FI105181B - Flocculant for water treatment and process for its production - Google Patents

Description

105181105181

Flokkulantti veden käsittelyä varten ja menetelmä sen valmistamiseksi Flockningsmedel för vattenbehandling och förfarande för producering av detta 5 *Flocculant for the treatment of water and process for its preparation Flockningsmedel for water treatment and production for detecting 5 *

KEKSINNÖN TAUSTABACKGROUND OF THE INVENTION

KEKSINNÖN ALAFIELD OF THE INVENTION

10 Tämä keksintö liittyy flokkulanttiin veden käsittelyä varten epäpuhtauksien poistamiseksi vedestä ja varsinkin flokkulanttiin, joka sisältää polymerisoidun piihappoliuoksen. Keksintö liittyy myös menetelmään flokkulantin valmistamiseksi.This invention relates to a flocculant for treating water to remove impurities from water, and in particular to a flocculant containing a polymerized silica solution. The invention also relates to a process for the preparation of a flocculant.

15 TEKNIIKAN TASO15 BACKGROUND OF THE INVENTION

On laajasti tunnettua käyttää aktivoitua piidioksidia flokkulantin komponenttina veden käsittelyä varten veden puhdistamiseksi poistamalla siitä epäpuhtauksia. Tällaista aktivoitua tai polymerisoitua piidioksidia on kuitenkin käytetty pelkkänä lisäaineena 20 pääflokkulantissa, joka muodostuu metallisuolasta, kuten alumiinikloridista tai alu-miinisulfaatista.It is widely known to use activated silica as a component of a flocculant for treating water to purify water by removing impurities. However, such activated or polymerized silica has been used as a mere additive in the main flocculant consisting of a metal salt such as aluminum chloride or aluminum sulfate.

• Äskettäin on ehdotettu käytettäväksi korkeasti polymeroidun piihapon liuosta flokku- lanttina veden käsittelyä varten. Esim. US-patentti n:o 4 923 629 esittää flokkulantin, 25 joka käsittää liuoksen, joka sisältää korkeasti polymeroitua piihappoa ja pienen määrän metallisuolaa.• It has recently been proposed to use a highly polymerized silica solution as a flocculant for water treatment. For example, U.S. Patent No. 4,923,629 discloses a flocculant comprising a solution containing highly polymerized silica and a small amount of a metal salt.

Eräs ongelma, joka liittyy flokkulanttiin, joka käsittää korkeasti polymerisoidun piihapon liuoksen, on vaikuttavien komponenttien konsentraation lisääminen (piihappo ja metalli-30 aine) liuokseen. Nimittäin, mitä korkeampi vaikuttavien komponenttien konsentraatio on flokkulanttiliuoksessa, sitä suurempi on flokkulantin kapasiteetti koaguloida epäpuhtauksia vedessä. Lisäksi flokkulanttiliuoksen kuljetuskustannuksia voidaan vähentää, koska 2 105181 liuosta voidaan varastoida ja kuljettaa kondensoituneen massan muodossa. Käytännölliseltä näkökannalta on toivottavaa, että SiC^n konsentraatio flokkulanttiliuoksessa ei olisi vähempi kuin noin 8 % (painoprosenttia) ja että kaikkien vaikuttavien komponenttien (SiC>2 + MeOx) konsentraatio ei olisi vähemmän kuin 10 % (painoprosenttia).One problem associated with a flocculant comprising a highly polymerized silica solution is to increase the concentration of active components (silica and metal) in the solution. Namely, the higher the concentration of active components in the flocculant solution, the greater the capacity of the flocculant to coagulate impurities in water. In addition, the cost of transporting the flocculant solution can be reduced because 2,105,181 solutions can be stored and transported in the form of condensed pulp. From a practical point of view, it is desirable that the concentration of SiO2 in the flocculant solution is not less than about 8% (w / w) and that the concentration of all active components (SiO2 + MeOx) is not less than 10% (w / w).

55

Kuitenkin tiedetään myös hyvin, että mitä korkeampi SiC^n konsentraatio on piihapon liuoksessa, sitä helpommin liuos geeliytyy. Geeliytynyttä liuosta ei luonnollisesti voida käyttää flokkulanttina. Siksi ei ole käytetty piihapon liuosta, jossa SiC^n konsentraatio ylittää noin 8 %. Tämä on ristiriitainen ongelma kun käytetään flokkulanttia, joka 10 käsittää piihapon liuosta.However, it is also well known that the higher the SiO 2 concentration in the silica solution, the easier the solution is to gel. Naturally, the gelled solution cannot be used as a flocculant. Therefore, no solution of silica having a concentration of SiO 2 greater than about 8% has been used. This is a controversial problem when using a flocculant comprising a solution of silica.

YHTEENVETO KEKSINNÖSTÄSUMMARY OF THE INVENTION

Keksinnön kohteena on saada aikaan flokkulantti veden käsittelyyn, joka käsittää 15 korkeasti polymerisoidun piihapon liuoksen, ja jonka SiC^n ja muiden vaikuttavien komponenttien konsentraatio on korkea ja jolla on korkea kyky koaguloida epäpuhtauksia vedessä ja jota voidaan turvallisesti kuljettaa ja varastoida pitkiä aikoja ilman, että se geeliytyy. Kohteena on myös saada aikaan menetelmä tällaisen flokkulantin tuottamiseksi.It is an object of the invention to provide a flocculant for water treatment comprising a solution of 15 highly polymerized silica, having a high concentration of SiCl 2 and other active components, having a high ability to coagulate impurities in water, and can be safely transported and stored for long periods without will gel. It is also an object to provide a process for producing such a flocculant.

2020

Keksinnön mukaisesti käytetään korkeasti polymerisoidun piihapon liuosta, jota on käsitelty alkalimetallien poistamiseksi ja jossa alkalimetallikonsentraatiota on vähennetty erittäin pieneksi pitoisuudeksi. Aktivoitua piidioksidia tai korkeasti polymerisoitua piihappoa tavallisesti tuotetaan alkalimetallisilikaatin yhdisteestä, kuten natriumsilikaa-25 tista tai kaliumsilikaatista, antamalla sen reagoida yhdisteen kanssa, kuten rikkihapon tai hiilidioksidin kanssa. Neutralisoimalla rikkihapolla tai hiilidioksidilla, veteen liukenevaa suolaa, kuten Na2SO^ tai NaHCOj muodostuu ja liuoksen alkalisuus, riippuen raaka-aineissa olevista alkalimetalliaineista, pienenee. Vaikka alkalisuus pienenee, alkalimetal-lin konsentraatio liuoksissa ei kuitenkaan pienene, koska alkalimetallisuolaa yhä on läsnä 30 liuoksessa dissossioituneena.According to the invention, a highly polymerized silica solution which has been treated to remove alkali metals and in which the alkali metal concentration is reduced to a very low concentration is used. Activated silica or highly polymerized silica is usually produced from an alkali metal silicate compound such as sodium silicate or potassium silicate by reacting it with a compound such as sulfuric acid or carbon dioxide. By neutralizing with sulfuric acid or carbon dioxide, a water-soluble salt such as Na2SO4 or NaHCO3 is formed and the alkalinity of the solution, depending on the alkali metal materials in the raw materials, is reduced. However, although the alkalinity decreases, the concentration of the alkali metal in the solutions does not decrease because the alkali metal salt is still present in the solution when dissociated.

3 1051813, 105181

Keksijät ovat havainneet, että korkeasti polymerisoidun piihapon liuos, josta poistetaan alkalimetalleja ja jossa alkalimetalliaineen konsentraatiota vähennetään huomattavasti, ei geeliydy yllättävän pitkiin aikoihin, vaikka Si02:n ja muiden vaikuttavien aineiden konsentraatio liuoksessa on korkea. Nimittäin korkeasti polymerisoidun piihapon liuos, 5 jonka alkalimetallikonsentraatiota on alennettu erittäin alhaiseksi, voidaan käyttää flokkulanttina, jonka koaguloimiskyky on hyvä ja joka lisäksi on hyvin stabiili. Esimerkiksi, kuten voidaan nähdä myöhemmin kuvatuista suoritusmuodoista, korkeasti polymerisoidun piihapon liuos, jonka Na konsentraatiota on vähennetty noin 0,1 %:iin ei geeliydy, vaikka sitä olisi varastoitu noin 18 kuukautta ja vaikka sen Si02 konsentraa-10 tio on noin 9 % ja kuitenkin sen koagulointikyky yhä on hyvin korkea. On havaittu, että keksinnön tarkoitusten mukaisesti liuoksen alkalimetallikonsentraation ei pitäisi olla enemmän kuin 0,3 %. Keksinnön mukaisen piihappoliuoksen Si02 konsentraatiota voidaan nostaa suuremmaksi kuin noin 15 % ilman, että sen stabiilisuus vähenee käyttämällä kondensointilaitetta, kuten pyörivää haihdutinta.The inventors have found that a solution of highly polymerized silica, which is depleted of alkali metals and where the concentration of the alkali metal substance is significantly reduced, does not gel for surprisingly long periods, even though the concentration of SiO 2 and other active substances in the solution is high. Namely, a solution of highly polymerized silica with a very low alkali metal concentration can be used as a flocculant which has a good coagulation ability and which is also very stable. For example, as can be seen in the embodiments described below, a solution of highly polymerized silica having a Na concentration reduced to about 0.1% does not gel, even after being stored for about 18 months and having a SiO 2 concentration of about 9% and yet its coagulation capacity is still very high. It has been found that, for purposes of the invention, the solution should have an alkali metal concentration of not more than 0.3%. The SiO 2 concentration of the silicic acid solution of the invention can be increased to greater than about 15% without loss of stability using a condensing device such as a rotary evaporator.

1515

Kuten on kuvattu US-patentissa n:o 4 923 629 on toivottavaa, että korkeasti polymerisoidun piihappoliuoksen rajaviskositeetti ei ole pienempi kuin noin kaksi kertaa piihappomonomeerin viskositeetti (joka on noin 0,2 (100 ml/g», jotta sillä olisi hyvä koagulointikyky pääflokkulanttina. Kuten sitä flokkulanttia, joka on kuvattu edellä 20 olevassa patentissa, keksinnön mukaista piihappoliuosta tavallisesti käytetään flokku- . . ^ lanttina yhdessä pienen määrän metallisuolan kanssa, kuten alumiinisulfaatin tai ferriklo- » ridin, joka kykenee muodostamaan hydroksidin vedessä. Jotta stabiilisuutta vieläkin lisättäisiin, käytetään edullisesti metallisuolaa, joka kykenee tuottamaan ferri-ionin liuoksessa, kuten ferrisulfaattia, ferrikloridia tai ferrinitraattia. Ferrinitraatin käyttäminen 25 on havaittu olevan erikoisen toivottavaa.As described in U.S. Patent No. 4,923,629, it is desirable that the highly polymerized silica solution has an intrinsic viscosity not less than about twice the viscosity of the silica monomer (about 0.2 (100 mL / g) to have good coagulation ability as a main flocculant). As with the flocculant described in the above-mentioned patent, the silica solution of the invention is usually used as a flocculant together with a small amount of a metal salt such as aluminum sulfate or ferric chloride which is capable of forming hydroxide in water. a metal salt capable of producing a ferric ion in a solution such as ferric sulfate, ferric chloride or ferric nitrate The use of ferric nitrate has been found to be particularly desirable.

* • '' Keksinnön kohteena on flokkulantti veden käsittelyyn, joka flokkulantti käsittää korkeasti polymeroidun piihapon ja sellaisen metallin vesiliukoisen suolan liuoksen, joka suola kykenee muodostamaan hydroksidin vedessä, jolle flokkulantille on tunnusomaista, että 30 korkeasti polymeroidun piihapon liuoksen Si02-pitoisuus ei ole pienempi kuin noin 8 %, alkalimetallin pitoisuus ei ole enemmän kuin noin 0,3 %, jota liuosta on käsitelty 4 105181 alkalimetallien poistamiseksi ja jonka rajaviskositeetti ei ole pienempi kilin noin 0,2 (100 ml/g).The present invention relates to a flocculant for treating water, which flocculant comprises a solution of a highly polymerized silica and a water-soluble salt of a metal capable of forming a hydroxide in water, characterized in that the highly polymerized silica solution has no SiO 2 content 8%, the concentration of alkali metal is not more than about 0.3% treated with a solution of 4 105181 to remove alkali metals and has an intrinsic viscosity of not less than about 0.2 kg (100 ml / g).

Keksinnön kohteena on myös menetelmä flokkulantin tuottamiseksi veden käsittelyyn, 5 jolle on tunnusomaista, että se käsittää seuraavat vaiheet: suoritetaan alkalimetallisilikaatin vesiliuokselle ioninvaihtokäsittely alkalimetallin poistamiseksi siten, että alkalimetallipitoisuus vähennetään arvoon enintään 0,3 %, 10 polymeroidaan mainittu käsitelty liuos geelimäisen piihappoliuoksen saamiseksi, annetaan geelimäisen piihappoliuoksen seistä riittävän kauan sen muuttumiseksi taas nestemäiseksi liuokseksi, jonka rajaviskositeetti ei ole pienempi kuin noin 0,2 (100 ml/g), 15 säädetään mainitun nestemäisen liuoksen S1O2 pitoisuus arvoon, joka ei ole pienempi kuin noin 8 %, ja nestemäinen liuos sekoitetaan veteen liukenevaan metallisuolaan, joka metalli kykenee 20 muodostamaan hydroksidin vedessä.The invention also relates to a process for the production of a flocculant for treating water, characterized in that it comprises the following steps: the silicic acid solution stand long enough for it to turn again into a liquid solution having an intrinsic viscosity of not less than about 0.2 (100 ml / g), adjust the concentration of said liquid solution S1O2 to not less than about 8%, and mix the liquid solution with water soluble metal salt, which metal is capable of forming a hydroxide in water.

Edullinen menetelmä keksinnön mukaisen flokkulantin tuottamiseksi on seuraavanlainen:A preferred method for producing the flocculant of the invention is as follows:

Alkalimetallisilikaatin, kuten natriumsilikaatin tai kaliumsilikaatin, raaka-ainetta käsitel-25 lään alkalimetallin poistamiseksi. Tässä vaiheessa ei ole olennaista säätää SiC^n konsentraatiota lähtöaineessa korkeaan konsentraatioon, kuten 8 %, vaikkakin se on *’- edullista.The raw material of an alkali metal silicate such as sodium silicate or potassium silicate is treated to remove the alkali metal. At this stage, it is not essential to adjust the concentration of SiO 2 in the starting material to a high concentration, such as 8%, although it is * '- preferred.

Tavallisesti alkalimetallin poisto suoritetaan joko lisäämällä ioninvaihtohartsia liuokseen 30 ja poistamalla se suodattamalla sekoittamisen jälkeen tai antamalla alkalimetallisilikaatti-liuoksen kulkea ionivaihtohartsipedin läpi. Tällä käsittelyllä suuri osa alkalimetallista, 5 105181 joka on natriumia tai kaliumia, poistetaan liuoksesta ja saadaan piihapon liuos, jonka alkalimetallikonsentraatio on erittäin alhainen. Alkalimetallin konsentraatio liuoksessa säädetään arvoon enintään 0,3 %.Usually, the alkali metal removal is accomplished either by adding the ion exchange resin to solution 30 and removing it by filtration after mixing, or by allowing the alkali metal silicate solution to pass through the ion exchange resin bed. This treatment removes much of the alkali metal, sodium or potassium, from the solution to give a solution of silica having a very low alkali metal concentration. The alkali metal concentration in the solution is adjusted to a maximum of 0.3%.

5 Näin saatu alhaisen alkalimetallikonsentraation liuos saatetaan kerran geelitilaan ja sen jälkeen saatetaan taas liuokseksi antamalla sen seistä. Tämä on tärkeä vaihe keksinnön mukaisen flokkulantin saamiseksi, koska on havaittu, että ainoastaan erittäin alhaisen alkalimetallikonsentraation piihappoliuos voidaan tehdä tehokkaaksi flokkulantiksi tämän nestevaiheen kautta. Piihappoliuosta, jonka alkalimetallikonsentraatio on kor-10 keampi, ei voida enää tehdä tehokkaaksi flokkulantiksi sen jälkeen kun se geeliytyy.The low alkali metal concentration solution thus obtained is once gel-conditioned and then reconstituted by allowing it to stand. This is an important step in obtaining the flocculant of the invention, since it has been found that only a very low alkali metal concentration of silica can be made effective flocculant through this liquid step. A silica solution with a higher alkali metal concentration higher than 10 can no longer be made an effective flocculant once it has gelled.

Piihappoliuoksen geeliytymisvaiheen ja nesteytymisvaiheen lyhentämiseksi on toivottavaa säätää liuoksen pH lähes neutraaliksi, esimerkiksi pH-arvoksi noin 6-10. Siksi, kun alhaisen alkalimetallikonsentraation liuoksella, joka saadaan poistamalla alkalimetallia, 15 on alhainen pH, on edullista lisätä pieni määrä alkalisointiainetta, kuten NaOH:ta liuokseen pH:n säätöä varten. Pienen alkalisointiaineen määrän lisäys, kuten NaOH:n lisäys, pH-arvon säätämistä varten ei olennaisesti vaikuta alkalimetallin konsentraati-oon.In order to shorten the gelation and liquefaction stages of the silica solution, it is desirable to adjust the pH of the solution to near neutral, for example to a pH of about 6-10. Therefore, when the low alkali metal concentration solution obtained by removing the alkali metal has a low pH, it is preferable to add a small amount of an alkalizing agent such as NaOH to the solution for pH adjustment. Addition of a small amount of alkalizing agent, such as NaOH, to adjust the pH does not substantially affect the alkali metal concentration.

20 Siten alhaisen alkalimetallikonsentraation piihappoliuoksen geeli muutetaan taas nesteeksi. Geelin nopeammaksi nesteyttämiseksi on edullista antaa geelin seistä noin t 24 tuntia lämpötilassa noin 60°C. Nesteyttämisellä saadun liuoksen viskositeetti säädetään niin, että sen rajaviskositeetti ei ole pienempi kuin 0,2(100 ml/g). Lisäksi, jos Si02:n konsentraatio liuoksessa yhä on alhainen, liuos väkevöidään käyttämällä 25 kondensointilaitetta, kuten pyörivää haihdutinta niin, että Si02:n konsentraatio ei tule vähemmäksi kuin 8 %.Thus, the gel of the low-alkali silica solution is again converted to a liquid. For a faster liquefaction of the gel, it is preferable to allow the gel to stand for about t 24 hours at a temperature of about 60 ° C. Adjust the viscosity of the solution obtained by liquefaction so that its intrinsic viscosity is not less than 0.2 (100 ml / g). Further, if the concentration of SiO 2 in the solution is still low, the solution is concentrated using a condenser such as a rotary evaporator so that the concentration of SiO 2 is not less than 8%.

Edellä olevalla menetelmällä saadaan piihapon liuos, jolla on korkea Si02 konsentraatio, korkea rajaviskositeetti ja erittäin alhainen alkalimetallikonsentraatio. Tavallisesti 30 pieni määrä suolaa, joka kykenee muodostamaan hydroksidin vedessä, kuten ferriklori-dia, ferrinitraattia tai alumiinisulfaattia, lisätään lisäksi liuokseen ja liuosta käytetään ♦ · ’ flokkulanttina veden käsittelyssä.The above process provides a solution of silica having a high SiO 2 concentration, a high intrinsic viscosity and a very low alkali metal concentration. Usually, a small amount of salt capable of forming a hydroxide in water, such as ferric chloride, ferric nitrate or aluminum sulfate, is further added to the solution and the solution is used as a flocculant in water treatment.

6 1051816 105181

Esillä olevan keksinnön edellä olevat ja muut kohteet, ominaisuudet ja edut ymmärretään selvemmin ja täydellisemmin seuraavasta edullisten suoritusmuotojen yksityiskohtaisesta kuvauksesta.The foregoing and other objects, features, and advantages of the present invention will be more clearly and more fully understood from the following detailed description of preferred embodiments.

5 EDULLISTEN SUORITUSMUOTOJEN5 PREFERRED EMBODIMENTS

YKSITYISKOHTAINEN KUVAUSDETAILED DESCRIPTION

ESIMERKKI 1 10 100 g "luokan 3 vesilasin" vesiliuosta, jonka SiC>2 konsentraatio säädettiin 8,6 paino isiksi, sekoitettiin 100 g:aan "H-tyyppiseen" kationinvaihtohartsiin ja sekoitettiin 5 minuuttia. Sekoittamisen jälkeen ja sen jälkeen kun kationinvaihtohartsi oli poistettu suodattamalla, saatiin 60 g piihappoliuosta, jonka Na konsentraatio oli 0,02 paino- %.EXAMPLE 1 100 g of a "grade 3 water glass" aqueous solution having a SiO2 concentration adjusted to 8.6 wt. Were mixed with 100 g of "H-type" cation exchange resin and stirred for 5 minutes. After stirring and removal of the cation exchange resin by filtration, 60 g of a silica solution having a Na concentration of 0.02% by weight were obtained.

15 Liuoksen pH säädettiin arvoon 8,8 lisäämällä 2 ml ΙΝ-NaOH siihen ja sekoittamalla. Liuoksen viskositeetti nousi nopeasti ja liuos geeliytyi noin 30 sekunnissa NaOH lisäyksen jälkeen.The pH of the solution was adjusted to 8.8 by the addition of 2 mL of ΙΝ-NaOH and stirring. The viscosity of the solution increased rapidly and the solution gelled within about 30 seconds after addition of NaOH.

Geeli muutettiin taas nesteeksi antamalla sen seistä 24 tuntia astiassa, jonka sisälämpötila 20 pidettiin arvossa 60°C. Nesteyttämisellä saatiin korkeasti polymeroitu piihappoliuos, . . jonka S1O2 konsentraatio oli 7,9 % ja Na konsentraatio 0,10 %. Liuoksen rajavis- kositeetti ja keskimääräinen molekyylipaino määritettiin käyttämällä Ubbelohde-vis-kosimetriä ja molekyylipainon fraktiointimenetelmää ultrasuodattimilla. Rajaviskositeetti oli 0,29 (100 ml/g) ja keskimääräinen molekyylipaino noin 280,000 (g/mol).The gel was reconstituted again by allowing it to stand for 24 hours in a vessel maintained at 60 ° C. Liquefaction gave a highly polymerized silica solution. . with a S102 concentration of 7.9% and a Na concentration of 0.10%. The intrinsic viscosity and average molecular weight of the solution were determined using a Ubbelohde-vis cosimeter and a molecular weight fractionation method with ultrafiltrates. The intrinsic viscosity was 0.29 (100 ml / g) and the average molecular weight was about 280,000 (g / mol).

25 ESIMERKKI 2 • « 100 g "luokan 3 vesilasin" vesiliuosta, jonka S1O2 konsentraatio säädettiin 9,0 %:ksi, , sekoitettiin 200 g:aan "H-tyyppistä" kationinvaihtohartsia ja sekoitettiin 5 minuuttia.EXAMPLE 2 • <100 g of an "aqueous grade 3" glass solution, adjusted to 9.0% S1O2, was mixed with 200 g of "H-type" cation exchange resin and stirred for 5 minutes.

30 Sekoittamisen ja kationinvaihtohartsin poistamisen jälkeen suodattamalla, saatiin 90 g piihapon liuosta, jonka SiC^ konsentraatio oli 9,0 % ja Na konsentraatio 0,01 paino-%.After stirring and removal of the cation exchange resin by filtration, 90 g of a solution of silicic acid having a SiO2 concentration of 9.0% and a Na concentration of 0.01% by weight were obtained.

7 · 105181 '7 · 105181 '

Liuoksen pH säädettiin arvoon 8,8 lisäämällä 3,0 ml lN-NaOH siihen ja sekoittamalla. Liuos geeliytyi 30 sekunnissa NaOH lisäyksen jälkeen. Geeli nesteytettiin antamalla sen seistä 24 tuntia astiassa, joka sisälämpötilaa pidettiin arvossa 60°C.The pH of the solution was adjusted to 8.8 by adding 3.0 mL of 1N-NaOH and stirring. The solution gelled within 30 seconds after addition of NaOH. The gel was liquefied by allowing it to stand for 24 hours in a vessel maintained at 60 ° C.

5 Liuos, joka saatiin geelin nesteyttämisellä edellä olevalla tavalla, varastoitiin vielä astiassa, joka sisälämpötila pidettiin arvossa 20°C 18 kuukautta. Määritettiin samoilla menetelmillä kuin esimerkissä 1, että Si02 konsentraatio, Na konsentraatio, rajavis-kositeetti ja liuoksen keskimääräinen molekyylipaino 18 kuukauden varastoimisen jälkeen olivat seuraavat: 10 Si02.......................................... 8,7 %The solution obtained by gel liquefaction as above was further stored in a vessel kept at an internal temperature of 20 ° C for 18 months. It was determined by the same methods as in Example 1 that the SiO 2 concentration, the Na concentration, the intrinsic viscosity and the average molecular weight of the solution after 18 months of storage were as follows: 10 SiO 2 .................... ...................... 8.7%

Na konsentraatio.......................... 0,084 %Well Concentration .......................... 0.084%

Rajaviskositeetti........................... 00,27 (100 ml/g)Intrinsic Viscosity ........................... 00.27 (100 ml / g)

Keskimääräinen molekyylipaino..... noin 270,000 (g/mol) 15 ESIMERKKI 3 2 kg "luokan 3 vesilasin" vesiliuosta, jonka Si02 konsentraatio säädettiin 8,6 %:ksi, sekoitettiin 2 kg:aan "H-tyyppistä" kationinvaihtohartsia ja sekoitettiin 5 minuuttia. Sekoittamisen ja kationinvaihtohartsin poistamisen jälkeen suodattamalla, saatiin 1,8 kg 20 piihapon liuosta, jonka Si02 konsentraatio oli 8,0 % ja Na konsentraatio 0,02 paino-%.Average Molecular Weight ..... about 270,000 (g / mol) 15 EXAMPLE 3 An aqueous solution of "Grade 3 water glass" having a SiO 2 concentration adjusted to 8.6% was mixed with 2 kg of "H-type" cation exchange resin and mixed 5 minutes. After stirring and removal of the cation exchange resin by filtration, 1.8 kg of a 20 silica solution having a SiO 2 concentration of 8.0% and a Na concentration of 0.02% by weight were obtained.

, Liuoksen pH:n säätämiseksi lisättiin 60 ml ΙΝ-NaOH liuokseen. Liuos geeliytyi 30 sekunnissa NaOH lisäyksen jälkeen. Geeli nesteytettiin antamalla sen seistä 24 tuntia astiassa, joka sisälämpötilaa pidettiin arvossa 60°C. Nesteyttämisellä saatu piihapon liuos väkevöitiin vielä käyttämällä pyörivää haihdutinta konsentraation lisäämiseksi 2,5 25 kertaa. (Pyörivää haihdutinta käytettiin lämpötilassa 75°C, kierrosluvulla 40 rpm ja paineessa 20-150 mmHg)., To adjust the pH of the solution, 60 mL of ΙΝ-NaOH was added to the solution. The solution gelled within 30 seconds after addition of NaOH. The gel was liquefied by allowing it to stand for 24 hours in a vessel maintained at 60 ° C. The solution of silicic acid obtained by liquefaction was further concentrated using a rotary evaporator to increase the concentration 2.5 times. (The rotary evaporator was operated at 75 ° C, 40 rpm and 20-150 mmHg).

• ·• ·

Si02 konsentraatio, Na konsentraatio, rajaviskositeetti ja piihappoliuoksen keskimääräinen molekyylipaino väkevöimisen jälkeen olivat seuraavat: 30 9 % 8· 105181The SiO 2 concentration, the Na concentration, the intrinsic viscosity and the average molecular weight of the silica solution after concentration were as follows: 30 9% 8 · 105181

Si02.......................................... 18,8 %Si02 .......................................... 18.8%

Na konsentraatio.......................... 0,26 %Well concentration .......................... 0.26%

Rajaviskositeetti........................... 0,28 (100 ml/g)Intrinsic Viscosity 0.28 (100 ml / g)

Keskimääräinen molekyylipaino..... noin 280,000 (g/mol) 5 ESIMERKKI 4 1 kg "luokan 3 vesilasin" vesiliuosta, jonka Si02 säädettiin 4,3 %:ksi, annettiin kulkea pedin läpi, jonka korkeus oli 32 cm "H-tyyppistä" kationinvaihtohartsia, joka oli asetettu 10 suodatinsylinteriin, jonka sisähalkaisija oli 5 cm kulkunopeudella 2 m/h. Saatiin 900 g suodosta, jonka S1O2 konsentraatio oli 3 % ja Na konsentraatio 0,004 %. Suodokseen lisättiin 8 ml ΙΝ-NaOH sekoittamalla käyttämällä magneettisekoittajaa niin, että pH-arvo säädettiin arvoon 8,8. Liuoksen annettiin seistä lämpötilassa 20°C. Liuoksen viskositeetti nousi vähitellen ja liuos geeliytyi 13 tunnissa seisottamisen alkamisesta. Geeli nesteytet-15 tiin antamalla sen seistä edelleen 24 tuntia astiassa, jonka sisälämpötila pidettiin arvossa 60°C. Nesteytetty liuos väkevöitiin käyttämällä pyörivää haihdutinta konsentraation lisäämiseksi kaksi kertaa. (Pyörivää haihdutinta käytettiin lämpötilassa 75°C kierrosluvulla 40 rpm ja paineella 20-150 mmHg).Average molecular weight ..... about 280,000 (g / mol) 5 EXAMPLE 4 1 kg of a "grade 3 water glass" aqueous solution, adjusted to 4.3% SiO 2, was allowed to pass through a bed of 32 cm "Type H "a cation exchange resin placed in 10 filter cylinders having an inside diameter of 5 cm at a flow rate of 2 m / h. 900 g of a filtrate was obtained having a S1O2 concentration of 3% and a Na concentration of 0.004%. To the filtrate was added 8 mL of ΙΝ-NaOH with stirring using a magnetic stirrer so that the pH was adjusted to 8.8. The solution was allowed to stand at 20 ° C. The viscosity of the solution gradually increased and the solution gelled within 13 hours of the onset of standing. The gel was liquefied by allowing it to stand for a further 24 hours in a vessel maintained at 60 ° C. The liquified solution was concentrated using a rotary evaporator to increase the concentration twice. (The rotary evaporator was operated at 75 ° C at 40 rpm and 20-150 mmHg).

20 SiC>2 konsentraatio, Na konsentraatio, rajaviskositeetti ja konsentraatioliuoksen keskimääräinen molekyylipaino olivat seuraavat: m mThe 20 SiC> 2 concentration, the Na concentration, the intrinsic viscosity and the average molecular weight of the concentration solution were as follows: m m

Si02.......................................... 8,6 %Si02 .......................................... 8.6%

Na konsentraatio.......................... 0,048 % 25 Rajaviskositeetti........................... 0,23 (100 ml/g)Na Concentration .......................... 0.048% 25 Limit Viscosity ................... ......... 0.23 (100 mL / g)

Keskimääräinen molekyylipaino..... noin 260,000 (g/mol) ψ.Average molecular weight ..... about 260,000 (g / mol) ψ.

• « ESIMERKKI 5 30 500 g kaliumsilikaation vesiliuosta, jonka Si02 konsentraatio säädettiin 8,6 %:ksi, sekoitettiin 500 g:aan "H-tyyppistä" kationinvaihtohartsia ja sekoitettiin 5 minuuttia 9 105181 käyttämällä magneettisekoittajaa. Sitten kun kationinvaihtoharsi oli poistettu suodattamalla, 14 ml ΙΝ-NaOH lisättiin liuokseen. Liuoksen viskositeetti nousi nopeasti ja liuos geeliytyi 30 sekunnissa NaOH lisäyksen jälkeen. Geeli nesteytettiin antamalla sen seistä 20 tuntia astiassa, jonka sisälämpötilaa pidettiin arvossa 60°C.• EXAMPLE 5 30 g of an aqueous solution of potassium silicate, adjusted to a concentration of 8.6% SiO 2, was mixed with 500 g of a "Type H" cation exchange resin and stirred for 5 minutes at 9 105 181 using a magnetic stirrer. After removal of the cation exchange resin by filtration, 14 mL of ΙΝ-NaOH was added to the solution. The viscosity of the solution increased rapidly and the solution gelled within 30 seconds after addition of NaOH. The gel was liquefied by allowing it to stand for 20 hours in a vessel maintained at 60 ° C.

55

Nesteytetyn liuoksen S1O2 konsentraatio, kaliumkonsentraatio, rajaviskositeetti ja keskimääräinen molekyylipaino määritettiin seuraaviksi: S1O2.......................................... 8,4 % K konsentraatio............................ 0,076 % 10 Rajaviskositeetti........................... 0,29 (100 ml/g)The concentration, potassium concentration, intrinsic viscosity and average molecular weight of the liquefied solution S1O2 were determined as follows: S1O2 ................................... ....... 8.4% K Concentration ............................ 0.076% 10 Limit Viscosity ..... ...................... 0.29 (100 mL / g)

Keskimääräinen molekyylipaino..... noin 280,000 (g/mol) ESIMERKKI 6 15 Yhdistämällä polymerisoitu esimerkissä 3 saatu piihappo kolmeen erilaiseen metal-lisuolaan (ferrikloridi, ferrinitraatti ja ferrisulfidi), valmistettiin 12 flokkulointinäytettä, joiden vaikuttavien komponenttien (S1O2 + Fe20^) konsentraatiot olivat 10,0 %, 12,5 %, 15,0 % tai 17,5 % seuraavalla tavalla: 20 Esimerkissä 3 valmistettu polymeroidun piihapon liuos jaettiin 12 näytteeksi (näytteet 1-. ; 12). Jokaiseen näytteeseen lisättiin tislattua vettä ja metallisuolaa. Tämä tarkoittaa sitä, että ferrikloridia lisättiin ensimmäisen ryhmän neljään näytteeseen (näytteet 1-4), ferrinitraattia lisättiin toisen ryhmän neljään näytteeseen (näytteet 5-8) ja ferrisulfaattia lisättiin kolmannen ryhmän neljään näytteeseen (näytteet 9-12) niin, että Si:Fe moolisuh-25 de jokaisessa näytteessä oli 3:1.Average molecular weight ..... about 280,000 (g / mol) EXAMPLE 6 By combining the polymerized silica obtained in Example 3 with three different metal salts (ferric chloride, ferric nitrate and ferric sulfide), 12 flocculation samples were prepared with concentrations of the active components (S102 + Fe2O2). were 10.0%, 12.5%, 15.0% or 17.5% as follows: The polymerized silica solution prepared in Example 3 was divided into 12 samples (Samples 1-; 12). Distilled water and metal salt were added to each sample. This means that ferric chloride was added to four samples of the first group (samples 1-4), ferric nitrate was added to four samples of the second group (samples 5-8) and ferric sulfate was added to four samples of the third group (samples 9-12) so that Si: Fe -25 de in each sample was 3: 1.

ESIMERKKI 7EXAMPLE 7

Esimerkissä 5 saatu polymerisoidun piihapon liuos jaettiin kolmeksi näytteeksi (näytteet 30 13-15). Jokaiseen näytteeseen lisättiin tislattua vettä ja erilaista metallisuolaa, ts. näyte 13 (ferrikloridia), näyte 14 (ferrinitraattia) ja näyte 15 (ferrisulfaattia) niin, että Si:Fe ··.The solution of polymerized silica obtained in Example 5 was divided into three samples (samples 30-13-15). Distilled water and a variety of metal salts were added to each sample, i.e., sample 13 (ferric chloride), sample 14 (ferric nitrate), and sample 15 (ferric sulfate) so that Si: Fe ···.

t 10 105181 moolisuhde ja vaikuttavien komponenttien (SiC>2 + Fe2C>3) kokonaiskonsentraatio jokaisessa näytteessä oli 3:1 vast. 10 %.t 10 105181 molar ratio and total concentration of active components (SiC> 2 + Fe 2 C 3) in each sample was 3: 1 resp. 10%.

ESIMERKKI 8 (VERTAILUN VUOKSI) 5EXAMPLE 8 (FOR COMPARISON)

Valmistettiin kolme näytettä vertailun vuoksi käyttämällä korkeasti polymeroidun piihapon liuosta, josta ei poistettu alkalimetallia ja jonka vaikuttavien aineiden kokonaiskonsentraatio oli korkea, seuraavalla tavalla: 10 640 g "luokan 3 vesilasin" vesiliuosta, jonka SiC>2 konsentraatio säädettiin 11,0 %:ksi sekoitettiin 160 ml:aan 5,4 N-HC1 sekoittaen. Saatiin 800 g piihappoliuosta, jonka pH oli 2,0 ja Si(>2 konsentraatio 8,8 %. Liuos polymerisoitiin hitaasti sekoittaen 30 minuuttia astiassa, jonka lämpötilaa pidettiin arvossa 60°C. Saatiin polymerisoidun piihapon liuos, jonka rajaviskositeetti oli 0,30 (100 ml/g) ja keskimääräinen molekyyli-15 paino noin 350,000 (g/mol).For comparison, three samples were prepared using a highly alkali-free, highly polymerized solution of highly polymerized silica, as follows: 10,640 g of a "grade 3 water glass" aqueous solution, adjusted to 11.0% SiO 2, was stirred at 160 to 5.4 ml of N-HCl with stirring. 800 g of silica solution with pH 2.0 and Si (> 2 concentration 8.8%) were obtained. The solution was polymerized under slow stirring for 30 minutes in a vessel maintained at 60 ° C. A solution of polymerized silica having an intrinsic viscosity of 0.30 ( 100 ml / g) and an average molecular weight of about 350,000 (g / mol).

Siten saatu piihapon liuos, jonka Na konsentraatiota ei pienennetty, jaettiin kolmeksi näytteeksi (näytteet 16-18). Jokaiseen näytteeseen lisättiin eri metallisuolaa eli, näyte 16 (ferrikloridi), näyte 17 (ferrinitraatti) ja näyte 18 (ferrisulfaatti) niin, että jokaisen 20 näytteen Si:Fe moolisuhde oli 3:1 ja vaikuttavien aineiden (SiC>2 + ^2^3) kokonais-. . konsentraatio 10 %.The thus obtained solution of silica, which was not reduced in Na concentration, was divided into three samples (samples 16-18). A different metal salt was added to each sample, i.e., sample 16 (ferric chloride), sample 17 (ferric nitrate), and sample 18 (ferric sulfate) so that the Si: Fe molar ratio of each of the 20 samples was 3: 1 and the active ingredients (SiO2 + ) total. . concentration of 10%.

KOE-ESIMERKKI 1 25 18 flokkulanttinäytteelle (näytteet 1-18), jotka oli valmistettu esimerkissä 6, esimerkissä 7 ja esimerkissä 8, tehtiin testi geeliytymisaikojen määrittämiseksi pitämällä niitä kahdessa astiassa, joiden lämpötilat pidettiin vakioina arvossa 60°C ja vast. 20°C.TEST EXAMPLE 1 25 18 of the flocculant samples (samples 1-18) prepared in Example 6, Example 7 and Example 8 were subjected to a test to determine the gelling times by keeping them in two containers kept at a constant temperature of 60 ° C and respectively. 20 ° C.

%%

Kokeen tulos on mainittu taulukossa 1.The test result is listed in Table 1.

30 11 105181 TAULUKKO 1 Näyte Lisätty Moolisuhde Kons.(%) pH Geeliytymis- (h)30 11 105181 TABLE 1 Sample Added Mole Ratio Conc. (%) PH Gel (h)

No. suola (Si:Fe) (Si02+Fe203) aika (60°C) (20°C) 1 FeCl3 3:1 10,0 1,5 110 8800 2 " " 12,5 1,3 95 6000 3 " " 15,0 1,3 50 2650 4 " " 17,5 1,2 39 1100 10 5 Fe(N03)3 " 10,0 1,1 360 >12000 6 " " 12,5 0,9 190 8800 7 ” " 15,0 0,8 90 3850 8 " " 17,5 0,6 48 2400 9 Fe/S04)3 " 10,0 1,3 35 1100 15 10 " " 12,5 1,1 20 120 11 " " 15,0 1,0 10 50 12 " " 17,5 0,9 8 25 13 FeCl3 " 10,0 1,4 95 >4300 14 Fe(N03)3 " " 1,1 240 >4300 20 15 Fe(S04)3 " " 1,3 35 1100 16 FeCl3 " 10,0 1,5 2 30 V 17 Fe(N03)3 ” " 1,1 4 50 18 Fe(S04)3 " " 1,3 0,5 6 25 Kuten taulukosta 1 voidaan nähdä, keksinnön mukaiset flokkulantit, jotka sisältävät piihappoliuosta, josta alkalimetallia on poistettu (näytteet 1-15) olivat erinomaisen . tt stabiileja, kun vaikuttavien aineiden kokonaiskonsentraatio oli 10 % tai enemmän, kun taas flokkulanttien, jotka sisältävät piihappoliuosta, joista ei ollut poistettu alkalimetallia * (näytteet 16-17) geeliytymisajat eivät olleet enemmän kuin useita kymmeniä tunteja 30 lämpötilassa 20°C, kun vaikuttavien aineiden konsentraatio oli 10 %. Varsinkin keksinnön mukaiset flokkulantit, jotka sisältävät FeCl3 tai Fe(N03)3 metallisuolana, • · · 12· 105181 jäivät stabiileiksi geeliytymättä noin 1000-4000 tunniksi lämpötilassa 20°C, vaikka vaikuttavien aineiden kokonaiskonsentraatio oli hyvin korkea, kuten 15,0-17,5 %.Well. salt (Si: Fe) (SiO 2 + Fe 2 O 3) time (60 ° C) (20 ° C) 1 FeCl 3: 1 10.0 1.5 110 8800 2 "" 12.5 1.3 95 6000 3 "" 15 , 0 1.3 50 2650 4 "" 17.5 1.2 39 1100 10 5 Fe (N03) 3 "10.0 1.1 360> 12000 6" "12.5 0.9 190 8800 7" "15 , 0 0.8 90 3850 8 "" 17.5 0.6 48 2400 9 Fe / S04) 3 "10.0 1.3 35 1100 15 10" "12.5 1.1 20 120 11" "15, 0 1.0 10 50 12 "" 17.5 0.9 8 25 13 FeCl3 "10.0 1.4 95> 4300 14 Fe (N03) 3" "1.1 240> 4300 20 15 Fe (S04) 3 "" 1.3 35 1100 16 FeCl3 "10.0 1.5 2 30 V 17 Fe (NO3) 3" "1.1 4 50 18 Fe (SO4) 3" "1.3 0.5 6 25 As in the table 1 can be seen, the flocculants according to the invention containing an alkali metal deprotected solution (Samples 1-15) were excellent. tt stable when the total concentration of active ingredients was 10% or more, while the gelation times of flocculants containing non-alkali metal-free silicic acid solution * (samples 16-17) were not more than several tens of hours at 30 ° C. the concentration was 10%. In particular, the flocculants of the invention containing FeCl3 or Fe (NO3) 3 as the metal salt remained stable ungelled for about 1000-4000 hours at 20 ° C, although the total concentration of active ingredients was very high, such as 15.0-17. 5%.

Sitten näytteiden 1-15 flokkulanteille tehtiin täry testejä koagulointikyvyn varmistamiseksi 5 seuraavalla tavalla:Flocculants from samples 1-15 were then subjected to vibration tests to confirm coagulation ability as follows:

Jokainen flokkulanttinäyte kaadettiin sekoittaen testiveteen, jonka turbidisuus on 100°, alkalisuus 60 mg/1 (ainetta CaC03) ja pH 7,5, joka valmistettiin lisäämällä kaoliinia ja NaHCC>3 tislattuun veteen. Flokkulanttia käytettiin nopeudella 2,0 mg/1 Fe:nä ja 10 sekoitettiin 7 minuuttia nopeudella 120 rpm (alussa) ja 30 rpm (3 minuuttia lähdön jälkeen). Ajankohta, jolloin flokkeja ilmestyi sekoittamisen alkamisesta, flokkien keskimääräinen koko ja käsitellyn veden turbidisuus on esitetty taulukossa 2.Each flocculant sample was poured with stirring into test water of 100 ° turbidity, 60 mg / l alkaline (CaCO 3) and pH 7.5 prepared by adding kaolin and NaHCO 3 to distilled water. The flocculant was used at 2.0 mg / L Fe and stirred for 7 minutes at 120 rpm (at start) and 30 rpm (3 minutes after departure). The time at which flocs appeared from the start of mixing, the average size of flocks, and the turbidity of the treated water are shown in Table 2.

TAULUKKO 2 15 Näyte Flokkien ilmentymis- Keskimääräinen Veden turbidisuusTABLE 2 15 Sample Flock Expression - Average Water Turbidity

No. aika (sek.) flokkikoko (mm) (aste) 1 30 2,0-5,0 0,6 2 30 2,0 - 5,0 0,8 20 3 30 2,0 - 5,0 0,6 4 30 2,0 - 5,0 0,8 5 30 2,0 - 5,0 0,6 6 30 2,0- 5,0 0,8 7 30 2,0 - 5,0 0,8 25 8 30 2,0 - 5,0 0,7 9 30 2,0 - 5,0 0,7 10 30 2,0 - 5,0 0,8 Ψ 11 30 2,0 - 5,0 0,6 12 30 2,0 - 5,0 0,8 30 13 30 2,0 - 5,0 0,7 14 30 2,0 - 5,0 0,9 15 30 2,0 - 5,0 0,6 13 105181Well. time (sec) block size (mm) (degree) 1 30 2.0-5.0 0.6 2 30 2.0 - 5.0 0.8 20 3 30 2.0 - 5.0 0.6 4 30 2.0 - 5.0 0.8 5 30 2.0 - 5.0 0.6 6 30 2.0 - 5.0 0.8 7 30 2.0 - 5.0 0.8 25 8 30 2.0 - 5.0 0.7 9 30 2.0 - 5.0 0.7 10 30 2.0 - 5.0 0.8 Ψ 11 30 2.0 - 5.0 0.6 12 30 2 , 0 - 5.0 0.8 30 13 30 2.0 - 5.0 0.7 14 30 2.0 - 5.0 0.9 15 30 2.0 - 5.0 0.6 13 105181

Kuten voidaan nähdä taulukosta 2 varmistui, että keksinnön mukaisilla flokkulanteilla oli erinomaiset tulokset mitä tulee flokkien ilmentymisaikaan, flokkien kokoon ja veden turbidisuuteen käsittelyn jälkeen.As can be seen in Table 2, it was confirmed that the flocculants of the invention had excellent results with respect to flock expression time, flock size and water turbidity after treatment.

5 KOE-ESIMERKKI25 EXPERIMENTAL EXAMPLE2

Esimerkissä 2 saadulle flokkulantille, jota varastoitiin 18 kuukautta valmistamisen jälkeen, tehtiin tärykoe sen koagulointikyvyn varmistamiseksi pitkän ajan varastoinnin jälkeen seuraavalla tavalla: 10 100 g flokkulanttia, jonka Si:Fe moolisuhde oli 3:1 ja vaikuttavien aineiden (SiC>2 + 17¾¾) kokonaiskonsentraatio 10 % valmistettiin lisäämällä 10,4 g ferriklori-dia (FeCl-j · 6H2O) ja vettä polymerisoidun piihapon liuokseen, joka oli saatu esimerkissä 2.The flocculant obtained in Example 2, stored 18 months after preparation, was subjected to a vibration test to verify its coagulation capacity after prolonged storage as follows: 10-100 g of flocculant having a Si: Fe molar ratio of 3: 1 and a total concentration of active ingredients % was prepared by adding 10.4 g of ferric chloride (FeCl-1 · 6H 2 O) and water to the solution of polymerized silica obtained in Example 2.

1515

Flokkulantti kaadettiin testiveteen, jonka turbidisuus oli 100 astetta, alkalisuus 60 mg/I (CaCC^) ja pH 7,5, joka valmistettiin lisäämällä kaoliinia ja NaHCC^ tislattuun veteen. Flokkulantin kaatonopeus oli 20 mg/1 Fe:nä ja sekoittamista suoritettiin 7 minuuttia nopeudella 120 rpm (alussa) ja 30 rpm (3 minuuttia käynnistämisen jälkeen). Flokkien 20 ilmentymisaika, keskimääräinen flokkien koko ja käsitellyn veden turbidisuus 5 minuuttia sekoittamisen lopettamisen jälkeen olivat seuraavat:The flocculant was poured into test water with 100 degree turbidity, 60 mg / L alkaline (CaCO3) and pH 7.5 prepared by addition of kaolin and NaHCO3 in distilled water. The flocculant pouring rate was 20 mg / L Fe and mixing was performed for 7 minutes at 120 rpm (initial) and 30 rpm (3 minutes after start-up). The expression time of the flocs, the average size of the flocs, and the turbidity of the treated water 5 minutes after stopping mixing were as follows:

Flokkien ilmentymisaika..............................30 (sek)Flock Expression Time .............................. 30 (sec)

Keskimääräinen flokkikoko......................... 2,0 - 5,0 (mm) Käsitellyn veden turbidisuus........................ 0,6 (aste).Average block size .......................... 2.0 - 5.0 (mm) Turbidity of treated water .......... .............. 0.6 (degree).

2525

Siten varmistui, että myös esimerkissä 2 valmistetun flokkulantin koagulointikyky, jota * ..Thus, it was confirmed that the flocculant prepared in Example 2 also had a coagulation capacity which * ..

oli varastoitu 18 kuukautta oli erinomainen.had been stored for 18 months was excellent.

14 105181 KOE-ESIMERKKI 314 105181 TEST EXAMPLE 3

Koe suoritettiin flokkulantin koagulointikyvyn varmistamiseksi, joka käsittää polyme-risoitua piihapon liuosta, joka on valmistettu menetelmällä, jossa ei lisätty alkalista 5 ainetta pH:n säätämiseksi seuraavalla tavalla: 100 g "luokan 3 vesilasin" vesiliuosta, jonka SiC>2 konsentraatio oli 8,6 %, sekoitettiin 50 g:aan "H-tyyppistä" kationinvaihtohartsia ja sekoitettiin 5 minuuttia magneettisekoit-tajalla. 90 g piihapon liuosta, jonka SiC>2 konsentraatio oli 8,6 %, Na konsentraatio 10 0,14 % ja pH 9,3, saatiin poistamalla kationinvaihtohartsia suodattamalla sekoittamisen lopettamisen jälkeen. Saatu liuos geeliytyi noin 10 minuutin jälkeen huoneen lämmössä 20°C. Geeli nesteytettiin antamalla sen seistä 24 tuntia astiassa, jonka sisälämpötila pidettiin vakiona 60°C. Näin saadun polymerisoidun piihappoliuoksen rajaviskositeetti oli 0,23 (100 ml/g) ja keskimääräinen molekyylipaino noin 240,000.The assay was performed to verify the ability of a flocculant to coagulate, comprising a polymerized silica solution prepared by a method which did not add an alkaline 5 to adjust the pH as follows: 100 g of a "grade 3 water glass" aqueous solution having a SiC? % was mixed with 50 g of "H-type" cation exchange resin and stirred for 5 minutes on a magnetic stirrer. 90 g of a solution of silicic acid having a SiO2 concentration of 8.6%, a Na concentration of 10.14% and a pH of 9.3 were obtained by removing the cation exchange resin by filtration after completion of stirring. The resulting solution gelled after about 10 minutes at room temperature of 20 ° C. The gel was liquefied by allowing it to stand for 24 hours in a vessel maintained at a constant temperature of 60 ° C. The polymerized silica solution thus obtained had an intrinsic viscosity of 0.23 (100 ml / g) and an average molecular weight of about 240,000.

15 100 g flokkulanttia, jonka Si:Fe moolisuhde oli 3:1 ja tehokkaiden komponenttien (SiC>2 + F^Os) kokonaiskonsentraatio oli 10 %, valmistettiin lisäämällä 10,4 g ferrikloridia (FeC^ · 6H2O) ja vettä 80,6 g:aan polymerisoidun piihapon edellä olevaan liuokseen.100 g of a flocculant having a 3: 1 molar ratio of Si: Fe and a total concentration of effective components (SiO 2 + F 2 O 2) of 10% were prepared by adding 10.4 g of ferric chloride (Fe 2 O 6 · 6H 2 O) and 80.6 g of water. to the above solution of the polymerized silica.

20 . , Flokkulantin koagulointikyky määriteltiin tärykokeella. Flokkulanttia nimittäin kaadettiin testiveteen, jonka turbidisuus on 100°, alkalisuus 60 mg/1 (CaCC^) ja pH 7,5, ja valmistettiin lisäämällä kaoliinia ja NaHCOj tislattua vettä ja sekoittamalla. Flokkulantin kaatonopeus oli 2,0 mg/1 ja sekoitus suoritettiin 7 minuutissa nopeudella 120 rpm 25 (alussa) ja 30 rpm (3 minuuttia käynnistyksen jälkeen). Flokkien ilmestymisaika, keskimääräinen flokkikoko ja käsitellyn veden turbidisuus olivat seuraavat: r20th The coagulation ability of the flocculant was determined by a vibratory assay. Namely, the flocculant was poured into test water of 100 ° turbidity, 60 mg / l (CaCO3) and pH 7.5, and was prepared by adding kaolin and NaHCO3 distilled water and mixing. The flocculant pour rate was 2.0 mg / L and mixing was performed for 7 minutes at 120 rpm at 25 (beginning) and 30 rpm (3 minutes after start). Flock appearance time, average block size, and turbidity of treated water were as follows: r

Flokkien ilmentymisaika..............................30 (sek)Flock Expression Time .............................. 30 (sec)

Keskimääräinen flokkikoko......................... 2,0-5,0 (mm) ,Average block size ......................... 2.0-5.0 (mm),

Veden turbidisuus..................................... 0,6 (astetta).Water Turbidity ..................................... 0.6 (degrees).

30 15 10518130 15 105181

Siten vahvistettiin, että edellä olevalla menetelmällä valmistetulla flokkulantilla on erinomainen koagulointikyky.Thus, it was confirmed that the flocculant produced by the above method has excellent coagulation ability.

KOE-ESIMERKKI 4 5EXPERIMENTAL EXAMPLE 4 5

Seuraava koe suoritettiin tarkoituksella selventää polymerisoidun piihappoliuoksen erilaisia ominaisuuksia kun alkalimetallin konsentraatiota liuoksessa vaihdellaan.The following experiment was conducted in order to clarify the various properties of the polymerized silica solution as the alkali metal concentration in the solution is varied.

2 kg "luokan 3 vesilasin" vesiliuosta, jonka S1O2 konsentraatio säädettiin 9,0 %:ksi, 10 käsiteltiin poistamalla alkalimetallia sekoittamalla se 3 kg:aan "H-tyyppistä" kationin-vaihtohartsia ja sekoittamalla 5 minuuttia.2 kg of a "grade 3 water glass" aqueous solution, adjusted to a S1O2 concentration of 9.0%, was treated by removing the alkali metal by mixing with 3 kg of "H-type" cation exchange resin and stirring for 5 minutes.

Kationinvaihtohartsin poistamisen jälkeen suodattamalla, saatiin 1,8 kg piihappoliuosta, jonka SiC>2 konsentraatio oli 9,0 % ja Na konsentraatio 0,01 %. Liuos jaettiin 11 15 näytteeksi. Kun oli lisätty eri määriä natriumhydraattia jokaiseen näytteeseen, niin pH, Si02 konsentraatio ja Na konsentraatio määriteltiin. Näytteiden annettiin seistä huoneenlämmössä 20°C niiden geeliytymisajan määrittämiseksi. Kahdeksan näytettä geeliytyi 30 minuutissa ja kolme näytettä ei geeliytynyt 24 tunninkaan jälkeen. Sekä geelit että liuokset, jotka eivät geeliytyneet, saivat seistä vielä 24 tuntia astiassa, jonka lämpötila 20 pidettiin vakiona 60°C. 24 tunnin jälkeen seisomisen alkamisesta lämpötilassa 60°C . havaittiin, että kahdeksan geelinäytettä oli muuttunut nesteeksi ja ne muut kolme liuosnäytettä olivat geeliytyneet. Nesteytyneet näytteet analysoitiin niiden rajaviskositee-tin ja keskimääräisen molekyylipainon määrittämiseksi. Tulokset on esitetty taulukossa 3.After removal of the cation exchange resin by filtration, 1.8 kg of a silica solution with a SiO2 concentration of 9.0% and a Na concentration of 0.01% were obtained. The solution was divided into 11 15 samples. After adding different amounts of sodium hydrate to each sample, pH, SiO 2 concentration and Na concentration were determined. Samples were allowed to stand at room temperature at 20 ° C to determine their gel time. Eight samples gelled within 30 minutes and three samples did not gel after 24 hours. Both gels and non-gelling solutions were allowed to stand for another 24 hours in a vessel maintained at a constant temperature of 60 ° C. After 24 hours of standing at 60 ° C. it was found that eight gel samples had become liquid and the other three solution samples had gelled. The liquefied samples were analyzed to determine their intrinsic viscosity and average molecular weight. The results are shown in Table 3.

25 TAULUKKO 3 16 105181 Näyte S1O2 Na Geeliytymis- Tilanne 24 tun- Rajavisk. Keskimääräi-25 TABLE 3 16 105181 Sample S1O2 Na Gelation Situation 24 Hour Limit. average

No. kon. kon. aika lämpö- nin jälkeen (100 ml/g) ren molekyyli- 5 (%) (%) tilassa 20°C lämpötilassa paino (min.) 60°C (g/mol) 1 8,6 0,041 1 liuos 0,48 640000 2 8,6 0,051 1 liuos 0,42 580000 10 3 8,6 0,062 1 liuos 0,37 500000 4 8,6 0,108 1 liuos 0,23 260000 5 8,6 0,154 10 liuos 0,21 220000 6 8,6 0,185 10 liuos 0,20 200000 7 8,6 0,200 30 liuos 0,18 170000 15 8 8,6 0,291 30 liuos 0,14 90000 9 8,6 0,449 ei geeliyty- geeli tynyt 24 tunnissa 20 10 8,6 0,514 ei geeliyty- geeli nyt 24 tunnissa 11 8,6 0,980 ei geeliyty- geeli 25 nyt 24 tun- . . nissaWell. network. network. time after heat (100 ml / g) molecular weight 5 (%) (%) at 20 ° C weight (min) 60 ° C (g / mol) 1 8.6 0.041 1 solution 0.48 640000 2 8.6 0.051 1 solution 0.42 580000 10 3 8.6 0.062 1 solution 0.37 500000 4 8.6 0.108 1 solution 0.23 260000 5 8.6 0.154 10 solution 0.21 220000 6 8.6 0.185 10 solution 0.20 200000 7 8.6 0.200 30 solution 0.18 170000 15 8 8.6 0.291 30 solution 0.14 90000 9 8.6 0.449 did not gel within 24 hours 20 10 8.6 0.514 did not gel gel now in 24 hours 11 8.6 0.980 no gel in 25 now 24 hours . Nissa

Kuten voidaan nähdä taulukosta 3, havaittiin, että liuoksilla, joiden Na konsentraatio 30 ylittää noin 0,3 %, ei ole sitä ominaisuutta, että ne muuttuu geelistä nesteeksi, mikä on tarpeen tässä keksinnössä.As can be seen in Table 3, it was found that solutions having a Na concentration greater than about 0.3% do not have the property of converting from gel to liquid, which is necessary for the present invention.

* •«* • «

Olisi ymmärrettävä, että vaikkakin esillä olevan keksinnön edullisia suoritusmuotoja on esitetty tässä hyvin yksityiskohtaiseksi, alan ammattihenkilöt voivat tehdä useita 35 modifiointeja, muutoksia ja sovellutuksia ja tässä on tarkoitettu kattamaan kaikki ne modifioinnit, muutokset ja sovellutukset, jotka ovat oheenliitettyjen patenttivaatimusten rajoissa.It should be understood that although the preferred embodiments of the present invention are set forth herein in great detail, numerous modifications, alterations and applications may be made by those skilled in the art and are intended to cover all modifications, alterations and applications within the scope of the appended claims.

Claims (5)

1. Flokkulantti veden käsittelyyn, joka flokkulantti käsittää korkeasti polymeroidun piihapon ja sellaisen metallin vesiliukoisen suolan liuoksen, joka suola kykenee muodos-5 tamaan hydroksidin vedessä, tunnettu siitä, että korkeasti polymeroidun piihapon liuoksen Si02-pitoisuus ei ole pienempi kuin noin 8 %, sen alkalimetallipitoisuus ei ole enemmän kuin noin 0,3 %, jota liuosta on käsitelty alkalimetallien poistamiseksi ja jonka rajaviskositeetti ei ole pienempi kuin noin 0,2 (100 ml/g).A flocculant for treating water comprising a solution of a highly polymerized silica and a water-soluble salt of a metal capable of forming a hydroxide in water, characterized in that the highly polymerized silica solution has a SiO 2 content of not less than about 8%, not more than about 0.3% of the solution treated to remove alkali metals and having an intrinsic viscosity of not less than about 0.2 (100 ml / g). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen flokkulantti veden käsittelyyn, tunnettu siitä, että flokkulantissa metallin veteen liukeneva suola, joka metalli kykenee muodostamaan hydroksidin vedessä, valitaan ryhmästä, johon kuuluu ferrinitraatti, ferrikloridi ja ferrisulfaatti.The flocculant for water treatment according to claim 1, characterized in that the water-soluble salt of the metal, which is capable of forming a hydroxide in water, is selected from the group consisting of ferric nitrate, ferric chloride and ferric sulfate. 3. Menetelmä flokkulantin tuottamiseksi veden käsittelyyn, tunnettu siitä, että se käsittää seuraavat vaiheet: suoritetaan alkalimetallisilikaatin vesiliuokselle ioninvaihtokäsittely alkalimetallin poistamiseksi siten, että alkalimetallipitoisuus vähennetään arvoon enintään 0,3 %, 20 . . polymeroidaan mainittu käsitelty liuos geelimäisen piihappoliuoksen saamiseksi, annetaan geelimäisen piihappoliuoksen seistä riittävän kauan sen muuttumiseksi taas nestemäiseksi liuokseksi, jonka rajaviskositeetti ei ole pienempi kuin noin 0,2 25 (100 ml/g), säädetään mainitun nestemäisen liuoksen SiC>2 pitoisuus arvoon, joka ei ole pienempi t kuin noin 8 %, 30 ja nestemäinen liuos sekoitetaan veteen liukenevaan metallisuolaan, joka metalli kykenee muodostamaan hydroksidin vedessä. 105181A process for producing a flocculant for treating water, characterized in that it comprises the following steps: an ion exchange treatment of an aqueous solution of an alkali metal silicate to reduce the alkali metal content to not more than 0.3%, 20. . polymerizing said treated solution to obtain a gelled silica solution, allowing the gelled silica solution to stand for a sufficient time to convert again to a liquid solution having an intrinsic viscosity of less than about 0.225 (100 mL / g), adjusting the concentration of said liquid solution to less than about 8%, and the liquid solution is mixed with a water-soluble metal salt capable of forming a hydroxide in water. 105181 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä flokkulantin tuottamiseksi veden käsittelyyn, tunnettu siitä, että metallin veteen liukeneva suola, joka metalli kykenee muodostamaan hydroksidin vedessä, valitaan ryhmästä, johon kuuluu ferrinitraatti, ferrikloridi ja ferrosulfaatti.The process for producing a flocculant for treating water according to claim 3, characterized in that the water-soluble salt of the metal, which metal is capable of forming a hydroxide in water, is selected from the group consisting of ferric nitrate, ferric chloride and ferrosulphate. 5 is' 1051815 is' 105181