Τύποι PAM
Κατιονικό πολυακρυλαμίδιο (CPAM): Μια γραμμική πολυμερής ένωση. Λόγω των διαφόρων ενεργών ομάδων του, μπορεί να σχηματίσει δεσμούς υδρογόνου με πολλές ουσίες μέσω συγγένειας και προσρόφησης. Κροκιδώνει κυρίως αρνητικά φορτισμένα κολλοειδή.
Ανιονικό πολυακρυλαμίδιο (APAM): Ένα υδατοδιαλυτό πολυμερές, που χρησιμοποιείται κυρίως για κροκίδωση και καθίζηση σε διάφορες επεξεργασίες βιομηχανικών λυμάτων, όπως λύματα από χαλυβουργεία, εγκαταστάσεις ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, μεταλλουργικές μονάδες και εγκαταστάσεις πλύσης άνθρακα, καθώς και για αφυδάτωση λάσπης. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για καθαρισμό και καθαρισμό του πόσιμου νερού. Επειδή η μοριακή του αλυσίδα περιέχει έναν ορισμένο αριθμό πολικών ομάδων, μπορεί να προσροφήσει αιωρούμενα στερεά σωματίδια στο νερό, γεφυρώνοντας τα σωματίδια ή εξουδετερώνοντας τα φορτία τους για να σχηματίσουν μεγάλες κροκίδες. Ως εκ τούτου, μπορεί να επιταχύνει την καθίζηση των σωματιδίων σε εναιώρημα, επιταχύνοντας σημαντικά τη διαύγαση του διαλύματος και προωθώντας τη διήθηση.
Μη ιονικό πολυακρυλαμίδιο (NPAM): Πρόκειται για ένα πολυμερές ή πολυηλεκτρολύτη υψηλού-μοριακού-βάρους. Η μοριακή του αλυσίδα περιέχει μια ορισμένη ποσότητα πολικών ομάδων που μπορούν να προσροφήσουν αιωρούμενα στερεά σωματίδια στο νερό, γεφυρώνοντας τα σωματίδια για να σχηματίσουν μεγάλες κροκίδες. Επιταχύνει την καθίζηση των σωματιδίων σε εναιώρημα, επιταχύνοντας σημαντικά τη διαύγαση του διαλύματος και προάγοντας τη διήθηση. Λόγω της παρουσίας αμιδικών ή ιοντικών ομάδων στη μοριακή του αλυσίδα, το σημαντικό χαρακτηριστικό του είναι η υψηλή υδροφιλία, που του επιτρέπει να διαλύεται στο νερό σε διάφορες αναλογίες. Αυτός ο τύπος υδατικού διαλύματος πολυακρυλαμιδίου έχει καλή ανοχή σε ηλεκτρολύτες, όπως το χλωριούχο αμμώνιο και το θειικό νάτριο, και είναι επίσης συμβατό με τασιενεργά.
Τεχνικοί Δείκτες ΠΑΜ
Οι τεχνικοί δείκτες του πολυακρυλαμιδίου περιλαμβάνουν γενικά το μοριακό βάρος, τον βαθμό υδρόλυσης, τον βαθμό ιονισμού, το ιξώδες και την περιεκτικότητα σε υπολειμματικό μονομερές. Επομένως, η ποιότητα του PAM μπορεί επίσης να κριθεί από αυτούς τους δείκτες.
1. Μοριακό Βάρος
Το PAM έχει πολύ υψηλό μοριακό βάρος και αυτό έχει αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια. Το PAM που χρησιμοποιήθηκε στη δεκαετία του 1970 είχε γενικά μοριακό βάρος πολλών εκατομμυρίων. Από τη δεκαετία του 1980, τα περισσότερα-PAM υψηλής απόδοσης έχουν μοριακό βάρος άνω των 15 εκατομμυρίων, με μερικά να φτάνουν τα 20 εκατομμύρια. Κάθε μόριο ΡΑΜ πολυμερίζεται από περισσότερα από 100.000 μόρια ακρυλαμιδίου ή ακρυλικού νατρίου (το ακρυλαμίδιο έχει μοριακό βάρος 71 και το ΡΑΜ που περιέχει 100.000 μονομερή έχει μοριακό βάρος 7,1 εκατομμύρια).
Γενικά, υψηλότερο μοριακό βάρος PAM επιδεικνύει καλύτερη απόδοση κροκίδωσης. Το ακρυλαμίδιο έχει μοριακό βάρος 71, ενώ το PAM που περιέχει 100.000 μονομερή έχει μοριακό βάρος 7,1 εκατομμύρια. Το πολυακρυλαμίδιο και τα παράγωγά του έχουν μοριακά βάρη που κυμαίνονται από εκατοντάδες χιλιάδες έως πάνω από δέκα εκατομμύρια και μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με βάση το μοριακό βάρος ως χαμηλού μοριακού βάρους (κάτω από 1 εκατομμύριο), μεσαίου μοριακού βάρους (1 εκατομμύριο έως 10 εκατομμύριο), υψηλού μοριακού βάρους (10 εκατομμύρια έως 15 εκατομμύρια) και υπέρ{11} εκατομμυρίων μοριακού βάρους (agh{115}).
Το μοριακό βάρος των οργανικών ενώσεων υψηλού μοριακού βάρους δεν είναι εντελώς ομοιόμορφο, ακόμη και μέσα στο ίδιο προϊόν. το ονομαστικό μοριακό βάρος είναι η μέση τιμή του.
2. Βαθμός Υδρόλυσης και Βαθμός Ιοντισμού
Ο βαθμός ιονισμού του PAM επηρεάζει σημαντικά την απόδοσή του, αλλά η βέλτιστη τιμή του εξαρτάται από τον τύπο και τις ιδιότητες του υλικού που υποβάλλεται σε επεξεργασία. διαφορετικές συνθήκες θα οδηγήσουν σε διαφορετικές βέλτιστες τιμές. Εάν το υπό επεξεργασία υλικό έχει υψηλή ιοντική ισχύ (που περιέχει μεγάλη ποσότητα ανόργανης ύλης), το χρησιμοποιούμενο PAM θα πρέπει να έχει υψηλότερο βαθμό ιονισμού και αντίστροφα. Γενικά, ο βαθμός ανιονισμού ονομάζεται βαθμός υδρόλυσης. Ο βαθμός ιοντισμού συνήθως αναφέρεται ειδικά σε κατιόντα.
Βαθμός ιονισμού=n/(m+n)*100%
Το πρώιμο παραγόμενο PAM πολυμερίστηκε από ένα μόνο μονομερές, το πολυακρυλαμίδιο, και αρχικά δεν περιείχε -ομάδες COONa. Πριν από τη χρήση, χρειάστηκε θέρμανση με NaOH για να υδρολυθούν ορισμένες από τις ομάδες -CONH2 σε -COONa, όπως φαίνεται στην ακόλουθη αντίδραση:
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
Κατά τη διαδικασία της υδρόλυσης απελευθερώνεται αέρια αμμωνία. Η αναλογία των αμιδικών ομάδων που υδρολύονται στο ΡΑΜ ονομάζεται βαθμός υδρόλυσης, που είναι ο βαθμός ανιονισμού. Αυτός ο τύπος PAM ήταν άβολος στη χρήση και είχε κακή απόδοση (η υδρόλυση θέρμανσης προκάλεσε αναπόφευκτα σημαντική μείωση στο μοριακό βάρος και την απόδοση του PAM) και έχει χρησιμοποιηθεί σπάνια από τη δεκαετία του 1980.
Τα σύγχρονα παραγόμενα PAM διατίθενται σε διάφορα προϊόντα με διαφορετικούς βαθμούς ανιονισμού. Οι χρήστες μπορούν να επιλέξουν τον κατάλληλο τύπο σύμφωνα με τις ανάγκες τους και μέσω πραγματικών δοκιμών. Δεν απαιτείται περαιτέρω υδρόλυση. μπορεί να χρησιμοποιηθεί αμέσως μετά τη διάλυση.
Ωστόσο, λόγω συνήθειας, μερικοί άνθρωποι εξακολουθούν να αναφέρονται στη διαδικασία διάλυσης των κροκιδωτών ως υδρόλυση. Πρέπει να σημειωθεί ότι υδρόλυση σημαίνει αποσύνθεση με νερό, χημική αντίδραση και η υδρόλυση του ΡΑΜ απελευθερώνει αέριο αμμωνία. ενώ η διάλυση είναι απλώς μια φυσική διαδικασία χωρίς χημική αντίδραση. Τα δύο είναι θεμελιωδώς διαφορετικά και δεν πρέπει να συγχέονται.
3. Υπολειμματικό περιεχόμενο μονομερούς
Η περιεκτικότητα σε υπολειμματικό μονομερές του ΡΑΜ αναφέρεται στην ποσότητα μονομερούς ακρυλαμιδίου που δεν αντέδρασε πλήρως κατά τον πολυμερισμό του ακρυλαμιδίου σε πολυακρυλαμίδιο και τελικά παραμένει στο προϊόν πολυακρυλαμιδίου. Είναι μια σημαντική παράμετρος για την αξιολόγηση της καταλληλότητάς του για τη βιομηχανία τροφίμων. Το πολυακρυλαμίδιο δεν είναι-τοξικό, αλλά το ακρυλαμίδιο έχει έναν ορισμένο βαθμό τοξικότητας.
Στο πολυακρυλαμίδιο βιομηχανικής-ποιότητας, παραμένουν αναπόφευκτα ίχνη μονομερούς μη πολυμερισμένου ακρυλαμιδίου. Επομένως, η περιεκτικότητα σε υπολειμματικά μονομερή στα προϊόντα PAM πρέπει να ελέγχεται αυστηρά. Οι διεθνείς κανονισμοί ορίζουν ότι η περιεκτικότητα σε υπολειμματικά μονομερή στο PAM που χρησιμοποιείται στο πόσιμο νερό και στη βιομηχανία τροφίμων δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,05%. Αυτή η τιμή για-γνωστά διεθνή προϊόντα είναι κάτω από 0,03%.
4. Ιξώδες
Τα διαλύματα PAM είναι πολύ παχύρρευστα. Όσο μεγαλύτερο είναι το μοριακό βάρος του ΡΑΜ, τόσο μεγαλύτερο είναι το ιξώδες του διαλύματος. Αυτό συμβαίνει επειδή τα μακρομόρια PAM είναι μακριές και λεπτές αλυσίδες, με αποτέλεσμα να παρουσιάζουν σημαντική αντίσταση στην κίνηση στο διάλυμα. Το ιξώδες ουσιαστικά αντανακλά το μέγεθος της τριβής μέσα σε ένα διάλυμα, γνωστό και ως συντελεστής εσωτερικής τριβής.
Τα διαλύματα διαφόρων οργανικών ενώσεων υψηλού-μοριακού-βάρους έχουν γενικά υψηλό ιξώδες, το οποίο αυξάνεται με την αύξηση του μοριακού βάρους. Μία μέθοδος για τον προσδιορισμό του μοριακού βάρους οργανικών ενώσεων υψηλού-μοριακού-βάρους είναι η μέτρηση του ιξώδους ενός διαλύματος ορισμένης συγκέντρωσης υπό συγκεκριμένες συνθήκες και στη συνέχεια ο υπολογισμός του μοριακού του βάρους χρησιμοποιώντας έναν συγκεκριμένο τύπο. αυτό ονομάζεται "ιξώδες-μέσο μοριακό βάρος."
Επιλογή PAM
Το πολυακρυλαμίδιο μπορεί να ταξινομηθεί σε μη-ιονικούς, ανιονικούς και κατιονικούς τύπους με βάση τις ιοντικές του ιδιότητες. Με βάση το μοριακό βάρος, υπάρχουν διάφορες προδιαγραφές, ιοντικότητα κ.λπ., που οδηγούν σε πολλά διαφορετικά μοντέλα. Δεδομένων των περίπλοκων προδιαγραφών της αγοράς, η επιλογή του βέλτιστου μοντέλου πολυακρυλαμιδίου για το σύστημα αποχέτευσης είναι πράγματι πολύ δύσκολη. Ακολουθούν μερικές συμβουλές για την επίλυση κοινών προβλημάτων στην επιλογή πολυακρυλαμιδίου για επεξεργασία λυμάτων ή λάσπης.
1. Κατανόηση της πηγής της λάσπης
Η ιλύς είναι ένα αναπόφευκτο υποπροϊόν της επεξεργασίας των λυμάτων. Πρώτον, θα πρέπει να κατανοήσουμε την πηγή, τις ιδιότητες, τη σύνθεση και την περιεκτικότητα σε στερεά της λάσπης. Με βάση τα κύρια συστατικά, η ιλύς μπορεί να χωριστεί σε οργανική ιλύ και ανόργανη ιλύ.
Γενικά, το κατιονικό πολυακρυλαμίδιο χρησιμοποιείται για την επεξεργασία οργανικής ιλύος, ενώ το ανιονικό πολυακρυλαμίδιο χρησιμοποιείται για την επεξεργασία ανόργανης λάσπης. Το κατιονικό πολυακρυλαμίδιο δεν είναι κατάλληλο για υψηλά αλκαλικές συνθήκες, ενώ το ανιονικό πολυακρυλαμίδιο δεν είναι κατάλληλο για υψηλά όξινες συνθήκες. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε στερεά στη λάσπη συνήθως απαιτεί μεγαλύτερη δόση πολυακρυλαμιδίου.
2. Επιλογή Μοριακού Βάρους Πολυακρυλαμιδίου
Το μοριακό βάρος του πολυακρυλαμιδίου αναφέρεται στο μήκος της μοριακής αλυσίδας. Το μοριακό βάρος του πολυακρυλαμιδίου κυμαίνεται από 5 εκατομμύρια έως 18 εκατομμύρια. Γενικά, όσο υψηλότερο είναι το μοριακό βάρος του προϊόντος πολυακρυλαμιδίου, τόσο μεγαλύτερο είναι το ιξώδες. Ωστόσο, στην πράξη, υψηλότερο μοριακό βάρος δεν σημαίνει απαραίτητα καλύτερη απόδοση. Το κατάλληλο μοριακό βάρος πρέπει να προσδιορίζεται με βάση τη συγκεκριμένη βιομηχανία εφαρμογής, την ποιότητα του νερού και τον εξοπλισμό επεξεργασίας.
Το πολυακρυλαμίδιο είναι ένα πηκτικό βοήθημα υψηλού-μοριακού-βάρους. Τα προϊόντα μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με το μέσο μοριακό τους βάρος: χαμηλό μοριακό βάρος (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 εκατομμύρια).
Το πολυακρυλαμίδιο χρησιμοποιείται στην επεξεργασία λυμάτων και είναι ένα υψηλού μοριακού-υδατοδιαλυτού-οργανικού πολυμερούς με μοριακά βάρη που κυμαίνονται από πολλά εκατομμύρια έως δεκάδες εκατομμύρια. Όταν χρησιμοποιείται αποκλειστικά ως πηκτικό βοήθημα, γενικά, όσο υψηλότερο είναι το μοριακό βάρος, τόσο πιο πυκνά είναι τα κροκίδια και τόσο λιγότερα χημικά χρειάζονται. Ωστόσο, το μοριακό βάρος του ανιονικού πολυακρυλαμιδίου συνιστάται να μην υπερβαίνει τα 20 εκατομμύρια.
Για την αφυδάτωση της λάσπης: Όταν χρησιμοποιείτε ιμάντα φίλτρου, το μοριακό βάρος γενικά δεν μπορεί να είναι πολύ υψηλό. Ένα υψηλό μοριακό βάρος μπορεί να φράξει το πανί του φίλτρου, επηρεάζοντας το αποτέλεσμα αφυδάτωσης. Όταν χρησιμοποιείτε μια φυγοκεντρική φίλτροπρεσσα, η απαίτηση μοριακού βάρους είναι υψηλότερη επειδή οι φυγοκεντρικές φίλτροπρεσσες απαιτούν τα κροκίδια να είναι όσο το δυνατόν πιο ανθεκτικά στη διάτμηση. Επομένως, θα πρέπει να επιλεγεί ένα προϊόν με σχετικά υψηλό μοριακό βάρος.
3. Επιλογή Βαθμού Ιόντων Πολυακρυλαμιδίου
Για να αφυδατωθεί η ιλύς, κροκιδωτικά με διαφορετικούς βαθμούς ιόντων μπορούν να εξεταστούν μέσω μικρών πειραμάτων για την επιλογή του βέλτιστου πολυακρυλαμιδίου. Αυτό επιτυγχάνει το καλύτερο κροκιδωτικό αποτέλεσμα ελαχιστοποιώντας τη δοσολογία, εξοικονομώντας κόστος. Οι βασικοί παράγοντες για την επιλογή του βαθμού ιόντων είναι:
(1) Μέγεθος Floc
Οι κροκίδες που είναι πολύ μικρές θα επηρεάσουν την ταχύτητα αποστράγγισης, ενώ οι πολύ μεγάλες κροκίδες θα δεσμεύσουν περισσότερο νερό, μειώνοντας την ξηρότητα του κέικ λάσπης. Το μέγεθος του κροκιδώματος μπορεί να ρυθμιστεί επιλέγοντας το μοριακό βάρος του πολυακρυλαμιδίου.
(2) Αντοχή σε κροκίδες (περιεκτικότητα σε υγρασία)
Οι κροκίδες πρέπει να παραμένουν σταθερές και να μην σπάνε υπό διατμητική τάση. Η αύξηση του μοριακού βάρους του πολυακρυλαμιδίου ή η επιλογή μιας κατάλληλης μοριακής δομής συμβάλλει στη βελτίωση της σταθερότητας των κροκίδων.
(3) Ανάμιξη πολυακρυλαμιδίου και λάσπης
Το πολυακρυλαμίδιο πρέπει να αντιδρά πλήρως με τη λάσπη σε ένα ορισμένο σημείο του εξοπλισμού αφυδάτωσης για να επιτευχθεί κροκίδωση. Επομένως, το ιξώδες του διαλύματος πολυακρυλαμιδίου πρέπει να είναι κατάλληλο για να διασφαλίζεται η πλήρης ανάμειξη με τη λάσπη υπό τις υπάρχουσες συνθήκες εξοπλισμού. Η ομοιόμορφη μίξη είναι βασικός παράγοντας επιτυχίας. Το ιξώδες του διαλύματος πολυακρυλαμιδίου σχετίζεται με το μοριακό του βάρος και τη συγκέντρωσή του.
(4) Διάλυση Πολυακρυλαμιδίου
Η καλή διάλυση είναι απαραίτητη για την αποτελεσματική κροκίδωση. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η διαδικασία διάλυσης του πολυακρυλαμιδίου είναι ουσιαστικά η διαδικασία ωρίμανσης του. Μερικές φορές, είναι απαραίτητο να επιταχυνθεί ο ρυθμός διάλυσης. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να εξεταστεί η αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος πολυακρυλαμιδίου.
Επομένως, η βέλτιστη επιλογή προϊόντος θα πρέπει να καθοριστεί μέσω εργαστηριακών πειραμάτων σε ποτήρι ζέσεως. Από τα παραπάνω, φαίνεται ότι η επιλογή του μοριακού βάρους και της ιονικότητας δεν είναι απόλυτη. Είναι καλύτερο να διεξάγετε δοκιμές επιλογής και λειτουργικές δοκιμές πριν από την επιλογή πολυακρυλαμιδίου για να λάβετε τα πιο ακριβή δεδομένα και να εξασφαλίσετε την καλύτερη{2}}οικονομική απόδοση του επιλεγμένου πολυακρυλαμιδίου.