[发明专利]无金属水澄清组合物

说明书

本发明涉及一种用于水的澄清的组合物，其包含：(i)0.1至50％干物质重量的阴离子聚合物絮凝剂；(ii)0.4至90％干物质重量的具有2000g/mol至5,000,000g/mol的重均摩尔质量的两性共聚物，所述两性共聚物包含：(a)至少一种选自烯键式不饱和酸的阴离子单体，优选(甲基)丙烯酸；和(b)至少一种选自包含至少两个季氮原子的[N‑取代的](甲基)丙烯酰胺化合物的阳离子、两性或两性离子单体；和(iii)0至95％干物质重量的惰性填料，其中阴离子聚合物絮凝剂、两性共聚物和惰性填料的组合占水澄清组合物的至少50％重量至至少70％重量。

技术领域

本申请涉及水澄清组合物，并且更特别地，涉及用于净化脏来源水的无金属聚合物水澄清组合物，其有效地澄清硬水和软水。

背景技术

对提供有效且经济的手段以在使用点提高水的质量的需求日益增加。例如，地下水是饮用和家庭使用的主要水源，尤其是在发展中国家。然而，地下水经常被沉积物和其他颗粒物污染，这使水变得浑浊。浑浊的水不仅口味差，而且在某些情况下还可能携带有害细菌。另外，悬浮的固体物质也可能改变在这种水中洗涤的衣服的外观和颜色，并且还会损坏使用这种水的器具。

去除水中混浊的一种方法是通过使用絮凝剂(如明矾(十二水合硫酸钾铝或硫酸铝))沉淀水中的悬浮物。当用诸如明矾的絮凝剂处理浑浊的水时，保持固体物质悬浮的静电排斥力被中和，并且固体物质聚结以形成较大的颗粒，称为“絮凝物”，其缓慢沉降到底部。使用明矾作为絮凝剂的缺点是在较低的温度下性能受到很大影响，并且在吸引有机悬浮固体物质方面效率较差。相对大的剂量变得必要。

添加超过电荷中和(charge-neutralization)的过量凝结剂导致金属凝结剂沉淀物的形成，并被称为卷扫(sweep)絮凝。金属凝结剂例如是金属氢氧化物(例如，Al(OH)₃或Fe(OH)₃(氯化铁))。Al基盐或Fe基盐以足量添加，使得它们形成无定形的Al(OH)₃或Fe(OH)₃颗粒。这些无定形颗粒捕集悬浮的固体物质，从而导致水澄清。带有捕集的悬浮固体物质的Al(OH)₃或Fe(OH)₃颗粒(称为卷扫絮凝物)尺寸在100μm或以下的范围中。以这种尺寸，卷扫絮凝物仍然难以通过例如过滤或倾析与水分离。

此外，卷扫絮凝物的沉降动力学非常慢。尽管氯化铁善于吸引无机固体物质，但观察到对有机固体物质的较低效率。

已知为了提高絮凝动力学以实现水的澄清，可以添加聚合物絮凝剂，如聚丙烯酰胺(包括丙烯酰胺-丙烯酸酯共聚物)。这种类型的絮凝包括添加分子量至少为100kDa的聚合物絮凝剂。据信这些聚合物吸附到卷扫絮凝物上，并因此使卷扫絮凝物集合在一起以形成更大和更强的絮凝物。这种现象被称为“桥接絮凝”。这种桥接机制有助于提高絮凝物的沉降速度，并因此有助于水的更快澄清。

使用金属基絮凝剂存在许多问题。经澄清的水中高含量的残留铝，尤其是高含量的聚氯化铝，与潜在的健康问题有关。降低铝含量的一种可能的方法是在配方中包含铁。但是，水中残留的铁导致织物泛黄，这对于洗衣相关应用是个问题。

US 2014/158633AA(PSMG LLC)描述了包含颗粒状聚环氧乙烷和颗粒状聚丙烯酰胺混合物的絮凝剂组合物。

这些过程的顺序受溶解动力学差异的调控；与聚合物絮凝剂相反，电解质絮凝剂易于溶解。

基于甜菜碱的两性聚合物已应用于洗涤剂组合物中。US8,883,262BB(RHODIARECHERCHES AND TECH，2014)描述了一种硬表面清洁组合物，其包含(a)磺基甜菜碱或羧基甜菜碱两性离子聚合物和(b)至少一种阳离子聚合物的组合。该美国专利进一步描述了包含(a)磷酸甜菜碱两性离子聚合物和(b)至少一种阴离子聚合物的组合的硬表面清洁组合物。