UA43899C2 - Спосіб вилучення забруднення з матеріалу - Google Patents

Abstract

Запропоновано спосіб вилучення забруднень з матеріалу, що містить воду, шляхом контакту форполімеру, що містить ізоціанат, з матеріалами, забезпечення взаємодії форполімеру з водою з утворенням еластичної піни та вилучення отриманої піни з матеріалу.

Description

Цей винахід відноситься до способу вилучення забруднення з матеріалу з використанням означеного полімера.

В патенті ЕР 1170959 та 05 3869385 описуються розпиляємі рецептури, які призначені для отримування пінополіуретана на воді або піску для вилучення нафти.

Патент ОЕ 3315596 розглядає використання поліуретанових форполімерів, отриманих з поліефірполіолів, які містять 70 - 9590мас. етиленоксидних ланок, та поліїзоціанатів, як флоккулянтів для очищення води, яка містить промислові відходи. Флоккуліровані відходи осаджуються і тому виявляються важкими для вилучення.

Використовуються два форполімера, які мають МСО-число 795мас., які були отримані з поліола, який містить етиленоксидні та пропиленоксидні ланки у масовому співвідношенні 75 : 25 та який має номінальну функціональність З та молекулярну масу 4000, причому один форполімер був отриманий з толуолдиізоціаната, а другий із суміші 50 : 50 по масі 2,4-дифенілметандиізоціаната та 4,4-дифенілметандиізоціаната. Кількісті використовуємого форполімера є невеликими.

Патент ЕР-415127 також розглядає використання форполімерів як флоккулянтів.

Патент ЕР-370349 розглядає використання форполімера з кінцевою ізоціанатною групою для вилучення вуглеводнів, зокрема, нафти, при отриманні геля. Вилучення гелю є утрудненим, так як його міцність є відносно низькою. Патент ЕР-370349 розглядає використання форполімера, що має МСО-число 4,29омас., який утворюється з толуолдиізоціаната та поліефірполіола, що містить біля 29омас. пропиленоксидних ланок. Крім того, описано, що форполімер може бути змішаний з водою до того, як форполімер приводиться до контакту з нафтою.

В прикладах форполімер з'єднується з водою та ретельно змішується на протязі 25сек. раніше, ніж він змішується з нафтою. Вважається, що таке попереднє змішування з водою проводиться для того, щоб досягнуто деякої ступені попередньої взаємодії форполімера та води: без такого великого часу змішування, яке у польових умовах було б непрактично великим, утворюються тільки крихти, які не регенеруються.

Одночасно заявка, яка розглядається, РСТ/ЕР 95/01517 пропонує використання форполімера, отриманого з 4,4-дифенілметандиізоціаната та поліола, що має вміст оксиетилена 50 - 859омас., для вилучення нафтових розливів з води. Крім того, розглядається, що форполімер може бути приведений у контакт з нафтою/водою у вигляді піни, яка утворюється при додаванні води до форполімеру. Нами несподівано знайдено, що спосіб вилучення нафти з води при використанні такого форполімера може бути додатково покращений шляхом додання деякої кількості води до цього форполімера за деяку мить до того, як форполімер приводиться у контакт з нафтою/водою. Використання води знижує в'язкість форполімера та змінює поверхневий натяг до такої ступені, що стає легше наносити форполімер на нафту/воду: утворюються адекватні зразки (малі краплі), що розпиляються, особливо, коли використовується розпилюючий пістолет, в якому змішуються форполімер та вода, та може бути достатньо висока витрата форполімера з такого розпилюючого пістолета; без цієї води витрати є низькими, та форполімер витікає з сопла пістолета у вигляді струміня. Далі показано, що еластична піна, яка утворюється після того, як суміш форполімер/вода з'єднується з нафтою/водою, та яка містить нафту, здатна утримувати нафту дуже добре після того, як піна вилучається з водної поверхні. В зв'язку з тим, що вода додається до форполімера тільки за деяку мить до того, як форполімер приводиться в контакт з нафтою/водою, будь-яка помітна реакція не зчиняється, зокрема, коли вода застосовується при температурі 5 - 3570

Отже, цей винахід стосується способу вилучення забруднення з матеріалу у присутності води шляхом контакту форполімеру, що містить ізоціанат, з матеріалами, забезпечення взаємодії форполімеру, щонайменше, з частиною води з утворенням еластичної піни та видалення утвореної піни із потрібного матеріалу, причому форполімер мас МСО-число 2 - 1095мас та, краще, 5 - 1095мас. та є продуктом реакції, отриманим взаємодією надлишкової кількості поліметиленполіфеніленполіззоціаната, що містить не менше 2595мас., 4,4-дифеніл метандиізоціаната чи його рідкого похідного, поліефірполіолом, що має середню номінальну гідроксильну функціональність від 2 до 4, середньочислену гідроксильну вагу від 500 до 3000 та вміст оксиетилена не менше 509омас., причому кількість використовуємого форполімера складає 5 - 200мас. ч. на 100мас. ч. непотрібного матеріалу, що характеризується тим, що форполімер змішується з 2 - 100, та краще, 5 - 5Омас. ч. води на мас. ч. форполімера, краще, найбільше за 20сек., краще, щонайбільше за 10сек. та найкраще, найбільше за 5сек. до того, як він приводиться у контакт з матеріалами. Змішування 2 - 100Омас. ч. води та їмас, ч. форполімера може здійснуватись відомими у техніці способами. Форполімер може додаватись до води, чи вода може додаватись до форполімеру, необов'язково, з подальшим змішуванням раніше, ніж форполімер приводиться у контакт з матеріалами. Найкраще, може використовуватись пристрій, який здатний розпилювати краплі на поверхню, подібно розпилюючому пістолету, який (пристрій) з'єднаний з подачею води та подачею форполімера, які з'єднуються в одну подачу перед соплом пристрою.

Несподівано було встановлено, що великі кількості води, витриманої при температурі навколишньої середи (5 - 3572), уповільнюють реакцію з форполімером на протязі достаньо довгого періоду, що дозволяє використовувати воду як агент, що знижує в'язкість поліїізоціанатного форполімера.

Крім того, цей винахід стосується застосування води як агента, що знижує в'язкість форполімера, що має

МСО-число 2 - 1095 мас. та є продуктом реакції отриманим взаємодією надлишкової кількості поліметиленполіфеніленполіїзоціаната, що містить не менше 2590омас. 4,4-дифенілметандиізоціаната чи його рідкого похідного, з поліефірполіолом, що має середню номінальну гідроксильну функціональність від 2 до 4, середньочислену гідроксильну еквівалентну вагу від 500 до 3000 та вміст оксиетилена не менше 5055мабс., причому вода використовується у кількості від 2 до 10Омас. ч на 1мас, ч. форполімера.

Незважаючи на те, що інші, ніж вода матеріали можуть бути використані разом з форполімером, в способі згідно цього винаходу краще використовувати форполімер без додаткового матеріала.

Забруднювачем у контексті цієй заявки є матеріал, який знаходиться у контакті з іншим матеріалом - і який тому вилучається чи відділяється від зазначеного потрібного матеріалу.

Матеріалом (потрібним) є матеріал, з якого вилучається чи від якого відділяється забруднювач.

Комбінаціями забруднювача матерілу є, наприклад, нафта/вода, чорнила/вода, нафта/пісок (береговий), нафта/каміння, інші нафтопродукти/вода та промислові відходи/вода.

Зокрема, спосіб використовується для вилучення нафти чи других водонерозчинних вуглеводнів з води.

Кількість використовуємого форполімеру може знаходитись у межах від 5 до 200, краще, від 10 до 100, найкраще, від 20 до д8Омас. ч. на 100мас. ч. забруднення. На практиці кількість забруднення може бути розрахунковим. Якщо кількість розрахована занадто низькою, спосіб може повторюватись, а якщо кількість була розрахована занадто високою, утворюється деяка додаткова кількість піни.

Суміш форполімер/(вода може бути приведена у контакт з матеріалами будь-яким відомим способом, наприклад, розпилюванням, виливанням та збиванням. Якщо бажано, форполімер може змішуватись з матеріалами. Найкраще, забезпечується взаємодія форполімера в умовах навколишньою середовища. Спосіб навіть може використовуватись при низькій температурі навколишнього середовища до тих пір, поки присутня достатня кількість рідини - води. Форполімер реагує з частиною води з утворенням еластичної піни. В основному реакція завершується на протязі 1 - 15хв. Отримана піна містить забруднення: він включається, абсорбується та/чи адсорбується. Еластична піна потім вилучається з потрібного матеріалу будь-яким відомим способом. Вона може бути відібрана чи вилучена з потрібного матеріала і потім висушена та розрізана на невеликі кусочки та/чи спресована. Зібрана піна, найкраще, після сушки може бути використана для вилучення енергії.

Поліїзоціанат, що використовується для отримання форполімера, меже бути обраний з поліметиленполіфеніленполіїзоціанатів, що містять не менше 25, краще, не менше 50, та, найкраще, не менше 859омас. 4,4-дифенілметандиізоціаната (4,4-МДІ) чи його рідкого похідного. Краще, поліїзоціанат має ізоціанатну функціональність від 2,0 до 3, найкраще від 2,0 до 2,3, ще найкраще, під 2,0 до 2.1.

В контексті цього винаходу термін «поліметиленполіфеніленполіїзоціанати» містить дифенілметандиізоціанати та їх олігоміри відомі у техніці як неочищенній чи полімерний МДІ, що має ізоціанатну функціональність більшу 2.

Поліїзоціанат може складатися, в основному, з чистого 4,4 дифенілметандиізоціаната чи сумішей цього диізоціаната з іншими ізомерами дифенілметандиізоціаната, наприклад, 2,4-ізомера, необов'язково, у сполученні з 2,2-ізомером. Поліззоціанатом також може бути МДі-похідне, похідна такого поліїзоціаната, що містить не менше 2590мас., краще, не менеше 509омас., та, найкраще, не менше 8595мас. 4,4-дифенілметандиізоціаната. Похідні

МДІ добре відомі у техніці і для використання у відповідності з винаходом, зокрема, містять рідкі продукти, отримані при введенні уретонімінних та/чи карбоїїмідних груп у зазначені поліїзоціанати, причому такий карбоїмід та/чи уретонімінмодифікований поліїзоціанат, краще, має МСО-число не менше 2595мас., та/чи при взаємодії такого поліїзоціаната з одним чи більше поліолів, що мають гідроксильну функціональність 2 - 6 та молекулярну масу 62 - 1000, так, що отримується модифікований поліїзоціанат, краще такий, що має МСО-число не менше 2590мас. Поліїзоціанат може містити незначні кількості поліметиленполіфеніленполіїзоціанатів, що мають ізоціанатну функціональність більшу 2, ця кількість, переважно, є такою, що ізоціанатна функціональність всього поліїізоціаната складає 2,0 - 2,5, краще 2,0 - 2,3, найкраще, 2,0 - 2.1.

Поліол, використовугмий для отримання форполімера, перважно, має середню номінальну гідроксильну функціональність 2 - 4, та найкраще, 2,5 - 3,5, середньочисленну гідроксильну еквивалентну вагу 1000 - 3000 та вміст оксиетилена від 50 до 8505мас.

Поліефірполіоли, що використовуються для отримання форполімера, містять продукти, отримані полімерізацією етиленоксида, необов'язково, разом з іншим циклічним оксидом, подібним тетрагідрофурану, бутиленоксиду та, краще, пропіленоксиду, її присутності поліфункціональних ініціаторів. Відповідні сполучення- ініціатори містять множину активних водневих атомів та включають воду, бутандіол, етиленгліколь, пропіленгліколь, діетиленгліколь, триетиленгліколь, дипропіленгліколь, етаноламін, диетаноламін, триетаноламін, толуолдіамін, диетилтолуолдіамін, феніламін, дифенілметандіамін, етилендіамін, циклогесандіамін, циклогесандиметанол, резорцин, бісфенол А, гліцерин, триметилпропан, 1,2,6-гексантриол пентаеритрит. Можуть бути використані суміші ініціаторів.

Поліол може бути отриманий при одночасному чи послідовному доданні етиленоксида та іншого циклічного оксида до ініціатора. Послідовне додання може проводитись у будь-якій послідовності. Послідовне додання дає поліоли так званого блоксополімерного типу. Одночасне додання дає поліоли так званого статистичного типу.

Найкращими є статистичні поліоксиетиленполіоксипропіленполіоли, що мають вміст оксиетилена від 50 до 859омас.

Для того, щоб отримати поліол, що має найбільшу перевагу, який має середню номінальну гідроксильну функціональність від 2,5 до 3,5, може бути використаний поліол, що має номінальну гідроксильну функціональність З, чи суміш поліолів, з яких кожен може мати іншу середню номінальну гідроксильну функціональність, при умові, що суміш знаходиться в інтервалі функціональностей 2,5 - 3,5.

Термін «середня номінальна гідроксильна функціональність» використовується тут для зазначення середньої функціональності (число гідроксильних груп на молекулу) поліола при припущенні, що середня функціональність поліоксиалкіленполіолів, присутніх у ньому, є ідентичною середній функціональності (число активних водневих атомів на молекулу) ініціатора(-ів), використаного для їх отримання, хоча на практиці вона часто буває дещо меншою з-за деякої кінцевої ненасиченості. Термін «середня» має відношення до середньочисленого в цьому описі.

Форполімер отримують традиційно взаємодією поліїзоціаната та поліола у відповідних кількостях так, щоб отримати МСО-число 2 - 1095мас., краще, 5 - 1090омас. при температурі, краще, між 40 та 100"С. Отримані таким чином форполімери є рідинами в умовах навколишнього середовища. Поліїзоціанати, поліоли,форполімери та шляхи їх отримання є відомими як такі, дивись, наприклад, патент ЕР-547765.

Цей винахід іллюструється такими прикладами.

Приклад 1.

Форполімер отримують взаємодією ЗОмас. ч. 4,4-МДІ та 7Омас.ч. етиленоксидпропіленоксидполіола, що має молекулярну масу 4000, номінальну функціональність З та вміст етиленоксида 7595 мас. (статистичний). МСО- число форполімера - 7 мас. (форполімер 1)

Пластикову чашку ємкістю Тл завантажують 120мл води, потім 40г використаного моторного масла. В цю чашку добавляють 400г води та 20г форполімера 1, після чого вміст перемішують на протязі 5сек. Потім вміст посудини ретельно перемішують, забезпечуючи проходження реакції. Через 5хв зв'язана еластична піна видаляється з поверхні води, причому у ній міститься все масло. Масло утримується піною більше 1 дня після видалення піни з поверхні води.

Порівняльний приклад 2.

Контейнер, що має діаметр 170см, заповнюють водою (висота рівня води від дна контейнера дорівнює 40см). 1Тл старого моторного масла виливають у воду та воно розподіляється по поверхні. Потім З00г форполімера 1 додають за допомогою розпилюючого пістолета з повітряною насадкою. Розміри пістолета є такими: довжина - 12см та діаметр - 7мм, сопло знаходиться на відстані 1м від масляної поверхні. Максимально досягаєма витрата форполімера дорівнює 150г/хв (тиск пістолета дорівнює 800кПа абс.). Форполімер виходить із сопла у вигляді струміню. Забезпечується взаємодія форполімера на протязі 10хв. Частиною форполімера, що осіла на дні контейнера, утворюються крихти при вспінюванні. Частину еластичної піни видаляють з поверхні, в цій піні міститься менше 2/3 масла.

Приклад 3.

Повторюється приклад 2 з тією умовою, що воду та форполімер 1 змішують у співвідношенні 20 : 1 по масі на вході в пістолет (та у 12см від сопла) Суміш форполімер/вода виходить з сопла у вигляді розпилу мілких крапель.

Витрата дорівнює 21л/хв. Розпилення проводять на протязі приміром 30 сек. при тиску 60 кПа абс. Може бути розраховано, що час між змішуванням форполімера та води та контактуванням цієї суміші з маслом/водою дорівнює приміром 0,1сек. Зв'язана еластична піна, що містить все масло, видаляється. Наявність крихт на дні не спостерігається. Масло утримується піною більше 1 дня.

Приклад 4.

Повторюється приклад З з тією умовою, що сопло пістолета є простим (без повітряного наконечника).

Результати є аналогічними.

Claims (12)

1. Спосіб вилучення забруднення з бажаного матеріалу у присутності води шляхом контакту форполімеру, що містить ізоціанат, з матеріалами, забезпечення взаємодії форполімеру, щонайменше, з частиною води з утворенням еластичної піни та вилучення отриманої піни з бажаного матеріалу, причому форполімер має МСО- число 2-10 95 мас. та є продуктом реакції отриманим взаємодією надлишкової кількості поліметиленполіфеніленполіїзоціанату, що містить не менше 25 95 мас. 4,4"-дифенілметандіїзоціанату або його рідкого похідного, з поліефірполіолом, що має середню номінальну гідроксильну функціональність від 2 до 4, середньочисельна гідроксильна еквівалентна вага від 500 до 3000 та вміст оксіетилену не менше 50 95 мас., причому кількість форполімеру, який використовується, складає 5-200 мас. ч. на 100 мас. ч. забруднювача, який відрізняється тим, що форполімер змішується з 2-100 мас. ч. води на 1 мас. ч. форполімеру як найбільше за 20 сек. до приведення його у контакт з забрудненим матеріалом.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що кількість форполімеру складає 10-100 мас. ч. на 100 мас. ч. забруднення.

З. Спосіб за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що поліїзоціанат містить не менше 85 95 мас. 4,4- дифенілметандіїзоціанату або його рідкого похідного.

4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що поліол має вміст оксіетилену від 50 до 85 95 мас.

5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що поліолом є статистичний поліоксіетиленполіоксипропіленполіол.

6. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що вода контактує з форполімером як найбільше за 5 сек. до того, як форполімер приводиться у контакт з забрудненим матеріалом, у кількості 5-50 мас. ч. води на 1 мас. ч. форполімеру.

7. Спосіб за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що МСО-число форполімеру складає 5-10 95 мас.

8. Застосування води як агента, що знижує в'язкість форполімеру, який має МСО-число 2-10 905 мас. та який є продуктом реакції, отриманим взаємодією надмірної кількості поліметиленполіфеніленполіїзоціанату, що містить не менше 25 95 мас. 4,4"-дифенілметандіїзоціанату або його рідкого похідного з поліефірполіолом, що має середню номінальну гідроксильну функціональність від 2 до 4, середньочисельну гідроксильну еквівалентну вагу від 500 до 3000 та вміст оксіетилену не менше 50 95 мас., причому вода використовується в кількості 2-100 мас.ч. на 1 мас.ч. форполімеру.

9. Застосування за п. 8, яке відрізняється тим, що полізоціанат містить не менше 85 95 мас. 4,4- дифенілметандіїзоціанату або його рідкого похідного.

10. Застосування за будь-яким з пп. 8 та 9, яке відрізняється тим, що має вміст оксіетилену від 50 до 85 9о мас.

11. Застосування за будь-яким з пп. 8-10, яке відрізняється тим, що поліолом є статистичний поліоксіетиленполіоксипропіленполіол.

12. Застосування за будь-яким з пп.8-11, яке відрізняється тим, що МСО-число форполімеру складає 5-10 95 мас.