar la solución diluida de polímero en el paso (a) es extraída del mismo depósito de solución concentrada de polímero introducida en la solución diluida en el paso (c).

17. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, en el cual la solución concentrada de polímero del paso (a) es extraída de un depósito diferente de la solución concentrada de polímero introducida en la solución diluida del paso (c).

18. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el cual el proceso de deshidratación se selecciona del grupo formado por la deshidratación de los fangos de alcantarilla, deshidratación de una suspensión de minerales, la deshidratación de un fango de una fábrica de papel, la deshidratación de un fango celulósico destintado, y de un proceso de fabricación de papel.