Как известно, радикальная сополимеризация акриламида с виниловыми мономерами используется для получения сополимеров, которые обладают лучшими потребительскими свойствами по сравнению с полиакриламидом, который является промышленным флокулянтом и используется в самых разных отраслях промышленности.
Предполагалось, что сополимеры АА, содержащие гуанидиновые группы будут обладать не только флоккулирующими, но биоцидными свойствами.
Биоцидную активность определяли по методикам подсчета выросших колоний после обработки воды флокулянтами и методом диффузии в чашке (см. экспериментальную часть).
В результате исследований было выявлено, что полученные сополимеры обладают значительной биоцидной активностью по отношению к кишечной палочке, при этом биоцидная активность повышается с увеличением содержания гуанидинового фрагмента.
Таблица 3.4
| Полимеры и сополимеры | Число колоний, выросших на 1 см3 воды | Качественная оценка биоцидности |
| неудовлетворительная | ||
| хорошая | ||
| хорошая | ||
| удовлетворительная |
Таблица 3.5
| Полимеры и сополимеры* | Диаметр зоны задержки роста (мм) | Качественная оценка биоцидности |
| неудовлетворительная | ||
| отлично | ||
| хорошая | ||
| удовлетворительная |
Как видно из полученных результатов, синтезированные гуанидинсодержащие сополимеры проявляют бактерицидную активность в отношении изученных клеточных структур, причем у сополимеров с большим содержанием гуанидиновых групп наблюдается наиболее выраженная биоцидная активность.
Определение остаточного полимера в очищенной воде
Для очистки воды могут применяться полимеры, не действующие на человека, животных, фауну и флору водоемов, нетоксичные и малотоксичные.
Существенное влияние на токсичность оказывает количество непрореагировавшего мономера и реагентов используемых при синтезе. Токсичность этих веществ значительно превышает токсичность полимеров. Увеличение молекулярной массы и разветвленность полимера, затрудняющие его диффузию, приводят, по некоторым данным, к снижению токсичности.
Полиакриламид практически нетоксичное вещество [3], а акриламид сильнотоксичное вещество, действующее на центральную нервную систему и ткани дыхательных путей. ПДК для акриламида составляет 156 – 280 мг/кг.
В связи с этим перед использованием для очистки воды высокомолекулярные флокулянты следует тщательно очищать от низкомолекулярных фракций. В данной работе полученные полимеры многократно переосаждали из воды в ацетон и очищали методом диализа.
При правильно подобранной дозе очищенного от низкомолекулярных веществ флокулянта и условиях смешения в воде остаются только следы сополимера, который обладает низкой токсичностью по данным исследований с использованием биотестирования на личинках хирономид.
Для определения остаточного сополимера в очищенной воде использовали метод Буркета [84]. Метод основан на добавлении в исследуемую воду суспензии каолина; такое же количество добавляют в стандартные растворы с известным содержанием сополимера. Сопоставляя скорость осаждения или остаточное количество глины в осветленной воде, определяют количество находящегося в ней полимера. Метод позволяет устанавливать содержание высокомолекулярных флокулянтов до 0,001 – 0,002 мг/л.
Данные, полученные этим методом, показали отсутствие в очищенной воде полимера, что свидетельствует о том, что в исследованных условиях сополимеры практически полностью взаимодействуют с коллоидными частицами.
Использование исследованных реагентов для очистки воды, особенно в хозяйственно-питьевом водоснабжении, требует более углубленного изучения токсичности, а также тщательного контроля содержания мономеров.
Таким образом, сочетание в полученных сополимерах высокой бактерицидной активности (за счет содержания гуанидиновых групп) и флоккулирующих свойств позволило нам выявить новые эффективные гуанидинсодержащие биоцидные флокулянты для очистки и обеззараживания воды.
ВЫВОДЫ
Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. В работе впервые исследованы флоккулирующие свойства сополимеров акриламида с метакрилатом гуанидина и выявлена возможность их эффективного использования в процессах очистки и обеззараживания воды;
2. Найдены оптимальные условия применения сополимеров акриламида с метакрилатом гуанидина, обеспечивающие максимальный флоккулирующий эффект;
3. Выявлено, что наиболее выраженными флокуляционными свойствами обладает сополимер акриламида с метакрилатом гуанидина состава 70:30;
4. Изучены процессы флокуляции сополимерами в присутствии органомодифицированного монтмориллонита и обнаружена значительная интенсификация процесса флокуляции;
5. Исследованы кинетические особенности флокуляции дисперсий каолина сополимерами и показано, что они подчиняются классическим закономерностям процесса флокуляции высокомолекулярными полиэлектролитами;
6. Оценены бактерицидные свойства сополимеров и обнаружена их высокая биоцидная активность по отношению к микробиологическим загрязнениям воды, в частности к кишечной палочке.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод. Киев: Вища школа. 1981. 328 с.
2. Небера В.П. Флокуляция минеральных суспензий. М.: Недра. 1983. 288 с.
3. Вейцер Ю.И., Минц Д.М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод. М.: Стройиздат. 1984. 202 с.
4. Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: Свойства. Получение. Применение. М.: Химия. 1987. 208 с.
5. Николаев А.Ф., Охрименко Г.И. Водорастворимые полимеры. Л.: Химия. 1979. 144 с.
6. Абрамова Л.И., Байбурдов Т.А., Григорян Э.П., Зильберман Е.Н., Куренков В.Ф., Мягченков В.А. Полиакриламид. Под. ред. В.Ф. Куренкова. М.: Химия. 1992. 192 с.
7. Яковлев С.В., Мясников И.Н., Потанина В.А., Буков Ю.В., Ляхтеэнмяки Х., Кескинен Т. Водоснаб. и сантехника. 1995. №3. С. 28.
8. Куренков В.Ф. Соросовский образовательный журнал. 1997. №7. С.57-63.
9. Мягченков В.А., Баран А.А., Бектуров Е.А., Булидорова Г.В. Полиакриламидные флокулянты. Казань: Из-во Каз. гос. технол. ун-та. 1998. 288 с.
10. J. Vostrcil, F. Juracka. Commercial organic flocculants. Park (N.Y.). Noyes data corp. 1976. V.7. 173 p.
11. Unno Hajime. Кагаку когё. Chem.Ind. 1984. V.35. No.2. С.171-179.
12. Попов Х.Я. Флокулянты. София: Техника. 1986. 267 с.
13. V.A. Myagchenkov, V.F. Kurenkov. Polym.-Plast.Technol.Eng. 1991. V.30. No.2-3. P.109-135.
14. M.B. Hocking, K.A. Klimchuk, S.J. Lowen. Macrom. Sci.Part C. 1999. Vol.39. No 2. P.177-203.
15. Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. Под ред. Г.И. Николадзе. М.: Изд-во МГУ. 1996. 680 с.
16. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. М.: Наука. 1977. 356 с.
17. Драгинский В.Л., Алексеева Л.П. Водоснабжение и сан. техника. 2000. №5. С.11-14.
18. Герасимов Г.Н. Водоснаб. и сан. техника.. 2001. №3. С.26-31.
19. Гандурина Л.В. Вода и экология. 2001. №2. С.60-75.
20. Линевич С.Н., Игнатенко С.И., Гулевич Е.П., Пасюкова М.А. Водоснаб. и сантехника. 1996. №7. C.16-17.
21. Куренков В.Ф., Снигирев С.В., Чуриков Ф.И. ЖПХ. 2000. Т.73. №8. С.1346-1349.
22. Ярошевская Н.В., Муравьев В.Р., Соскова Т.З. Химия и технология воды. 1997. Т.19. №3. С.308-314.
23. Куренков В.Ф., Чуриков Ф.И., Снигирев С.В. ЖПХ. 1999. Т.72..№5. С.828-831.
24. Куренков В.Ф., Снигирев С.В., Дервоедова Е.А., Чуриков Ф.И. ЖПХ. 1999. Т.72. №11. С.1892-1896.
25. Куренков В.Ф., Чуриков Ф.И., Снигирев С.В. ЖПХ. 1999. Т.72. №9. С.1485-1489.
26. Куренков В.Ф., Ильина И.В., Геркин Р.В., Карнаухов Н.А. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1996. Т.39. №1-2. С.71-73.
27. Куренков В.Ф., Чуриков Ф.И., Снигирев С.В. Вестник Казанского технологического университета. 1998. №2. С.104-108.
28. Куренков В.Ф., Хартан Х.Г., Лобанов Ф.И. ЖПХ. 2001. T.74. №4. С.529-540.
29. Куренков В.Ф., Cнигирев С.В. Флокулирующие свойства полимеров. Казань: Казан. гос. технол. ун-т. 2000. 32 с.
30. Моравец Г. Макромолекулы в растворе. М.: Мир. 1969. 398 с.
31. T.G. Fox, P.J. Flory. J.Fm.Chem.Soc. 1951. V.73. No.5. P.1904-1908.
32. Куренков В.Ф., Снигирев С.В., Ленько О.А., Чуриков Ф.И. Вестник Казанского технологического университета. 1999. №1-2. С.97-101.
33. СанПиН 2.1.4.559. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М.: Госкомсанэпиднадзор. 1996. 112 с.
34. Куренков В.Ф., Снигирёв С.В., Чуриков Ф.И., Рученин А.А., Лобанов Ф.И. ЖПХ. 2001. Т.74. №3. С.435-438.
35. Куренков В.Ф., Нурутдинова Н.С., Чуриков Ф.И., Мягченков В.А. Химия и технология воды. 1991. Т.13. №4. С.309-312.
36. K. Muhle, K. Domash. J. Colloid Polym. Sci. 1980. V.258. №11. P.1296-1298.
37. Михайлов В.А., Бутко А.В., Лысов В.А., Моктар А.А., Самоследов О.А., Ивлев В.С., Боридько В.А. Водоснаб. и сантехника. 1997. №7. С.15-19.
38. Котовская А.И., Белоусова Т.В., Наконечный А.Н. Водоснаб. и сантехника. 1999. №3. С.17-18.
39. Строкач П.П., Кульский Л.А. Практикум по технологии очистки природных вод. Минск: Высшая школа. 1980. 320 с.
40. Брусницына Л.А., Пьянков А.А., Богомазов О.А., Лобанов Ф.И., Хартан Х.Г. Вода и экология. 2000. Т.1. С.40-47.
41. Пальгунов П.П., Ищенко И.Г., Миркис В.И.,Садова Н.И., Благова О.Е. Водоснабжение и сан. техника. 1996. №6. С.4-5.
42. Куренков В.Ф., Гоголашвилли Э.Л., Сайфутдинов Р.Р., Снигирев С.В., Исаков А.А. ЖПХ. 2001. T.74. №9. С.1551-1554.
43. Куренков В.Ф., Гоголашвилли Э.Л., Исаков А.А. Сб. Структура и динамика молекулярных систем. Йошкар-Ола. 2001. № 2. Ч. 2. С. 116-120.
44. Цюрупа Н.Н. Коллоидный журнал. 1964. Т.26. №1. С.117-125.
45. Бектуров Е.А., Бимендина Л.А. Интерполимерные комплексы. Алма-Ата: Наука. 1977. 264 с.
46. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: МГУ. 1990. 324 с.
47. Серышев В.А. Субаквальный диагноз почв. Автореф. дисс.д-ра техн. наук. Новосибирск. 1992. 32 с.
48. Чернышова Н.Н., Свинцова Л.Д., Гиндулина Т. М. Хим. и технол. воды. 1995. Т.17. №6. С.601-608.
49. Апельцина Е.И. Водоснаб. и сан. техника. 1986. №2. С.8-10.
50. Никитин А.М., Курбатов П.В. Водосн. и сан. техника. 1999. №3. С.26-28.
51. Гончарук В.В., Герасименко Н.Г., Соломенцева И.М., Пахарь Т.А. Хим. и технол. воды. 1997. Т.19. №5. С.481-488.
52. Куренков В.Ф., Снигирев С.В., Шишкарева Л.С. ЖПХ. 2000. Т.73. №2. С.257-261.
53. Куренков В.Ф., Снигирев С.В., Когданина Л.С. ЖПХ. 2001. Т.74. №1. С.83-86.
54. Hogg R. Flocculation and dewatering. Int. J.Miner.Process. 2000. Vol.58. P. 223-236.
55. Нагель М.А., Куренков В.Ф., Мягченков В.А. ЖПХ. 1986. Т.59. №7. С. 1579-1584.
56. Буцева Л.Н., Гандурина Л.В., Штондина В.С. Водоснаб. и сан. техника. 1996. №4. С. 8-9.
57. Феофанов Ю.А., Смирнова Л.Ф. Водоснаб. и сан. техника. - 1995. №7. С. 5-6.
58. Буцева Л.Н., Гандурина Л В., Керин А.С., Штондина В.С., Черняк В.Д., Юдин В.Г. Водоснаб. и сантехника. 1998. №8. C. 27-30.
59. Цао Чжун Хуа. Водоснаб. и сан. техника. 1999. №2. C. 37-38.
60. Мясников И.Н., Потанина В.А., Демин Н.И., Леонов Ю.М., Попов В.А. Водоснаб. и сан. Техника. 1999. №1. C. 8-9.
61. Эпоян С.М., Пантелят Г.С. Водоснаб. и сан. техника. 1996. №9. С.22-23.
62. Клейн М.С., Байченко А.А., Иванов Г.В. Материалы Всесоюзной конференции «Коагулянты и флокулянты в очистке природных и сточных вод». 14-17 окт. 1988. Одесса. С. 126-127.
63. Проскурина В.Е., Мягченков В.А. ЖПХ. 1999. Т.72. №10. С. 1704-1708.
64. Гроздова Г.В. Современные тенденции в разработке и развитии использования синтетических полиэлектролитов. – Химическая промышленность за рубежом. – 1981. - №5.
65. Коростелева Е.А., Дымарчук Н.П. Способ получения эффективного полиакриламидного флокулянта. – Журнал прикладной химии. – 1976. –т.49. - № 6.
66. Липатов Ю.С., Сергеева Л.М. Адсорбция полимеров. – Киев: Наукова думка, 1972.
67. Яминский В.В. и др. Коагуляционные контакты в дисперсных системах. – М.: химия, 1982.
68. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 1974.
69. Небера В.П. Флокуляция минеральных суспензий. – М.: Недра, 1983.
70. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М: Физмат, 1959.
71. Баран А.А., Соломенцева И.М. Флокуляция дисперсных систем водорастворимыми полимерами и ее применение в водоочистке. – Химия и технология воды. – 1983. – т.5. – 32.
72. Бектуров Е.А., Бимендина Л.А. Интерполимерные комплексы. – Алма-Ата: Наука, 1977.
73. Вейцер Ю.И. и др. Использование катионных полиэлектролитов для очистки воды от вирусов. Гигиена и санитария. – 1976. – 3.
74. Эпштейн С.И., Пантелят Г.С. К вопросу разрушения хлопьев взвешенных веществ в турбулентном потоке. – В кн.: Вопросы технологии обработки воды промышленного и питьевого водоснабжения. – Киев: Будивельник, 1969.
75. С.Ю. Хаширова, З.Р. Курманова. Полимеры и сополимеры акриламида – эффективные флокулянты для очистки воды. // Сб. науч. тр. молодых ученых. Нальчик. 2006 г. Каб.-Балк. гос. университет. с. 311 – 314.
76. Булидорова Г.В., Мягченков В.А. Кинетические особенности седиментации каолина в присутствии анионного и катионного полиакриламидного флокулянтов // Коллоид, журн. - 1995. - Т.57, N6. -С. 778-782.
77. Булидорова Г.В., Мягченков В.А. Кинетика седиментации каолина при совместном введении флокулянта (катионного полиакриламида) и коагулянта // Коллоид, журн. - 1996. - Т.58, N1. - С.29-34.
78. Gregory J. Turbidity fluctuations in flowing suspentions // J. Colloid and Interface Sci. - 1985. - V.105, N2 - p. 357.
79. Барань Ш. (Баран A.A.), Грегори Д. Флокуляция суспензии каолина катионными полиэлектролитами // Коллоид, журн. - 1996. -Т.58, N1.-С. 13-18.
80. Куренков В.Ф., Чуриков Ф.И., Снегирев СВ. Седиментация суспензии каолина в присутствии частично гидролизованного полиакриламида и А12(804)з. // ЖПХ, 1999 - т. 72, № 5. - С. 828-833.
81. Куренков В.Ф., Шарапова З.Ф., Хайрулин М.Р и др. Влияние молекулярных характеристик натриевой соли 2-акриламидо-2-метилпропан сульфокислоты с N-винилпирролидоном на флокулирующие свойства. // ЖПХ, 1999. - т. 72, № 8. - с. 1374-1379.
82. Куренков В.Ф., Снегирев СВ., Древоедова Е.А, Чуриков Ф.И. Исследование флокулирующих свойств полиакриламидных флокулянтов марки Praestol. // ЖПХ, 1999. - т. 72, № П. - с. 1892-1899.
83. Мягченков В.А, Баран А.А, Бектуров Е.А. и др. Полиакриламидные флокулянты.- Казань.: Казан, гос. тех. ун-т.-1998,-288 с.
84. Burcket H. Die Bestimung von Spuren Polyacrylamid in Wasser, Gas und Wasserflach, 1970, III, 5.