|
|
中文名稱：聚丙烯酰胺
英文名稱：polyacrylamide，PAM
定義：重復單元為的聚合物。是一種水溶性高分子?？捎米鑫鬯幚硖砑觿?。
應用學科：材料科學技術（一級學科）；高分子材料（二級學科）；塑料（三級學科）
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，堿性很強時用陽離子聚丙烯酰胺，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停止挑選，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：溶解良好才干發充沛發揮絮凝作用。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。
作用原理
1）絮凝作用原理：PAM用于絮凝時，與被絮凝物種類表面性質，特別是動電位，粘度、濁度及懸浮液的PH值有關，顆粒表面的動電位，是顆粒阻聚的原因加入表面電荷相反的PAM，能使動電位降低而凝聚。
2）吸附架橋：PAM分子鏈固定在不同的顆粒表面上，各顆粒之間形成聚合物的橋，使顆粒形成聚集體而沉降。
3）表面吸附：PAM分子上的極性基團顆粒的各種吸附。
4）增強作用：PAM分子鏈與分散相通過種種機械、物理、化學等作用，將分散相牽連在一起，形成網狀，
PAM沉淀的技術流程
沉淀是發生化學反應時生成了不溶于反應物所在溶液的物質。從字意上理解就是在重力作用下沉淀去除。污水中的懸浮物質，可以這是一種物理過程，簡便易行，效果良好，是污水處理的重要技術之一。
根據懸浮物質的性質、濃度及絮聚丙烯酰胺凝性能，沉淀可以分為：自然沉淀，絮凝沉淀，區域沉淀。域沉淀的懸浮顆泣濃度較高(5000mg/L以上)，顆粒的沉降受到周圍其它顆粒影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮池中均有區域沉淀發生。
廢水中懸浮固體濃度不高，而且不具有凝聚的性能，在沉淀過程中，固體顆粒不改變形狀，也不互相粘合，各自獨立地完成沉淀過程。（沉砂池和初沉池的初期沉淀）壓縮沉淀發生在高濃度懸浮顆粒的沉降過程中，由于懸浮顆粒濃度很高，顆粒相互之間已擠集成團塊結構，互相接觸，互相支承，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中的聚丙烯酰胺濃縮過程以及在濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉淀。自由沉淀發生在水中懸浮固體濃度不高，沉淀過程懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨進行沉淀，顆粒的沉淀軌跡呈直線。整個沉淀過程中，顆粒的物理性質，如形狀，大小及比重等不發生變化。這種顆粒在沉砂池中的沉淀是自由沉淀。聚丙烯酰胺
廢水中懸浮固體濃度不高，而且不具有凝聚的性能，在沉淀過程中，固體顆粒不改變形狀，也不互相粘合，各自獨立地完成沉淀過程。（沉砂池和初沉池的初期沉淀）壓縮沉淀發生在高濃度懸浮顆粒的沉降過程中，由于懸浮顆粒濃度很高，顆粒相互之間已擠集成團塊結構，互相接觸，互相支承，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中的濃縮過程以及在濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮聚丙烯酰胺沉淀。
絮凝沉淀是顆粒物在水中作絮凝沉淀的過程。在水中投加混凝劑后，其中懸浮物的膠體及分散顆粒在分子力的相互作用下生成絮狀體且在沉降過程中它們互相碰撞凝聚，其尺寸和質量不斷變大，沉速不斷增加。懸浮物的去除率不但取決于沉淀速度，而且與沉淀深度有關。地面水中投加混凝劑后形成的礬花，生活污水中的有機懸浮物，活性污泥在沉淀過程中都會出現絮凝沉淀的現象。
藥劑的投加方式
1.重力投加
利用重力將藥劑投加在水泵吸水管內或者吸水井的吸水喇叭口處，利用水泵葉輪混合。
2.壓力投加
利用水泵或者水射器將藥劑投加到原水管中，適用于將藥劑投加到壓力水管中，或者需要投加到標高較高、距離較遠的凈水構筑物內。
3.水泵投加
水泵投加是在溶液池中提升藥液到壓力管中，有直接采用計量泵和采用耐酸從而起增強作用。
用途
1)用于污泥脫水根據污泥性質可選用本產品的相應型號，可有效在污泥進入壓濾之前進行污泥脫水，脫水時，產生絮團大，不粘濾布，壓濾時不散，流泥餅較厚，脫水效率高，泥餅含水率在80%以下。
2)用于生活污水和有機廢水的處理，本產品在配性或堿性介質中均呈現陽電性，這樣對污水中懸浮顆粒帶陰電荷的污水進行絮凝沉淀，澄清很有效。如生產糧食酒精廢水，造紙廢水，城市污水處理廠的廢水，啤酒廢水，味精廠廢水，制糖廢水，有機含量高 廢水、飼料廢水，紡織印染廢水等，用陽離子聚丙烯酰胺要比用陰離子、非離子聚丙烯酰胺或無機鹽類效果要高數倍或數十倍，因為這類廢水普遍帶陰電荷。
3)用于以江河水作水源的自來水的處理絮凝劑，用量少，效果好，成本低，特別是和無機絮凝劑復合使用效果更好，它將成為治長江、黃河及其它流域的自來水廠的高效絮凝劑。
4)造紙用增強劑及其它助劑。提高填料、顏料等存留率、紙張的強度。
5)用于油田經學助劑，如粘土防膨劑，油田酸化用稠化劑。
6)用于紡織上漿劑、漿液性能穩定、落漿少、織物斷頭率低、布面光潔。
包裝與貯存 本品無毒，注意防潮、防雨,避免陽光曝曬。 貯存期：2年,25kg紙袋（內襯塑料袋外為貼塑牛皮紙袋）。
聚丙烯酰胺的生產步驟
1、丙烯酰胺單體生產技術
丙烯酰胺單體的生產時以丙烯腈為原料，在催化劑作用下水合生成丙烯酰胺單體的粗產品，經閃蒸、精制后得精丙烯酰胺單體，此單體即為聚丙烯酰胺的生產原料。
丙烯腈+(水催化劑/水) →合 →丙烯酰胺粗品→閃蒸→精制→精丙烯酰胺
按催化劑的發展歷史來分，單體技術已經歷了三代：
第一代為硫酸催化水合技術，此技術的缺點是丙烯腈轉化率低，丙稀酰胺產品收率低、副產品低，給精制帶來很大負擔，此外由于催化劑硫酸的強腐蝕性，使設備造價高，增加了生產成本；
第二代為二元或三元骨架銅催化生產技術，該技術的缺點是在最終產品中引入了影響聚合的金屬銅離子，從而增加了后處理精制的成本；第三代為微生物腈水合酶催化生產技術，此技術反應條件溫和，常溫常壓下進行，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，無副產物和雜志，
產品丙烯酰胺中不含金屬銅離子，不需進行離子交換來出去生產過程中所產生的銅離子，簡化了工藝流程，此外，氣相色譜分析表明丙烯酰胺產品中幾乎不含游離的丙烯腈，具有高純性，特別適合制備超高相對分子質量的聚丙烯酰胺及食品工業所需的無毒聚丙烯酰胺。
微生物催化丙烯酰胺單體生產技術，首先由日本在1985年建立了6000t/a的丙烯酰胺裝置，其后俄羅斯也掌握了此項技術，20世紀90年代時日本和俄羅斯相繼建立了萬噸級微生物催化丙烯酰胺裝置。我國是繼日本、俄羅斯之后，世界上第三個擁有此技術的國家。微生物催化劑活性為2857國際生化單位，已經達到了國際水平。我國微生物催化丙烯酰胺單體生產技術是由上海市農藥所經過“七五”、“八五”和“九五”等3個五年計劃開發完成的，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菌株和無錫土壤中分離出145菌株，經種子培養得到的腈水合酶，代號為Norcardia-163。該技術現已在江蘇如皋、江西南昌、勝利油田及河北萬全先后投產，目前運行平穩，質量上乘，達到了生產超高相對分子質量聚丙烯酰胺的質量指標。
現在正利用該技術的改進型工藝的油兩家：一個是配備2×10t/a為生物催化法丙烯酰胺裝置的北京恒聚油田化工集團有限公司，另一個是1.3×10t/a微生物催化法丙烯酰胺裝置的配備 大慶煉化公司聚合物二廠。
目前北京恒聚油田化工集團有限公司的萬噸級裝置已進入投產階級，這標志著我國也將擁有自己的萬噸級微生物催化丙稀酰胺技術，標志著我國微生物催化丙烯酰胺技術已經達到了國際先進水平。
2、聚丙烯酰胺聚合技術
聚丙烯酰胺生產是以丙烯酰胺水溶液為原料，在引發劑的作用下，進行聚合反應，在反應完成后生成的聚丙烯酰胺膠塊經切切割、造粒、干燥、粉碎，最終制得聚丙烯酰胺產品。關鍵工藝是聚合反應，在其后的處理過程中要注意機械降溫、熱降解和交聯，從而保證聚丙烯酰胺的相對分子質量和水溶解性。
丙烯酰胺+水（引發劑/聚合）→聚丙烯酰胺膠塊→造?！稍铩鬯椤郾０樊a品
我國聚丙烯酰胺生產技術大概也經歷了3個階段:
第一階段是最早采用盤式聚合，即將混合好的聚合反應液放在不銹鋼盤中，再將這些不銹鋼盤推至保溫烘房中，聚合數小時后，從烘房中推出，用鍘刀把聚丙烯酰胺切成條狀，進絞肉機造粒，烘房干燥，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，即將混合好的聚合反應液放在捏合機中加熱，聚合開始后，開始捏合機，一邊聚合一邊捏合，聚合完后，造粒也基本完成，倒出物料經干燥、粉碎得成品。
第三階段是，20世紀80年代后期，開發了錐形釜聚合工藝，由核工業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，即成粒狀，經轉鼓干燥機干燥，粉碎得產品。
為了避免聚丙烯酰胺膠塊黏附在聚合釜釜壁上，有的技術采用氟或硅的高分子化合物涂覆在聚合釜的內壁上，但此涂覆層在上產過程中易脫落而污染聚丙烯酰胺產品。
目前國內外的聚丙烯酰胺生產技術基本上與上述的第三階段相似，只是在設備上有些不同：聚合釜大小及類型（有固定錐形釜，也有可旋轉的錐形釜，聚合反應完成后，聚合釜倒轉將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）、干燥方式（有采用穿流回轉干燥，也有用振動流化床干燥）及粉碎方式。這些不同中有些是設備質量上有差異，有些是采用的具體方式上的油差異，但總的來看，聚合技術趨向于固定錐形釜聚合，振動流化床干燥技術。
聚丙烯酰胺生產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別，比如目前生產超高相對分子質量聚丙烯酰胺的生產工藝，同樣是低溫引發，就有前加堿共水解工藝和后加堿后水解工藝之分，兩種方法各有利弊，前加堿共水解工藝過程簡單，但存在水解傳熱易產生交聯和相對分子質量損失大的問題，后加堿后水解雖然工藝過程增加了，但水解均勻不易產生交聯，對產品相對分子質量損失也不大。
目前我國聚丙烯酰胺聚合用的引發劑有無機引發劑、有機引發劑和無機—有機混合體系3中類型。
（1）過氧化物
過氧化物大致分為無機過氧化物和有機過氧化物。無機過氧化物如過流酸鉀，過硫酸銨、過溴酸鈉和過氧化氫等。有機過氧化物如過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰和叔丁羥基過氧化物等。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
如偶氮而一定經、偶氮雙二甲基戊腈、偶氮雙氰基戊酸鈉和20世紀80年代開發的偶氮脒鹽系列，如偶氮N-取代脒丙烷鹽酸鹽是一類競相開發的產品，它們的加入濃度為萬分之0.005-1，催化效率很高，有助于生產相對分子質量高的產品，且溶于水，便于使用。
聚丙烯酰胺使用原則
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，樂邦公司建議為0.1%—0.3%，即1升水中加0.1g—0.3g聚合物粉劑。 |
|
QQ好友和群
