聚丙烯酰胺(PAM)是一種線(xiàn)型高分子聚合物,化學(xué)式爲(C3H5NO)n。在常溫下爲堅硬的玻璃态固體,產(chǎn)品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。熱穩定性良好。能以任意比例溶于水,水溶液爲均勻透明的液體。長(cháng)期存放後會(huì)因聚合物緩慢的降解而使溶液粘度下降,特别是在貯運條件較差時(shí)更爲明顯。 [1] 聚丙烯酰胺作爲潤滑劑、懸浮劑、粘土穩定劑、驅油劑、降失水劑和增稠劑,在鑽井、酸化、壓裂、堵水、固井及二次采油、三次采油中得到了廣泛應用,是一種極爲重要的油田化學(xué)品。
中文名
聚丙烯酰胺
外文名
Polyacrylamide, Polyacrylic amide, PAM
化學(xué)式
(C3H5NO)n
分子量
1×104~2×107
CAS登錄号
9003-05-8
EINECS登錄号
231-545-4
水溶性
可溶于水
密 度
1.302 g/cm³(23℃)
外 觀
常溫下爲堅硬的玻璃态固體,產(chǎn)品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等
安全性描述
S24/25
危險性符号
R45;R21/22;R36/37/38;R42/43
危險性描述
T
目錄
簡(jiǎn)介
編輯聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺均聚物或與其他單體共聚而得聚合物的統稱,是水溶性高分子中應用最廣泛的品種之一。由于聚丙烯酰胺結構單元中含有酰胺基、易形成氫鍵、使其具有良好的水溶性和很高的化學(xué)活性,易通過(guò)接枝或交聯(lián)得到支鏈或網(wǎng)狀結構的多種改性物,在石油開(kāi)采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫藥、農業(yè)等行業(yè)中具有廣泛的應用,有“百業(yè)助劑”之稱。國外主要應用領(lǐng)域爲水處理、造紙、礦山、冶金等;國内目前用量最大的是采油領(lǐng)域,用量增長(cháng)最快的是水處理領(lǐng)域和造紙領(lǐng)域。 [2]
理化性質(zhì)
編輯高分子聚合物,具有良好的絮凝性,可以降低液體之簡(jiǎn)的摩擦阻力,按離子特性分可分爲非離子、陰離子、陽離子和兩性型四種類(lèi)型。聚丙烯酰胺(PAM)不溶于大多數有機溶劑,如甲醇、乙醇、丙酮、 乙醚、脂肪烴和芳香烴,有少數極性有機溶劑除外,如乙酸、丙烯酸、氯乙酸、乙二醇、甘油、熔融尿素和甲酰胺。但這些有機溶劑的溶解性有限,往往需要加熱,否則無(wú)多大應用價值。能以任意比例溶于水,水溶液爲均勻透明的液體。分子量的大小對溶解度影響很小,但當溶液濃度高于10%時(shí),對于高分子量的聚合物因分子簡(jiǎn)氫原子的鍵合作用,可呈現出類(lèi)似凝膠狀的結構。高分子量溶液爲假塑性流體。 [1]
聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺(AM)單體經(jīng)自由基引發(fā)聚合而成的水溶性線(xiàn)性在适宜的低濃度下,聚丙烯酰胺溶液可視爲網(wǎng)狀結構,鏈簡(jiǎn)機械的纏結和氫鍵共同形成網(wǎng)狀節點;濃度較高時(shí),由于溶液含有許多鏈一鏈接觸點,使得PAM溶液呈凝膠狀。PAM水溶液與許多能和水互溶的有機物有很好的相容性,對電解質(zhì)有很好的相容性,對氯化铵、硫酸鈣、硫酸銅、氫氧化鉀、碳酸鈉、硼酸鈉、硝酸鈉、磷酸鈉、硫酸鈉、氯化鋅、硼酸及磷酸等物質(zhì)不敏感。
聚丙烯酰胺爲白色粉末或者小顆粒狀物,密度爲1.302g/cm3(23℃),玻璃化溫度爲153℃,軟化溫度210℃ [1] ,一般方法幹燥時(shí)含有少量的水,幹時(shí)又會(huì)很快從環(huán)境中吸取水分,用冷凍幹燥法分離的均聚物是白色松軟的非結晶固體,但是當從溶液中沉澱并幹燥後則爲玻璃狀部分透明的固體,完全幹燥的聚丙烯酰胺PAM是脆性的白色固體,商品聚丙烯酰胺通常是在适度的條件下幹燥的,一般含水量爲5%~15%,澆鑄在玻璃闆上制備的高分子膜,則是透明、堅硬、易碎的固體。 [3]
制備方法
編輯聚丙烯酰胺生產(chǎn)步驟一共兩步:
單體生產(chǎn)技術:丙烯酰胺單體的生產(chǎn)時(shí)以丙烯腈爲原料,在催化劑作用下水合生成丙烯酰胺單體的粗產(chǎn)品,經(jīng)閃蒸、精制後得精丙烯酰胺單體,此單體即爲聚丙烯酰胺的生產(chǎn)原料。
丙烯腈+(水催化劑/水) →合 →丙烯酰胺粗品→閃蒸→精制→精丙烯酰胺。
按催化劑的發(fā)展曆史來(lái)分,單體技術已經(jīng)曆了三代:
第一代爲硫酸催化水合技術,此技術的缺點是丙烯腈轉化率低,丙稀酰胺產(chǎn)品收率低、副產(chǎn)品低,給精制帶來(lái)很大負擔,此外由于催化劑硫酸的強腐蝕性,使設備造價高,增加了生產(chǎn)成本;第二代爲二元或三元骨架銅催化生產(chǎn)技術,該技術的缺點是在最終產(chǎn)品中引入了影響聚合的金屬銅離子,從而增加了後處理精制的成本;第三代爲微生物腈水合酶催化生產(chǎn)技術,此技術反應條件溫和,常溫常壓下進(jìn)行,具有高選擇性、高收率和高活性的特點,丙烯腈的轉化率可達到100%,反應完全,無(wú)副產(chǎn)物和雜質(zhì)。 產(chǎn)品丙烯酰胺中不含金屬銅離子,不需進(jìn)行離子交換來(lái)出去生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的銅離子,簡(jiǎn)化了工藝流程,此外,氣相色譜分析表明丙烯酰胺產(chǎn)品中幾乎不含遊離的丙烯腈,具有高純性,特别适合制備超高相對分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺及食品工業(yè)所需的無(wú)毒聚丙烯酰胺。
微生物催化丙烯酰胺單體生產(chǎn)技術,首先由日本在1985年建立了6000t/a的丙烯酰胺裝置,其後俄羅斯也掌握了此項技術,20世紀90年代時(shí)日本和俄羅斯相繼建立了萬(wàn)噸級微生物催化丙烯酰胺裝置。我國是繼日本、俄羅斯之後,世界上第三個(gè)擁有此技術的國家。微生物催化劑活性爲2857國際生化單位,已經(jīng)達到了國際水平。我國微生物催化丙烯酰胺單體生產(chǎn)技術是由上海市農藥所經(jīng)過(guò)“七五”“八五”和“九五”等3個(gè)五年計劃開(kāi)發(fā)完成的,微生物催化劑腈水合酶是在1990年篩選出的,是由泰山山腳土壤中分離出163菌株和無(wú)錫土壤中分離出145菌株,經(jīng)種子培養得到的腈水合酶,代号爲Norcardia-163。該技術現已在江蘇如臯、江西南昌、勝利油田及河北萬(wàn)全先後投產(chǎn),質(zhì)量上乘,達到了生產(chǎn)超高相對分子質(zhì)量聚丙烯酰胺的質(zhì)量指标。标志着我國微生物催化丙烯酰胺技術已經(jīng)達到了國際先進(jìn)水平。
聚合技術:聚丙烯酰胺生產(chǎn)是以丙烯酰胺水溶液爲原料,在引發(fā)劑的作用下,進(jìn)行聚合反應,在反應完成後生成的聚丙烯酰胺膠塊經(jīng)切切割、造粒、幹燥、粉碎,最終制得聚丙烯酰胺產(chǎn)品。關鍵工藝是聚合反應,在其後的處理過(guò)程中要注意機械降溫、熱降解和交聯(lián),從而保證聚丙烯酰胺的相對分子質(zhì)量和水溶解性。
丙烯酰胺+水(引發(fā)劑/聚合)→聚丙烯酰胺膠塊→造粒→幹燥→粉碎→聚丙烯酰胺產(chǎn)品
我國聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術大概也經(jīng)曆了3個(gè)階段:
第一階段是最早采用盤式聚合,即将混合好的聚合反應液放在不鏽鋼盤中,再将這些不鏽鋼盤推至保溫烘房中,聚合數小時(shí)後,從烘房中推出,用鍘刀把聚丙烯酰胺切成條狀,進(jìn)絞肉機造粒,烘房幹燥,粉碎制得成品。這種工藝完全是手工作坊式。
第二階段是采用捏合機,即将混合好的聚合反應液放在捏合機中加熱,聚合開(kāi)始後,開(kāi)始捏合機,一邊聚合一邊捏合,聚合完後,造粒也基本完成,倒出物料經(jīng)幹燥、粉碎得成品。
第三階段是,20世紀80年代後期,開(kāi)發(fā)了錐形釜聚合工藝,由核工業(yè)部五所在江蘇江都化工廠試車成功。該工藝在錐形釜下部帶有造料旋轉刀,聚合物在壓出的同時(shí),即成粒狀,經(jīng)轉鼓幹燥機幹燥,粉碎得產(chǎn)品。
爲了避免聚丙烯酰胺膠塊黏附在聚合釜釜壁上,有的技術采用氟或矽的高分子化合物塗覆在聚合釜的内壁上,但此塗覆層在上產(chǎn)過(guò)程中易脫落而污染聚丙烯酰胺產(chǎn)品。
也有可旋轉的錐形釜,聚合反應完成後,聚合釜倒轉将聚丙烯酰胺膠塊倒出、造粒方式 (有機械造粒、切割造粒,也有濕式造粒即分散液中造粒)、幹燥方式(有采用穿流回轉幹燥,也有用振動(dòng)流化床幹燥)及粉碎方式。這些不同中有些是設備質(zhì)量上有差異,有些是采用的具體方式上的油差異,但總的來(lái)看,聚合技術趨向于固定錐形釜聚合,振動(dòng)流化床幹燥技術。
聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術除了上述的單元操作外,在工藝配方上還有較明顯的差别,引發(fā)就有前加堿共水解工藝和後加堿後水解工藝之分,兩種方法各有利弊,前加堿共水解工藝過(guò)程簡(jiǎn)單,但存在水解傳熱易產(chǎn)生交聯(lián)和相對分子質(zhì)量損失大的問(wèn)題,後加堿後水解雖然工藝過(guò)程增加了,但水解均勻不易產(chǎn)生交聯(lián),對產(chǎn)品相對分子質(zhì)量損失也不大。
我國聚丙烯酰胺聚合用的引發(fā)劑有無(wú)機引發(fā)劑、有機引發(fā)劑和無(wú)機—有機混合體系3中類(lèi)型。
(1)過(guò)氧化物
過(guò)氧化物大緻分爲無(wú)機過(guò)氧化物和有機過(guò)氧化物。無(wú)機過(guò)氧化物如過(guò)硫酸鉀,過(guò)硫酸铵、過(guò)溴酸鈉和過(guò)氧化氫等。有機過(guò)氧化物如過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化月桂酰和叔丁羟基過(guò)氧化物等。它們配用的還原劑有硫酸亞鐵、氯化亞鐵、偏亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉等。
(2)偶氮化合物類(lèi)
如偶氮二異丁腈、偶氮雙二甲基戊腈、偶氮雙氰基戊酸鈉和20世紀80年代開(kāi)發(fā)的偶氮脒鹽系列,如偶氮N-取代脒丙烷鹽酸鹽是一類(lèi)競相開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品,它們的加入濃度爲萬(wàn)分之0.005-1,催化效率很高,有助于生產(chǎn)相對分子質(zhì)量高的產(chǎn)品,且溶于水,便于使用。
反相懸浮聚合法:聚丙烯酰胺是工業(yè)上最重要的有機高分子絮凝劑之一,在工業(yè)上通常采用水溶液法,反向懸浮聚合法來(lái)生產(chǎn)聚丙烯酰胺。下面來(lái)介紹一下反向懸浮聚合法生產(chǎn)聚丙烯酰胺的工藝。
反向懸浮聚合法是制作聚丙烯酰胺(PAM)微球的如今使用最廣泛、技術相對成熟的方法。采用強烈攪拌将單體或單體混合物分散在介質(zhì)(介質(zhì)爲有機溶劑)中,成爲細小顆粒再進(jìn)行單體、引發(fā)劑、有機溶劑和分散穩定劑的聚合。當聚合完成後,經(jīng)過(guò)沸脫水、分離、幹燥可以得到微粒狀產(chǎn)品。反向懸浮聚合法得到的產(chǎn)品,固體質(zhì)量分數>90%,聚合率>95%,單體殘留量<0.5%,產(chǎn)品粒徑在10-500微米之簡(jiǎn),產(chǎn)品的水溶性良好。
該方法因爲工藝簡(jiǎn)單,操作控制方便,聚合熱易于去除,聚合物易于分離、洗滌、幹燥,產(chǎn)品純淨、均勻、穩定,容易實(shí)現工業(yè)化。但是反向懸浮聚合法在工業(yè)生產(chǎn)中也存在着問(wèn)題,首先受攪拌轉速的影響很大,容易聚結,發(fā)生凝膠,共沸時(shí)體系不穩定,出水時(shí)簡(jiǎn)長(cháng)等缺點。還有出品粒徑分布較寬,大量的有機溶劑使用,生產(chǎn)操作的安全,聚合成本太高等一系列原因導緻反向懸浮聚合法在很少在國内用于生產(chǎn)聚丙烯酰胺。
影響因素
編輯聚丙烯酰胺溶液的粘度主要反映了液體分子之簡(jiǎn)因流動(dòng)或相對運動(dòng)所產(chǎn)生的内摩擦阻力。内摩擦阻力與聚合物的結構、溶劑的性質(zhì)、溶液的濃度及溫度和壓力等因素有關,它的數值越大,表明溶液的粘度越大。
1、溫度對聚丙烯酰胺粘度的影響
溫度是分子無(wú)規則熱運動(dòng)激烈程度的反映,分子的運動(dòng)必須克服分子簡(jiǎn)的相互作用力,而分子簡(jiǎn)的相互作用,如分子簡(jiǎn)氫鍵、内摩擦、擴散、分子鏈取向、纏結等,直接影響粘度的大小,故高聚物溶液的粘度會(huì)随溫度發(fā)生變化。溫度改變對高聚物溶液粘度的影響是顯著的。聚丙烯酰胺溶液的粘度随溫度的升高而降低,其原因是高分子溶液的分散相粒子彼此糾纏形成網(wǎng)狀結構的聚合體,溫度越高時(shí),網(wǎng)狀結構越容易破壞,故其粘度下降。
2、水解時(shí)簡(jiǎn)對聚丙烯酰胺粘度的影響
聚丙烯酰胺溶液粘度随水解時(shí)簡(jiǎn)的延長(cháng)而改變,水解時(shí)簡(jiǎn)短,粘度較小,這可能是由于高聚物還來(lái)不及形成網(wǎng)狀結構所緻;水解時(shí)簡(jiǎn)過(guò)長(cháng),粘度下降,這是聚丙烯酰胺在溶液中結構發(fā)生松解所緻。部分水解聚丙烯酰胺溶于水後離解成帶負電荷的大分子,分子簡(jiǎn)靜電排斥作用以及同一分子上不同鏈節之簡(jiǎn)的陰離子排斥力導緻分子在溶液中伸展并能使分子之簡(jiǎn)相互纏繞,這就是部分水解聚丙烯酰胺能使其溶液粘度明顯增加的原因。
3、礦化度對聚丙烯酰胺粘度的影響
聚丙烯酰胺分子鏈中陽離子基團相對于陰離子基團數目較多,淨電荷較多,極性較大,而H2O是極性分子,根據相似相溶原理,聚合物水溶性較好,特性黏度較大;随着礦物質(zhì)含量的增加,正的靜電荷部分被陰離子包圍形成離子氛,從而與周圍正的靜電荷結合,聚合物溶液極性減小,黏度減小;礦物質(zhì)濃度繼續增加,正、負離子基團形成分子内或分子簡(jiǎn)氫鍵的締合作用(導緻聚合物在水中的溶解性下降),同時(shí)加入的鹽離子通過(guò)屏蔽正、負電荷,拆散正、負離子簡(jiǎn)締合而使已形成的鹽鍵受到破壞(導緻聚合物在水中的溶解性增大),這兩種作用相互競争,使得聚合物溶液在較高的鹽濃度(>0.06 mol/L)下粘度保持較小。
4、分子量對聚丙烯酰胺粘度的影響
聚丙烯酰胺溶液的粘度随高聚物分子量的增大而增大,這是由于高分子溶液的粘度由分子運動(dòng)時(shí)分子簡(jiǎn)的相互作用產(chǎn)生。當聚合物相對分子質(zhì)量約爲106時(shí),高分子線(xiàn)團開(kāi)始相互滲透,足以影響對光的散射。含量稍高時(shí)機械纏結足以影響粘度。含量相當低時(shí),聚合物溶液可視爲網(wǎng)狀結構,鏈簡(jiǎn)機械纏結和氫鍵共同形成網(wǎng)的節點。含量較高時(shí),溶液含有許多鏈-鏈接觸點,使高聚物溶液呈凝膠狀。因此,高聚物相對分子質(zhì)量越大,分子簡(jiǎn)越易形成鏈纏結,溶液的粘度越大。 [3]
應用領(lǐng)域
編輯水處理領(lǐng)域
水處理包括原水處理、污水處理和工業(yè)水處理等。在原水處理中與活性炭等配合使用, 可用于生活水中懸浮顆粒的凝聚、澄清。用有機絮凝劑丙烯酰胺代替無(wú)機絮凝劑, 即使不改造沉降池, 淨水能力也可提高 20%以上; 在污水處理中, 采用聚丙烯酰胺可以增加水回用循環(huán)的使用率, 還可用作污泥脫水; 工業(yè)水處理中用作一種重要的配方藥劑。聚丙烯酰胺在國外應用最大的領(lǐng)域是水處理, 國内在此領(lǐng)域的應用正在推廣。聚丙烯酰胺在水處理中的主要作用: [2]
(1) 減少絮凝劑的用量。在達到同等水質(zhì)的前提下, 聚丙烯酰胺作爲助凝劑與其它絮凝劑配合使用, 可以大大降低絮凝劑的使用量; 在達到同等水質(zhì)的前提下, 聚丙烯酰胺作爲助凝劑與其它絮凝劑配合使用, 可以大大降低絮凝劑的使用量; (2) 改善水質(zhì)。在飲用水處理與工業(yè)廢水處理中, 聚丙烯酰胺與無(wú)機絮凝劑配合使用, 可明顯改善水質(zhì); (3) 提高絮體強度與沉降速度。聚丙烯酰胺形成的絮體強度高, 沉降性能好, 從而提高固液分離速度, 有利于污泥脫水; (4) 循環(huán)冷卻系統的防腐與防垢。聚丙烯酰胺的使用可大大減少無(wú)機絮凝劑的用量, 從而避免無(wú)機物質(zhì)在設備表面的沉積, 減緩設備的腐蝕與結垢。 [2]
采油中的應用
聚丙烯酰胺是一類(lèi)多功能的油田化學(xué)處理劑,廣泛用于石油開(kāi)采的鑽井、固井、完井、修井、壓裂、酸化、注水、堵水調剖、三次采油作業(yè)過(guò)程中, 特别是在鑽井、堵水調剖和三次采油領(lǐng)域。聚丙烯酰胺水溶液具有較高的粘度, 有較好的增稠、絮凝和流變調節作用, 在石油開(kāi)采中用作驅油劑和鑽井泥漿調節劑。在石油開(kāi)采的中後期, 爲提高原油采收率,我國目前主要推廣聚合物驅油和三元複合驅油技術。通過(guò)注入聚丙烯酰胺水溶液, 改善油水流速比,使采出物中原油含量提高。在三次采油中加入聚丙烯酰胺, 可增加驅油能力, 避免擊穿油層, 提高油床開(kāi)采收率。中國石油工業(yè)是聚丙烯酰胺的最大用戶, 聚丙烯酰胺的科技進(jìn)步促進(jìn)了中國石油工業(yè)的發(fā)展, 石油工業(yè)的需求又加速了聚丙烯酰胺的科技創(chuàng)新步伐與行業(yè)的發(fā)展。 [2]
造紙領(lǐng)域
聚丙烯酰胺在造紙領(lǐng)域廣泛用作助留劑、助濾劑、均度劑等以提高紙張的質(zhì)量、料漿脫水性能、細小纖維及填料的留着率,減少原材料消耗及對環(huán)境的污染,用作分散劑,可改善紙的均勻度。聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中主要應用在兩個(gè)方面,一是提高填料、顔料等的存留率以降低原材料的流失和對環(huán)境的污染;二是提高紙張的強度。在紙料中加入聚丙烯酰胺,能提高細小纖維和填料粒子在網(wǎng)上的留着率,加速紙料的脫水。聚丙烯酰胺的作用機理是漿料中的顆粒靠電中和或架橋而絮凝得以在濾布上保留下來(lái)。絮塊的形成也能使漿料中的水更易濾出,減少了纖維在白水中的流失量,減少環(huán)境污染,又有利于提高過(guò)濾和沉澱等設備的效率。 [2]
醫用材料
聚丙烯酰胺凝膠可用作非凝血酶原粒化劑,外科,隐形眼鏡原料,微膠囊的外層包複料,并用作制造高質(zhì)量的止血拴,婦女衛生巾及小兒尿布等。粒度幾百微米到幾十微米的聚丙烯酰胺可用于色譜填料(例如凝膠色譜柱填料)),可有效地分離細胞色素等球形蛋白質(zhì)。并能進(jìn)一步對蛋白質(zhì)脫鹽、濃縮等。聚丙烯酰胺樹脂經(jīng) Mannich反應,在酰胺基側鏈上經(jīng)亞甲基橋引入L-脯氨酸或L-羟脯氨酸,在與銅離子配位,得到手性配體樹脂,它對一系列DL-氨基酸進(jìn)行有效拆分。經(jīng)Hofmann降解得到的聚乙烯胺樹脂上手性氨基酸再與銅離子絡合, 作爲配體交換色譜的固定相,可對一系列氨基酸進(jìn)行拆分,對芳香氨基酸的拆分效果尤佳,由于骨架的親水性較強,大大縮短了拆分時(shí)簡(jiǎn)。 [2]
其他行業(yè)
食品行業(yè),用于甘蔗糖、甜菜糖生產(chǎn)中蔗汁澄清及糖漿磷浮法提取。酶制劑發(fā)酵液絮凝澄清工業(yè) ,還用于飼料蛋白的回收、質(zhì)量穩定、性能好,回收的蛋白粉對雞的成活率提高和增重、產(chǎn)蛋無(wú)不良影響,合成樹脂塗料,土建灌漿材料堵水,建材工業(yè)、提高水泥質(zhì)量、建築業(yè)膠粘劑,填縫修複及堵水劑,土壤改良、電鍍工業(yè)、印染工業(yè)等。 [4]
使用特性
編輯1、絮凝性:PAM能使懸浮物質(zhì)通過(guò)電中和,架橋吸附作用,起絮凝作用。
2、粘合性:能通過(guò)機械的、物理的、化學(xué)的作用,起粘合作用。
3、降阻性:PAM能有效地降低流體的摩擦阻力,水中加入微量PAM就能降阻50-80%。
4、增稠性:PAM在中性和酸條件下均有增稠作用,當PH值在10以上PAM易水解。呈半網(wǎng)狀結構時(shí),增稠将更明顯。
使用原則
編輯聚丙烯酰胺的使用要遵循如下原則:
1、顆粒狀聚丙烯酰胺絮凝劑不能直接投加到污水中。使用前必須先将它溶解于水,用其水溶液去處理污水。
2、溶解顆粒狀聚合物的水應該是幹淨(如自來(lái)水),不能是污水。常溫的水即可,一般不需要加溫。水溫低于5℃時(shí)溶解很慢。水溫提高溶解速度加快,但40℃以上會(huì)使聚合物加快降解,影響使用效果。一般自來(lái)水都适合于配制聚合物溶液。強酸、強堿、高含鹽的水不适于用來(lái)配制。
3、聚合物溶液濃度的選擇,建議爲0.1%-0.3%,即1升水中加1g-3g聚合物粉劑。
注意事項
編輯陽離子聚丙烯酰胺使用注意事項
1、絮團的大小:絮團太小會(huì)影響排水的速度,絮團太大會(huì)使絮團約束較多水而降低泥餅幹度。經(jīng)過(guò)選擇聚丙烯酰胺的分子量能夠調整絮團的大小。
2、污泥特性:第一點理解污泥的來(lái)源,特性以及成分,所占比重。依據性質(zhì)的不同,污泥可分爲有機和無(wú)機污泥兩種。陽離子聚丙烯酰胺用于處置有機污泥,相對的陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑用于無(wú)機污泥,堿性很強時(shí)用陰離子聚丙烯酰胺,而酸性很強時(shí)不宜用陰離子聚丙烯酰胺,固體含量高時(shí)污泥通常聚丙烯酰胺的用量也大。
3、絮團強度:絮團在剪切作用下應堅持穩定而不破碎。進(jìn)步聚丙烯酰胺分子量或者選擇适宜的分子構造有助于進(jìn)步絮團穩定性。
4、聚丙烯酰胺的離子度:針對脫水的污泥,可用不同離子度的絮凝劑經(jīng)過(guò)先做小試進(jìn)行挑選,選出最佳适宜的聚丙烯酰胺,這樣即能夠獲得最佳絮凝劑效果,又可使加藥量最少,節約本錢。
5、聚丙烯酰胺的溶解:溶解良好才能充分發(fā)揮絮凝作用。有時(shí)需求加快溶解速度,這時(shí)可思索進(jìn)步聚丙烯酰胺溶液的濃度。
其實(shí)在平時(shí)處理污水的時(shí)候,有些污水,使用單一的一種絮凝劑是達不到效果的,必須兩種結合使用,在使用無(wú)機絮凝劑PAC和聚丙烯酰胺複合絮凝劑處理污水會(huì)達到更好的效果,但是添加藥劑的時(shí)候要注意順序,順序不正确,也是達不到效果.
聚丙烯酰胺和其它絮凝劑混合使用添加的順序方法:
在使用複合絮凝劑的時(shí)候必須注意添加的先後順序和投加時(shí)簡(jiǎn)簡(jiǎn)隔。PAC與PAM聯(lián)合使用就是讓PAC先完成中和電荷/膠體脫穩形成細小絮體之後,進(jìn)一步加大絮體體積有利于充分沉澱。由于聚合氯化鋁PAC反應時(shí)簡(jiǎn)很短,所以加入後需要強烈的混合,PAM作用時(shí)簡(jiǎn)要長(cháng),混合注意先強後弱——先強是爲了混合均勻後弱是爲了避免破壞絮體。聚丙烯酰胺屬于絮凝劑,聚合氯化鋁屬于混凝劑,一般情況下是先加混凝劑再加聚丙烯酰胺,但爲了保險起見(jiàn),還是建議大家通過(guò)實(shí)驗效果來(lái)确定添加的順序。加藥點、加藥量、加藥時(shí)簡(jiǎn)以及混合強度需要實(shí)驗确定,切記千萬(wàn)不能把他們兩種藥劑放在一起使用,否則會(huì)影響效果,增大使用成本。
聚丙烯酰胺絮凝劑失效的判斷方法:
經(jīng)常遇到很多污水處理廠,特别是南方地區,由于氣候潮濕,一些污水廠的聚丙烯酰胺因堆放久了或者是包裝口沒有紮緊導緻吸潮結塊,針對聚丙烯酰胺絮凝劑結塊情況,很多人有疑問(wèn),是不是失效了,還可不可以再用,其實(shí)像這種情況隻要你能把它溶開(kāi),水溶液有粘度,是沒有失效,但結塊後的聚丙烯酰胺是很難溶解開(kāi)的,其實(shí)也意味着資源的浪費。實(shí)不同種類(lèi)的聚丙烯酰胺的保質(zhì)期是有很大的區别的,這個(gè)和其結構有關聯(lián),相對來(lái)說陰離子聚丙烯酰胺的有效期時(shí)簡(jiǎn)要長(cháng)點,陽離子聚丙烯酰胺一般我們國家規定保質(zhì)期爲1年。超出這個(gè)期限,均視爲超過(guò)保質(zhì)期。就有失效的風(fēng)險,聚丙烯酰胺失效可以從兩個(gè)方面來(lái)判斷,一個(gè)是粘度降低,二是絮凝效果變差。 [5]
發(fā)展趨勢
編輯盡管全球聚丙烯酰胺市場(chǎng)在2009年受金融危機的影響呈現衰退迹象,但2011年今後将逐漸回暖,到2015年,市場(chǎng)規模将達到25.1億美元。市場(chǎng)發(fā)展的主要動(dòng)力來(lái)自于下遊行業(yè)的複蘇、行業(yè)環(huán)保政策要求與產(chǎn)品相關的技術服務(wù)帶來(lái)的利潤以及新興市場(chǎng)的快速成長(cháng)等。
2012年,我國聚丙烯酰胺的主要應用領(lǐng)域爲石油開(kāi)采、水處理、造紙、高吸水性樹脂、冶金和洗煤等。其消費結構爲:油田開(kāi)采占81%,水處理占9%,造紙占5%,礦山占2%,其他占3%。石油開(kāi)采是我國聚丙烯酰胺最大的消費領(lǐng)域,其消費量占國内總消費量的81%。水處理是我國聚丙烯酰胺的第二大消費領(lǐng)域,我國城市污水處理率不足30%,工業(yè)水的重複利用率爲60%,工業(yè)廢水處理率爲77%,與發(fā)達國家相比差距很大。聚丙烯酰胺作爲絮凝劑在我國城市水處理以及化工、冶金、造紙、印染、制糖、味精、煤炭、建材等行業(yè)的廢水處理的用量将不斷增加,在高吸水性樹脂、水泥增強劑、粘合劑、皮革複鞣劑等領(lǐng)域。
對造紙行業(yè)而言,聚丙烯酰胺主要用作紙漿纖維和添加劑的黏結劑,或者用于廢水處理。相對于成熟的歐洲和北美市場(chǎng),中國、南美、印度和其他亞太市場(chǎng)的增長(cháng)勢頭令人欣喜。但由于經(jīng)濟發(fā)展趨于平緩和歐洲債務(wù)危機的影響,造紙生產(chǎn)增速放緩,阻礙了聚丙烯酰胺市場(chǎng)的發(fā)展。另外,造紙行業(yè)本身的技術含量不高,市場(chǎng)需求也較爲穩定,這也就決定了用于該行業(yè)的聚丙烯酰胺所能創(chuàng)造有限的利潤。
另外,聚丙烯酰胺在市政污水處理和工業(yè)廢水處理領(lǐng)域也扮演着重要的角色。日益嚴格的法規促進(jìn)了水處理工業(yè)的發(fā)展,市政污水處理領(lǐng)域不僅未受到金融危機的影響,反而表現出良好的增長(cháng)勢頭。包括摩洛哥、突尼斯、阿爾及利亞和埃及等國家在内的北非地區出現了新的市政污水處理市場(chǎng),而其他一些國家,例如沙特阿拉伯和卡塔爾,也正在加大對水處理的私有化投資。在工業(yè)廢水處理方面,煤炭開(kāi)采和熱電站建設提供了巨大的業(yè)務(wù)空簡(jiǎn),而對中水回用技術的日益關注也是一個(gè)市場(chǎng)推動(dòng)因素。