借助两性聚合物处理水中固体颗粒悬浮液的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于处理包含固体颗粒的含水流出物的方法，包括将至少一种通过受控自由基聚合获得的包含至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体的水溶性聚合物添加到该流出物中，所述聚合物具有2‑4.5cps的UL粘度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】借助两性聚合物处理水中固体颗粒悬浮液的方法
本专利技术涉及用于处理水中固体颗粒悬浮液如尾矿(résidusminéraux)的方法。这种方法包括使该水中固体颗粒悬浮液与特定的水溶性聚合物接触的步骤。本专利技术涉及处理包含固体颗粒的含水流出物形式的尾矿。本专利技术的方法使得能够从包含固体颗粒的含水流出物中分离全部或部分的水。这种方法包括将至少一种通过受控自由基聚合获得的水溶性聚合物添加到该流出物中。本专利技术还涉及包含含有处理过的固体颗粒的含水流出物、通过受控自由基聚合获得的水溶性聚合物的组合物。优选地，本专利技术涉及包含含有固体颗粒的含水流出物、至少一种通过受控自由基聚合获得的水溶性聚合物的组合物。
技术介绍
众多采矿提取方法产生包含固体颗粒的含水流出物形式的尾矿。例如，以沥青砂或油砂为原料的烃的生产导致产生这种尾矿。因而，尾矿的管理构成了采矿业的一个主要挑战，特别是从开始油砂开采以来。因而，开采者有义务确定如何以安全且有效的方式去除这些副产品。由于油砂开采的规模大，所面临的挑战更大。一般而言，矿床开采也产生这种尾矿或废料，尤其是在进行矿石提取以生产煤、金刚石、磷酸盐或各种金属如铝、铂、铁、金、铜、银等时。这些尾矿还可能来自矿石加工或来自工业或洗矿过程。尾矿可能为不同的形式，尤其是污泥的形式。通常，其为固体颗粒在水中的悬浮液。通常，来自油砂的尾矿因而由水、粘土、砂和提取过程中产生的残余烃组成。到目前为止，该行业目前的做法是将尾矿泵入大型沉降池中。随后，最重的材料(主要是砂)沉积到底部，而水上升到表面并且可被再循环利用。称为成熟细尾矿(MFT或者maturefinetailings)的中间层通常由70％重量的水和30％重量的细粘土颗粒组成。自然地，成熟细尾矿层可能需要数个世纪才能凝固。矿床开采的不断发展需要建立越来越多的甚至更大型的沉降池。因而，由油砂的物理或化学处理方法产生的矿物污泥以半液体形式储存在露天矿坑、池塘、储坝或堤防中。这些大体积的储存污泥因此会产生真正的危险，尤其是在堤坝破裂的情况下。尤其是，由于技术、环境或法规的要求，今后有必要找到一种加速或提高将成熟细尾矿转化为随后可被恢复的坚固沉积物的效率的方式。矿床开采后的土壤修复已成为环境法规下的强制手段。还需要加速尾矿的处理，尤其通过提高尾矿沉降速度以有效再循环水并且减小尾矿体积来进行。一般而言，存在于矿业含水流出物内的全部或部分的水的分离和再循环构成了矿床开采的基本目标。例如，用于处理包含固体颗粒的含水流出物的方法的基本目标在于提高水分离的收率，特别是为了再循环所分离的水，并且能够容易地操作最终尾矿。这种水分离净收率(NWR或netwaterrelease)的增加是用于处理包含固体颗粒的含水流出物的重要目标。已知晓这些尾矿的物理处理方法，例如离心、过滤、电泳和电凝。另一方面还出现了化学方法。例如已知涉及加入化学产品如硅酸钠、有机絮凝剂、无机凝结剂、氧化剂、还原剂或二氧化碳的方法。还已知使用合成聚合物作为凝结剂或絮凝剂，以将固体与液体分离。然而，这些技术并不能为所遇到的问题提供完全有效的解决方案，特别是从技术、环境或公共秩序的角度。此外，目前使用的聚合物具有剂量极限，超过该极限，相关性能不再增强，甚至可能劣化。因此需要有可用的方法，所述方法使得能够提供针对现有技术方法的全部或部分问题的解决方案。
技术实现思路
因而，本专利技术提供了用于处理包含固体颗粒的含水流出物(effluentaqueux)的方法，包括将至少一种通过受控自由基聚合获得的水溶性聚合物添加到该流出物中，所述聚合物具有2-4.5cps的UL粘度(溶液粘度)。本专利技术还涉及用于处理包含固体颗粒的含水流出物的方法，包括将至少一种通过受控自由基聚合获得的包含至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体的水溶性聚合物添加到该流出物中，所述聚合物具有2-4.5cps的UL粘度。术语“水溶性聚合物”是指下述这样的聚合物：该聚合物借助于搅拌在25℃的温度下以50g/l的浓度溶解在水中时提供不含不溶性颗粒的溶液。受控自由基聚合(PRC)包括诸如以下的技术：碘转移聚合(lodineTransferPolymerization-ITP)，氮氧化物介导聚合(NitroxideMediatedPolymerisation-NMP)，原子转移自由基聚合(AtomTransferRadicalPolymerization-ATRP)，可逆加成断裂链转移聚合(ReversibleAdditionFragmentationChainTransferPolymerization-RAFT)，其包括技术MADIX(MAcromolecularDesignbyInterchangeofXanthates)，利用有机金属化合物的各种聚合变体(有机金属介导自由基聚合(OrganometallicMediatedRadicalPolymerization)-OMRP)，杂原子化合物控制的自由基聚合(有机杂原子介导自由基聚合(OrganoHeteroatom-mediatedRadicalPolymerization)-OHRP)。优选地，该受控自由基聚合是通过可逆加成断裂的链转移的聚合，RAFT(可逆加成断裂链转移聚合)。所有这些技术均基于在休眠物种和活性物种(不断增长的巨自由基)之间建立的可逆平衡，如图10所示。这种活化-失活过程允许链以相同的速度增长，直到单体完全消耗，从而可以控制聚合物的分子量并且由此获得窄的分子量分布。这也可以使组成的异质性最小化。增长的链的可逆失活可归因于不可逆终止反应的最小化。绝大多数聚合物链保持休眠状态，因此是可反应的。因此可以将链端官能化以引发其他聚合模式或进行链增长。这是获得高分子量、受控结构和组成的关键。该受控自由基聚合因而呈现出以下的独特方面：1.聚合物链的数目在整个反应过程中是固定的；2.聚合物链均以相同的速度增长，这导致：-分子量线性增加；-分子量的窄分布；3.平均分子量由单体/前体摩尔比控制。由于自由基链的再活化速率与链增长(propagation)速率相比是非常高的，因此受控性质更加显著。不过，在某些情况下，自由基链的再活化速率低于或等于增长速率。在这些情况下，上述条件1和2没有得到遵守，因此无法控制分子量。优选地，受控自由基聚合利用式(I)的控制剂来进行：其中-Z＝O、S或N；-R1和R2是相同或不同的，表示：ο基团(i)：任选被取代的烷基、酰基、烯基或炔基，或ο碳环(ii)，其是饱和或不饱和的，任选被取代的或芳族的，或ο杂环(iii)，其是饱和或不饱和的，任选被取代的或芳族的，这些基团和环(i)、(ii)和(iii)可以被以下基团取代：取代的芳族基团；或以下基团：烷氧基羰基或芳氧基羰基(-COOR)、羧基(-COOH)、酰氧基(-O2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.处理包含固体颗粒的含水流出物的方法，包括将至少一种通过受控自由基聚合获得的包含至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体的水溶性聚合物添加到该流出物中，所述聚合物具有2-4.5cps的UL粘度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181220 FR FR18735191.处理包含固体颗粒的含水流出物的方法，包括将至少一种通过受控自由基聚合获得的包含至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体的水溶性聚合物添加到该流出物中，所述聚合物具有2-4.5cps的UL粘度。


2.根据权利要求1的方法，对于其来说，该受控自由基聚合是通过可逆加成断裂的链转移的聚合，RAFT(可逆加成断裂链转移聚合)。


3.根据权利要求2的方法，对于其来说，该受控自由基聚合利用式(I)的控制剂来进行：



其中
-Z＝O、S或N；
-R1和R2是相同或不同的，表示：
基团(i)：任选被取代的线性或支化的烷基、酰基、烯基或炔基，或
碳环(ii)，其是饱和或不饱和的，任选被取代的或芳族的，或
杂环(iii)，其是饱和或不饱和的，任选被取代的或芳族的，这些基团和环(i)、(ii)和(iii)可以被以下基团取代：取代的芳族基团；或以下基团：烷氧基羰基或芳氧基羰基(-COOR)、羧基(-COOH)、酰氧基(-O2CR)、氨基甲酰基(-CONR2)、氰基(-CN)、烷基羰基、烷基芳基羰基、芳基羰基、芳基烷基羰基、苯二甲酰亚胺基、马来酰亚胺基、琥珀酰亚胺基、脒基、胍基、羟基(-OH)、氨基(-NR2)、卤素、烯丙基、环氧基、烷氧基(-OR)、S-烷基、S-芳基；具有亲水性或离子性质的基团，例如羧酸的碱金属盐、磺酸的碱金属盐、聚环氧烷链(聚环氧乙烷POE、聚环氧丙烷POP)、阳离子取代基(季铵盐)，
R表示烷基或芳基。


4.根据前述权利要求中任一项的方法，对于其来说，该受控自由基聚合利用式(I)的控制剂来进行：



其中
-Z＝O、S或N；
-R1和R2是相同或不同的，表示：
基团(i)：任选被取代的包含1-20个碳、优选1-10个碳的线性或支化烷基，任选被取代的包含1-20个碳、优选1-10个碳的线性或支化酰基，任选被取代的包含2-20个碳、优选2-10个碳的线性或支化烯基，或任选被取代的包含2-20个碳、优选2-10个碳的线性或支化炔基，或
碳环(ii)，其是饱和或不饱和的，任选被取代的或芳族的，包含4-7个碳、优选5-6个碳，或
杂环(iii)，其是饱和或不饱和的，任选被取代的或芳族的，包含1、2或3个选自O、N或S的杂原子和3-6个碳、优选4-5个碳，
这些基团和环(i)、(ii)和(iii)可以被以下基团取代：取代的芳族基团；或以下基团：烷氧基羰基或芳氧基羰基(-COOR)、羧基(-COOH)、酰氧基(-O2CR)、氨基甲酰基(-CONR2)、氰基(-CN)、烷基羰基、烷基芳基羰基、芳基羰基、芳基烷基羰基、苯二甲酰亚胺基、马来酰亚胺基、琥珀酰亚胺基、脒基、胍基、羟基(-OH)、氨基(-NR2)、卤素、烯丙基、环氧基、烷氧基(-OR)、S-烷基、S-芳基；具有亲水性或离子性质的基团，例如羧酸的碱金属盐、磺酸的碱金属盐、聚环氧烷链(聚环氧乙烷POE、聚环氧丙烷POP)、阳离子取代基(季铵盐)，
R表示包含1-20个碳、优选1-10个碳的线性或支化烷基，或包含6-10个碳原子的芳基。


5.根据权利要求4的方法，对于其来说，在式(I)中Z＝O。


6.根据权利要求5的方法，对于其来说，在式(I)中
-R1和R2是相同或不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·蒂左提，E·里德，C·法维罗，N·加亚尔，
申请(专利权)人：SPCM股份公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR