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聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺1.jpg

聚丙烯酰胺是一種線型高分子聚合物,產品主要分為干粉和膠體兩種形式。按其平均分子量可分為低分子量(<100萬)、中分子量(200~400萬)和高分子量(>700萬)三類。按其結構又可分為非離子型、陰離子型和陽離子型。陰離子型多為PAM 的水解體(HPAM)。聚丙烯酰胺的主鏈上帶有大量的酰胺基,化學活性很高,可以改性制取許多聚丙烯酰胺的衍生物,產品已廣泛應用于造紙、選礦、采油、冶金、建材、污水處理等行業。聚丙烯酰胺作為潤滑劑、懸浮劑、粘土穩定劑、驅油劑、降失水劑和增稠劑,在鉆井、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,是一種極為重要的油田化學品。

中文名

聚丙烯酰胺

種    類

陽離子 陰離子 非離子 乳液

陽離子用途

污泥分離

陰非離子用途

粘合劑 高濁度沉淀劑

有效PH

7-14

理化性質

編輯

PAM 聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺(AM)單體經自由基引發聚合而成的水溶性線性高分子聚合物,具有良好的絮凝性,可以降低液體之間的摩擦阻力,按離子特性分可分為非離子、陰離子、陽離子和兩性型四種類型。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,否則無多大應用價值。

在適宜的低濃度下,聚丙烯酰胺溶液可視為網狀結構,鏈間機械的纏結和氫鍵共同形成網狀節點;濃度較高時,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,對電解質有很好的相容性,對氯化胺、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、硼酸及磷酸等物質不敏感。


聚丙烯酰胺為白色粉末或者小顆粒狀物,密度為1.32g/cm3(23度),玻璃化溫度為188°,軟化溫度近于210度,一般方法干燥時含有少量的水,干時又會很快從環境中吸取水分,用冷凍干燥法分離的均聚物是白色松軟的非結晶固體,但是當從溶液中沉淀并干燥后則為玻璃狀部分透明的固體,完全干燥的聚丙烯酰胺PAM是脆性的白色固體,商品聚丙烯酰胺干燥通常是在適度的條件下干燥的,一般含水量為5%~15%,澆鑄在玻璃板上制備的高分子膜,則是透明、堅硬、易碎的固體。 [2] 

注意事項

編輯

聚丙烯酰胺

陽離子聚丙烯酰胺使用注意事項:

1、絮團的大?。盒鯃F太小會影響排水的速度,絮團太大會使絮團約束較多水而降低泥餅干度。經過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源,特性以及成分,所占比重。依據性質的不同,污泥可分為有機和無機污泥兩種。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機污泥,堿性很強時用陰離子聚丙烯酰胺,而酸性很強時不宜用陰離子聚丙烯酰胺,固體含量高時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。進步聚丙烯酰胺分子量或者選擇適宜的分子構造有助于進步絮團穩定性。

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過先做小試進行挑選,選出最佳適宜的聚丙烯酰胺,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揮絮凝作用。有時需求加快溶解速度,這時可思索進步聚丙烯酰胺溶液的濃度。

其實在平時處理污水的時候,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,在使用無機絮凝劑PAC和聚丙烯酰胺復合絮凝劑處理污水會達到更好的效果,但是添加藥劑的時候要注意順序,順序不正確,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:

在使用復合絮凝劑的時候必須注意添加的先后順序和投加時間間隔。PAC與PAM聯合使用就是讓PAC先完成中和電荷/膠體脫穩形成細小絮體之后,進一步加大絮體體積有利于充分沉淀。由于聚合氯化鋁PAC反應時間很短,所以加入后需要強烈的混合,PAM作用時間要長,混合注意先強后弱——先強是為了混合均勻后弱是為了避免破壞絮體。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,但為了保險起見,還是建議大家通過實驗效果來確定添加的順序。加藥點、加藥量、加藥時間以及混合強度需要實驗確定,切記千萬不能把他們兩種藥劑放在一起使用,否則會影響效果,增大使用成本。

聚丙烯酰胺絮凝劑失效的判斷方法:

經常遇到很多污水處理廠,特別是南方地區,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扎緊導致吸潮結塊,針對聚丙烯酰胺絮凝劑結塊情況,很多人有疑問,是不是失效了,還可不可以再用,其實像這種情況只要你能把它溶開,水溶液有粘度,是沒有失效,但結塊后的聚丙烯酰胺是很難溶解開的,其實也意味著資源的浪費。實不同種類的聚丙烯酰胺的保質期是有很大的區別的,這個和其結構有關聯,相對來說陰離子聚丙烯酰胺的有效期時間要長點,陽離子聚丙烯酰胺一般我們國家規定保質期為1年。超出這個期限,均視為超過保質期。就有失效的風險,聚丙烯酰胺失效可以從兩個方面來判斷,一個是粘度降低,二是絮凝效果變差。 [3] 

使用特性

編輯

1、絮凝性:PAM能使懸浮物質通過電中和,架橋吸附作用,起絮凝作用。

2、粘合性:能通過機械的、物理的、化學的作用,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。呈半網狀結構時,增稠將更明顯。

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。使用前必須先將它溶解于水,用其水溶液去處理污水。

2、溶解顆粒狀聚合物的水應該是干凈(如自來水),不能是污水。常溫的水即可,一般不需要加溫。水溫低于5℃時溶解很慢。水溫提高溶解速度加快,但40℃以上會使聚合物加快降解,影響使用效果。一般自來水都適合于配制聚合物溶液。強酸、強堿、高含鹽的水不適于用來配制。

3、聚合物溶液濃度的選擇,建議為0.1%-0.3%,即1升水中加1g-3g聚合物粉劑。

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間因流動或相對運動所產生的內摩擦阻力。內摩擦阻力與聚合物的結構、溶劑的性質、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

溫度是分子無規則熱運動激烈程度的反映,分子的運動必須克服分子間的相互作用力,而分子間的相互作用,如分子間氫鍵、內摩擦、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隨溫度發生變化。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隨溫度的升高而降低,其原因是高分子溶液的分散相粒子彼此糾纏形成網狀結構的聚合體,溫度越高時,網狀結構越容易破壞,故其粘度下降。

2、水解時間對聚丙烯酰胺粘度的影響

聚丙烯酰胺溶液粘度隨水解時間的延長而改變,水解時間短,粘度較小,這可能是由于高聚物還來不及形成網狀結構所致;水解時間過長,粘度下降,這是聚丙烯酰胺在溶液中結構發生松解所致。部分水解聚丙烯酰胺溶于水后離解成帶負電荷的大分子,分子間靜電排斥作用以及同一分子上不同鏈節之間的陰離子排斥力導致分子在溶液中伸展并能使分子之間相互纏繞,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,凈電荷較多,極性較大,而H20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;隨著礦物質含量的增加,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??;礦物質濃度繼續增加,正、負離子基團形成分子內或分子間氫鍵的締合作用(導致聚合物在水中的溶解性下降),同時加入的鹽離子通過屏蔽正、負電荷,拆散正、負離子間締合而使已形成的鹽鍵受到破壞(導致聚合物在水中的溶解性增大),這兩種作用相互競爭,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隨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時分子間的相互作用產生。當聚合物相對分子質量約為106時,高分子線團開始相互滲透,足以影響對光的散射。含量稍高時機械纏結足以影響粘度。含量相當低時,聚合物溶液可視為網狀結構,鏈間機械纏結和氫鍵共同形成網的節點。含量較高時,溶液含有許多鏈-鏈接觸點,使高聚物溶液呈凝膠狀。因此,高聚物相對分子質量越大,分子間越易形成鏈纏結,溶液的粘度越大。


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