Я, Что такое полиакриламид (ПАМ)
Полиакриламид (ПАМ) — линейный полимер с химической формулой (C3H5NO)n.
Это твердое, стекловидное вещество при комнатной температуре. Его продукция включает клей, латекс и белый порошок, полупрозрачные шарики и хлопья. Он обладает хорошей термостойкостью. Его можно растворить в воде в любой пропорции, раствор однородный и прозрачный.
II, Свойства
| Плотность |
Молекулярный вес |
Номер CAS |
Номер EINECS |
| 1,302 г/см³(23℃) |
1×104~2×107 |
9003-05-8 |
231-545-4 |
III, Особенности
3.1 Флокуляция:
ПАМ может заставить взвешенный материал флоккулировать посредством электрической нейтрализации и мостиковой адсорбции.
3.2 Адгезия:
ПАМ может играть роль адгезии посредством механического, физического и химического воздействия.
3.3 Уменьшение сопротивления:
ПАМ может эффективно снижать сопротивление трения жидкости, добавление небольшого количества ПАМ в воду может снизить сопротивление на 50–80%.
3.4 Загустевание:
ПАМ в нейтральных и кислых условиях оказывает загущающее действие. Он легко гидролизуется при значении pH более 10. Загущение будет более очевидным, когда его структура станет полусетчатой.
IV, Типы
Структура полиакриламида содержит два ключевых параметра: молекулярную массу и ионность. Таким образом, ПАМ можно сортировать по двум вышеуказанным параметрам, а также по его физической форме.
4.1 По молекулярной массе
ПАМ можно разделить на категории с низкой молекулярной массой, средней молекулярной массой, высокой молекулярной массой и сверхвысокой молекулярной массой.
4.2 По ионности,
Их можно разделить на неионные, анионные, катионные и амфотерные.
4.3 По физической форме,
Полиакриламид можно разделить на твердые вещества, коллоидные вещества, водные растворы, эмульсии и другие.
V. Приложения:
Наиболее ценными свойствами ПАМ являются очень высокая молекулярная масса, сильная растворимость в воде, способность превращаться в гидрофильные, но нерастворимые в воде гели, способность вводить различные ионные группы и регулировать молекулярную массу для получения определенных свойств, а также хорошая адгезия ко многим твердым поверхностям и растворенным веществам. Благодаря этим свойствам ПАМ широко используется для загущения, флокуляции, стабилизации коллоидов, снижения сопротивления, связывания, пленкообразования, ингибирования накипи, гелей и биомедицинских материалов и многих других аспектов. Наибольшее применение ПАМ находит в областях очистки воды, производства бумаги, добычи нефти, металлургии и горнодобывающей промышленности.
По данным статистики, 37% от общего объема мирового производства полиакриламида используется в очистке сточных вод, 27% — в нефтяной промышленности и 18% — в бумажной промышленности.
5.1 Область очистки воды.
Полиакриламид является одним из распространенных химикатов в процессах очистки сточных вод и обезвоживания ила, и его эффективность широко признана.
PAM в основном используется в качестве флокулянта, особенно для флокуляции белков и крахмала в воде. Он может улучшить качество воды, прочность хлопьев, скорость осаждения и замедлить коррозию и образование накипи в циркуляционной системе охлаждения.
5.1.1 Очистка сырой воды
ПАМ часто используется вместе с активированным углем и эффективно коагулирует и осветляет взвешенные частицы в воде, тем самым повышая эффективность очистки воды более чем на 20%.
5.1.2 Очистка сточных вод
Добавление ПАМ может повысить скорость повторного использования сточных вод.
5.1.3 Промышленная вода
Является важным компонентом рецептур в промышленной очистке воды.
Полиакриламид имеет широкие перспективы применения и огромный потенциальный рынок в отрасли очистки воды. Применение полиакриламида в очистке городских сточных вод будет становиться все более важным вместе с постоянно растущим спросом на защиту окружающей среды.
5.2 Добыча нефти
Полиакриламид широко используется в таких областях, как бурение, профилирование и закупорка водоносных пластов, отталкивание нефти, гидроразрыв пласта и других, демонстрируя замечательный эффект.
5.3 Бумажная промышленность
Основное применение ПАА в бумажной промышленности — использование в качестве связующего для целлюлозного волокна и добавок. ПАА также используется для очистки сточных вод в процессе производства бумаги.
5.4 Текстильная промышленность
Полиакриламид может использоваться в качестве текстильного вспомогательного вещества для улучшения эффектов окрашивания и отделки тканей.
5.5 Сельское хозяйство
Он повышает эффективность использования оросительной воды и свойства почвы. Он также используется для восстановления кормового белка со стабильным качеством и хорошей производительностью. Извлеченный белковый порошок может улучшить выживаемость прироста веса кур и яйценоскости без побочных эффектов.
5.6 Пищевая промышленность
ПАМ используется для осветления тростникового сока и флотационного извлечения фосфора из сиропа при производстве тростникового и свекловичного сахара.
5.7 Медицинская и косметическая промышленность
MAP играет незаменимую роль в средствах личной гигиены как стабилизатор и эмульгатор.
Полиакриламидные гели используются в качестве непротромбиновых грануляторов, хирургических материалов, материалов для контактных линз и покрытий микрокапсул, а также применяются для изготовления высококачественных гемостатических повязок, гигиенических прокладок и подгузников.
5.8 Строительная отрасль
ПАМ также играет ключевую роль в улучшении свойств бетона и раствора.
Ферментативная ферментация, флокуляция, осветление жидкости, покрытия на основе синтетических смол, строительные материалы для заполнения швов, промышленность строительных материалов, строительные клеи, средства для ремонта уплотнений и средства для устранения водопоглощения.
5.9 Другие отрасли
Включает гальваническую промышленность, полиграфию и т. д.
VI. Как выбрать тип и дозировку МАФ при очистке воды?
Точное значение дать сложно из-за влияния следующих факторов: содержания взвешенных веществ в воде, мутности, содержания органических веществ и концентрации ионов тяжелых металлов.
Кроме того, различные цели очистки воды требуют использования различных типов и количеств полиакриламида.
Наконец, дозировка также различается в зависимости от выбора условий процесса очистки воды, таких как скорость смешивания, время отстаивания и конструкция отстойника.
Таким образом, мы можем выбрать подходящие модели полиакриламида методом масштабного подбора и протестировать его дозировку при наилучшем эффекте, чтобы вывести дозировку, необходимую для одной тонны воды, которая послужит ориентиром для фактического использования.
В отрасли производства полиакриламида существует около 100 видов моделей полиакриламида.
VII, Производственный процесс
Процесс производства полиакриламида включает дозирование, полимеризацию, грануляцию, сушку и охлаждение, дробление и упаковку.
7.1 Дозирование
Подать сырье в дозировочный котел по трубопроводу, добавить соответствующие добавки и тщательно перемешать, охладив до 0-5 ℃.
7.2 Полимеризация
Транспортировка сырья в полимеризационный котел,
Ввод азота для дезоксигенации снижает содержание кислорода еще на 1% или около того.
Добавьте инициатор полимеризации.
7.3 Гранулирование
Прореагировавшую резину измельчают на куски и транспортируют по конвейеру в гранулятор для грануляции.
7.4 Сушка и охлаждение
Отправьте частицы на сушильный стол для сушки и охлаждения.
7.5 Дробление и упаковка
Дробление, измельчение и упаковка готовой продукции.
VIII, Химические реакции в ходе процесса
8.1 реакция мономера акриламида
В качестве сырья используется акрилонитрил, который гидратируется под действием катализатора с получением сырого продукта — мономера акриламида.
Из сырого продукта можно получить чистый продукт путем мгновенного испарения и очистки.
Акрилонитрил + (водный катализатор/вода) → акриламид
8.2 Реакция полимеризации
Реакция полимеризации осуществляется под действием инициатора.
Акриламид + вода (инициатор/полимеризация) → полиакриламид
8.2.1 Метод полимеризации в водном растворе
Раствор мономера в формуле очищается ионным обменом.
Реакционная вода должна быть деионизированной, а инициатор в основном состоит из персульфатной окислительно-восстановительной инициирующей системы для снижения температуры реактора.
Кроме того, необходимо добавить агент переноса цепи, обычно используемый для изопропилового спирта, чтобы устранить влияние возможных ионов металла. Добавьте хелатирующий агент этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА), чтобы легко контролировать температуру реакции, концентрация мономера обычно составляет менее 25%.
В настоящее время большая часть промышленности отказалась от этого метода.
8.2.2 Метод обращенно-фазовой эмульсионной полимеризации
Этот метод полимеризует дисперсную фазу и непрерывную фазу в соотношении 3:7 для получения латексных частиц дисперсной фазы. Диаметр латексных частиц составляет 0,1 ∽ 10 мкм, что зависит от количества поверхностно-активного вещества.
Температура реакции обычно составляет 40 ℃, а степень конверсии за 6 часов достигает 98%.
Дисперсная фаза представляет собой водный раствор акриламидного мономера 30% ∽ 60%, в который добавлено небольшое количество этилендиаминтетрауксусной кислоты, персульфата натрия, окислительно-восстановительного агента и соответствующего количества водорастворимых поверхностно-активных веществ. Его значение HLB низкое.
В то время как непрерывная фаза — это ароматические или насыщенные алифатические углеводороды. Маслорастворимым является поверхностно-активное вещество, которое добавляется в непрерывную фазу. Его значение HLB должно быть выше.
Персульфат натрия может предотвратить слипание частиц эмульсии.
Преимущества:
Тепло реакции легко отводится, вязкость материала низкая и он прост в эксплуатации.
Недостатки:
Органические растворители пожароопасны, их эффективная производительность ниже, чем у метода полимеризации в водном растворе.
8.2.3 Метод суспензионной полимеризации
Этот метод позволяет получить водный раствор мономера в виде мелких гранул, которые перед реакцией суспендируются в органическом растворителе.
Итак, это называется суспензионной полимеризацией, также известной как бисерная полимеризация.
Суспензионный смеситель состоит из мономера, инициатора, органического растворителя и суспендирующего агента.
Инициатор растворялся в водном растворе мономера.
Диспергатор также известен как суспендирующий агент, который позволяет диспергировать водный раствор мономера в мелкие шарики под действием перемешивания.
Размер частиц продукта обычно составляет 100-2000 мкм.
8.2.4 Метод дисперсионной полимеризации
Из-за различных свойств растворимости мономера акриламида и полиакриламида. Полимер может выпадать в осадок из полимеризационной системы в процессе реакции полимеризации. Однако из-за одинаковой плотности реакционной жидкости и полимеров осажденный полимер не может осесть. Таким образом, полимеры стабильно диспергируются в системе.
Вот почему это называется дисперсионной полимеризацией. Продукт дисперсии обычно известен как эмульсия вода-в-воде.
IX, Оборудование для производства полиакриламида
9.1 Принцип работы
Принцип работы оборудования для производства полиакриламида заключается в преобразовании мономера акриламида в полимер полиакриламида посредством ряда физических и химических реакций и обработки сырья. Мономер акриламида смешивается с катализатором полимеризации и нагревается до определенной температуры, так что катализатор играет роль инициатора реакции полимеризации. Затем посредством ряда реакционных процессов между молекулами мономера образуются ковалентные связи, постепенно образуя полимер полиакриламида.
В течение всего процесса реакции оборудование также должно обеспечивать стабильные условия температуры и давления, чтобы гарантировать протекание реакции. В то же время, процесс реакции должен контролироваться и управляться, чтобы гарантировать эффективность реакции полимеризации и качество продукта.
9.2 Состав оборудования
Оборудование для производства полиакриламида Обычно состоит из реакционного сосуда, мешалок, системы нагрева и охлаждения, системы управления и т. д.
Реакционный сосуд является основной частью всего оборудования, которое используется для проведения реакции полимеризации.
The
агитатор используется для перемешивания реакционной системы с целью равномерного протекания реакции.
Система нагрева и охлаждения используется для обеспечения постоянных температурных условий для поддержания реакции. Система управления используется для мониторинга и контроля рабочего состояния всего оборудования.
Конструкция и компоненты оборудования выбираются с учетом характеристик и требований реакционной системы, а также таких факторов, как масштаб производства и требования к контролю.
При этом необходимо учитывать такие факторы, как безопасность, удобство обслуживания и стоимость эксплуатации оборудования.
