Оптимизация условий флокуляции суспензий каолина с помощью сополимера [(3-метакрилоиламино)пропил]триметиламмония хлорида и диметилакриламида
DOI:
https://doi.org/10.18321/cpc24(2)247-255Ключевые слова:
флокуляция, полимерные флокулянты, суспензия каолина, очистка воды, дзета-потенциал, нейтрализация заряда, мостичный механизмАннотация
Изучено флокулирующее действие образцов сополимера [(3-метакрилоиламино)пропил]триметиламмония хлорида и диметилакриламида (ТМАПМАХ-ДМАА) при их различных мольных соотношениях на суспензию каолина. Изменение концентрации флокулянта от 0,01 г/л до 0,24 г/л показало, что наиболее эффективной является концентрация 0,04 г/л, при концентрации менее 0,04 г/л сополимер оказывает стабилизирующее действие на суспензию каолина. При исследовании влияния рН среды на флокуляцию установлено, что максимальная степень осветления суспензии каолина достигается в интервале рН 5,0-7,0. Это обосновано нейтрализующим действием аммониевых групп [(3-метакрилоиламино)пропил]триметиламмония хлорида на ≡SiO– группы частиц каолина. Методом электрофореза показано, что хотя частицы каолина и имеют отрицательный заряд в интервале рН от 3,0 до 9,0, в кислой среде значения отрицательного ζ-потенциала снижаются. Оптимальными для флокуляции являются образцы сополимера с мольным соотношением ТМАПМАХ:ДМАА 50:50 и 60:40, обеспечивающие наличие достаточного количества катионных групп для нейтрализации отрицательного заряда частиц каолина. Показана взаимосвязь между значением ζ-потенциала частиц каолина и эффективностью флокуляции. Обоснована роль нейтрализационного и «мостичного» механизмов флокуляции при осаждении частиц каолина с помощью сополимера ТМАПМАХ-ДМАА.
Библиографические ссылки
(1) U. Pathak, P. Das, P. Banerjee, S. Datta. Treatment of wastewater from a dairy industry using rice husk as adsorbent: Treatment efficiency, isotherm, thermodynamics, and kinetics modelling. Journal of Thermodynamics (2016) 1-7. Crossref
(2) A.A. Tokareva, A.V. Krylov, A.M. Bondareva, T.A. Chebotareva, P.V. Zheglaty. Integrated approaches to the treatment of highly polluted wastewater. Chemical Safety Science (2023) 81-92 (in Russ.). Crossref
(3) R.K. Dwari, S.I. Angadi, S.K. Tripathy. Studies on flocculation characteristics of chromite’s ore process tailing: Effect of flocculants ionicity and molecular mass. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 537 (2018) 467-477. Crossref
(4) A. Moud. Rheology and microscopy analysis of polymer–surfactant complexes. Colloid and Polymer Science 300 (2022) 733-762. Crossref
(5) Wen-Yuan Sun, Hongbo Zeng, Tian Tang. Mechanisms for clay-polymer interactions in the treatment of mature fine tailings: A review. Petroleum Science 21 (2024) 4427-4445. Crossref
(6) Pan Hu, Jie Ren, Xinyu Hu, Hu Yang. Comparison of two starch-based flocculants with polyacrylamide for the simultaneous removal of phosphorus and turbidity from simulated and actual wastewater samples in combination with FeCl3. International Journal of Biological Macromolecules (2021) 223-232. Crossref
(7) R.K. Dwari, B.K. Mishra. Evaluation of flocculation characteristics of kaolinite dispersion system using guar gum: A green flocculant. International Journal of Mining Science and Technology 29 (2019) 745-755. Crossref
(8) M. Konduri, P. Fatehi. Influence of pH and ionic strength on flocculation of clay suspensions with cationic xylan copolymer. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 530 (2017) 20-32. Crossref
(9) B. Bolto, J. Gregory. Organic polyelectrolytes in water treatment. Water Research 41 (2007) 2301-2324. Crossref
(10) V. Vajihinejad, S. Gumfekar, B. Bazoubandi, Z. Rostami Najafabadi, J. Soares. Water Soluble Polymer Flocculants: Synthesis, Characterization, and Performance Assessment. Macromolecular Materials and Engineering 304 (2019) 1800526. Crossref
(11) A. Hasan, P. Fatehi. Flocculation of kaolin particles with cationic lignin polymers. Scientific Reports 9 (2019) 2672. Crossref
(12) M. Bahniuk, F. Alidina, X. Tan, L. Unsworth. The last 25 years of research on bioflocculants for kaolin flocculation with recent trends and technical challenges for the future. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 10 (2022) 1048755. Crossref
(13) J. Wang, X. Kang, C. Peng. Modelling and experimental investigation on the settling rate of kaolinite particles in non-ideal sedimentation stage under constant gravity. Materials 13 (2020) 3785. Crossref
(14) L. Besra, D. Sengupta, S. Soy, P. Ay. Influence of polymer adsorption and conformation on flocculation and dewatering of kaolin suspension. Separation and Purification Technology 37 (2004) 231-246. Crossref
(15) R. Greenwood, B. Lapčíkova, M. Surýnek, K. Waters, et al. The zeta potential of kaolin suspensions measured by electrophoresis and electroacoustics. Chemical Papers 61 (2007) 83-92. Crossref
(16) X. Sun, Y. Wang, Q. Guo, Z. Ouyang, C. Xu, et al. Investigating the Impact of Polymers on Clay Flocculation and Residual Oil Behaviour Using a 2.5D Model. Polymers 2024, 16, 3494. Crossref
(17) Sh.A. Muzdybaeva, K.B. Musabekov, D.M.-K. Ibraimova, Zh.B. Ospanova, N.K. Nokerbekova, et al. Combined sorption-flocculation treatment of aqueous heavy metal ions using clay minerals and polymeric flocculants: Theoretical modelling and experimental validation. Colloid and Interface Science Communications. 72 (2026) 100886. Crossref
(18) V.E. Proskurina, Yu.G. Galyametdinov. Synthesis and Flocculating Properties of Magnetically Controlled Nanocomposites. Polymer Science, Series A. 66 (2024) 125-133. Crossref
(19) R.S. Taubayeva, K.B. Musabekov, Zh.Zh. Kusainova, Zh.A. Lakhbayeva. Effect of flocculants and electrolytes on the stability of kaolin hydrosuspension. Chemical Bulletin of Kazakh National University 3(79) (2015) 43-48. Crossref
(20) G. Kussainova, N. Seitkaliyeva, M. Zhursumbayeva, Zh. Toktarbay, M.N. Mohamad-Ibrahim, et al. Copolymer based on [(3-methacryloylamino)propyl] trimethylammonium chloride as a flocculant for industrial water treatment. Chemical Journal of Kazakhstan 3(87) (2024) 14-23. Crossref
(21) V.A. Kovzalenko, G. Sarsenbai, N.M.-K. Sadykov, L.M. Imangalieva. Kaolins – unconventional aluminosilicate raw materials, Complex Use of Mineral Resources 3 (2015) 32-37. (in Russ.).
(22) M.T. Tursynbetov, A.K. Tynybekova, Zh.A. Tattibayeva, S.M. Tazhibayeva, D.M-K. Ibraimova, et al. Flocculation Treatment of Water Using Industrial Flocculants. Combustion and Plasma Chemistry 23 (2025) 457-465 (in Russ.). Crossref
(23) L. Litu, G. Ciobanu, S. Cîmpeanu, O. Kotova, R. Ciocinta, et al. Comparative study between flocculation-coagulation processesin raw/wastewater treatment. AgroLife Scientific Journal (2019) 139-145.
(24) B. Rivas, G. Canessa, E. Martinez. Poly[3-(methacryloylamino)propyl]trimethylammonium chloride hydrogel. Synthesis and water-absorption capacity. Bulletin of the Chilean Chemical Society 45 (2000) 283-288. Crossref
(25) S. Shaikh, M. Nasser, I. Hussein, A. Benamor. Investigation of the effect of polyelectrolyte structure and type on the electrokinetics and flocculation behavior of bentonite dispersions. Chemical Engineering Journal. 311 (2017) 265-276. Crossref
(26) Chao Deng, Daowei Wang, Gen Huang, Jihui Li, Xiaoke Cui, et al. PEO flocculation of kaolinite – Molecular weight effect. Applied Clay Science 266 (2025) 107693. Crossref
(27) N. Daud, S. Abdullah, H. Hasan, A. Othman, N. Ismail. Coagulation-flocculation treatment for batik effluent as a baseline study for the upcoming application of green coagulants/flocculants towards sustainable batik industry. Heliyon 9 (2023) e17284. Crossref
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 М.Т. Турсынбетов, С.М. Тажибаева, К.Ж. Абдиев, Б.Б. Садыков, К.Б. Мусабеков

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.


