Исследование закономерностей разделения дисперсий с использованием смесей катионных полиэлектролитов и полимер-коллоидных комплексов

Коды ГРНТИ: 31.15.31, 31.15.37, 31.25.15

Руководитель направления: Новаков Иван Александрович, академик РАН, профессор, доктор химических наук, президент ВолгГТУ

Фундаментальные разработки

а) Разработка основ использования бинарных смесей катионных полиэлектролитов в процессах флокуляции и очистки воды от взвешенных примесей.

Установлены особенности формирования флокул и осадков с использованием бинарных смесей катионных полиэлектролитов на основе поли-1,2-диметил-5-винилпиридинийметилсульфата и поли-диметиламино-этилметакрилата при разделении модельных дисперсий и в процессах очистки сточных. Выявлено влияние природы полиэлектролитов состава и концентрации бинарных смесей катионных полиэлектролитов на их флоккулирующую активность.

Обнаружен эффект формирования флокул с повышенной плотностью и прочностью при использовании катионных полиэлектролитов, склонных к межмолекулярным гидрофобным взаимодействиям. Показана возможность интенсификации процессов осаждения и фильтрования дисперсной фазы за счет образования плотных флокул, устойчивых к разрушению при перемешивании и к деформации на стадии уплотнения осадка.

Особенности флокулирующего действия бинарных смесей полиэлектролитов сопоставлены с поведением макромолекул в растворах. Высказано предположение о существенной роли внутри- и межмолекулярных гидрофобных взаимодействий в процессе формирования структуры флокул. В случае использования бинарных смесей катионных полиэлектролитов установлено существование взаимосвязи между термодинамической совместимостью компонентов в растворе и условиями эффективного флокулообразования.

Наряду с исследованиями закономерностей флокуляции модельных дисперсий, проводятся опытно-промышленные испытания по использованию бинарных смесей на основе поли-1,2-диметил-5-винилпиридинийметилсульфата и поли-диметиламиноэтилметакрилата в процессах обезвоживания осадков активного ила.

б) Исследование взаимодействий высокомолекулярных ПЭ и мицеллообразующих ПАВ.

Полиэлектролиты, содержащие гидрофильные и гидрофобные фрагменты, в последние годы являются объектом многочисленных исследований. Такие полимеры относятся к классу амфифильных полиэлектролитов, особенности структуры и гидродинамических свойств которых определяются ассоциацией неполярных групп. Эффективным подходом к получению амфифильных полиэлектролитов является синтез поликомплексов. Последние представляют собой самоорганизующиеся системы с переменным гидрофильно-лиофобным балансом, который можно легко регулировать изменением состава комплекса. Характерной особенностью поликомплексов является наличие мицелл поверхностно-активного вещества в объеме макромолекулярного клубка, имеющих различную молекулярную организацию (сферы, ламели).

Возможность регулирования гидрофильно-лиофобного баланса поликомплексов позволяет применять их в качестве высокоэффективных флокулянтов селективного действия по отношению к дисперсным системам, содержащим эмульгированные органические вещества, структурообразователей и стабилизаторов коллоидных дисперсий, ионообменных материалов селективного действия. Поиск стехиометричных (нерастворимых в водных и вводно-солевых средах) комплексов, способных растворяться в органических средах, открывает возможности их применения в качестве модификаторов свойств технических жидкостей, для оптимизации реологических свойств углеводородных сред.