聚丙烯酰胺(pam)是一種線型水溶性高分子,是水溶性高分子化合物中應(yīng)用最為廣泛的品種之一,pam其衍生物可以用作高效的絮凝劑、增稠劑、紙張?jiān)鰪?qiáng)劑以及液體的減阻劑,廣泛應(yīng)用于水處理、造紙、石油、煤炭、礦冶、地質(zhì)、輕紡、建筑等工業(yè)部門。
pam結(jié)構(gòu)區(qū)別
陽離子聚丙烯酰胺(cpam):是線型高分子化合物,由于它具有多種活潑的基團(tuán), 可與許多物質(zhì)親和、吸附形成氫鍵。主要是絮凝帶負(fù)電荷的膠體。
陰離子聚丙烯酰胺(apam):是水溶性的高分子聚合物, 主要用于各種工業(yè)廢水的絮凝沉降,沉淀澄清處理,如鋼鐵廠廢水,電鍍廠廢水,冶金廢水,洗煤廢水等污水處理、污泥脫水等。還可用于飲用水澄清和凈化處理。由于其分子鏈中含有一定數(shù)量的極性基團(tuán),它能通過吸附水中懸浮的固體粒子,使粒子間架橋或通過電荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物,故可加速懸浮液中粒子的沉降,有非常明顯的加快溶液澄清,促進(jìn)過濾等效果。
非離子聚丙烯酰胺(npam):是高分子聚合物或聚電解物,其分子鏈中含有一定量極性基因能吸附水中懸浮的固體粒子,使粒子間架橋形成大的絮凝物。它加速懸浮液中的粒子的沉降,有非常明顯的加快溶液的澄清,促進(jìn)過濾等效果。由于分子鏈含有酰胺基或離子基因,故其顯著特點(diǎn)是親水性高,可以各種比例溶于水中,聚丙烯酰胺水溶液對(duì)電解質(zhì)有很好的容忍性,如氯化胺,硫酸鈉等都不敏感,與表面活性劑也相容。
pam的技術(shù)指標(biāo)
對(duì)聚丙烯酰胺的技術(shù)指標(biāo)一般有分子量,水解度,離子度,黏度,殘余單體含量等,所以判斷pam的質(zhì)量?jī)?yōu)劣也可以從這幾個(gè)指標(biāo)來判斷!
1、分子量
pam的分子量很高,且近年來還有較大提高。20世紀(jì)70年代應(yīng)用的pam,分子量一般為數(shù)百萬;80年代以后,多數(shù)高效pam的分子量在1500萬以上,有些達(dá)到2000萬。每一個(gè)這種pam分子是由十萬個(gè)以上的丙烯酰胺或丙烯酸鈉分子聚合而成(丙烯酰胺的分子量為71,含十萬個(gè)單體的pam的分子量為710萬)。通常,分子量高的pam的絮凝性能較好,丙烯酰胺的分子量為71,含十萬個(gè)單體的pam的分子量為710萬。聚丙烯酰胺及其衍生物的分子量從幾十萬到一千萬以上,根據(jù)分子質(zhì)量可分為低分子量(100萬以下)、中分子量(100萬~1000萬)、高分子量(1000萬~1500萬)、超分子量(1500萬以上)。
高分子有機(jī)物的分子量,即使在同一產(chǎn)品中也不是完全均一的,標(biāo)稱的分子量是它的平均值。
2、水解度與離子度
pam的離子度對(duì)它的使用效果有很大影響,但它的適宜數(shù)值需視所處理的物料的種類和性質(zhì)而定,不同情況下會(huì)有不同的最佳值。如果所處理的物料的離子強(qiáng)度較高(含無機(jī)物較多),所用pam的離子度宜較高,反之則應(yīng)較低。通常,陰離子度被稱為水解度。而離子度一般特指陽離子。
離子度=n/(m+n)*100%
早期生產(chǎn)的pam是由聚丙烯酰胺一種單體聚合而成,原來不含-coona基團(tuán)。使用前要先加naoh加熱,使部分-conh2 基水解為-coona,反應(yīng)式如下:
-conh2 + naoh -→ -coona + nh3↑水解過程中有氨氣放出。pam中酰胺基團(tuán)水解的比例就稱為pam的水解度,它即是陰離子度。這種pam的使用不方便,且性能較差(加熱水解必使pam分子量和性能明顯下降),80年代后已很少使用。
現(xiàn)代生產(chǎn)的pam有多種不同陰離子度的產(chǎn)品,用戶可根據(jù)需要和通過實(shí)際試驗(yàn)選用適當(dāng)?shù)钠贩N,不需要再行水解,溶解以后即可使用。但是,由于習(xí)慣的原因,有些人仍將絮凝劑的溶解過程稱為水解。應(yīng)當(dāng)注意,水解的含義是加水分解,是化學(xué)反應(yīng),pam的水解有氨氣放出;而溶解只是物理作用,無化學(xué)反應(yīng)。兩者的本質(zhì)不同,不應(yīng)混為一談。
3、殘余單體含量
pam的殘余單體含量是指在丙烯酰胺聚合為聚丙烯酰胺過程中,未反應(yīng)完全并最終殘留于聚丙烯酰胺產(chǎn)品中的丙烯酰胺單體含量,是衡量是否適用于食品工業(yè)的重要參數(shù)。聚丙烯酰胺是無毒的,但丙烯酰胺具有一定的毒性。在工業(yè)品聚丙烯酰胺中,難免殘留有微量的未聚合的丙烯酰胺單體。因此,必須嚴(yán)格控制pam產(chǎn)品中的殘余單體含量。國(guó)際規(guī)定用于飲用水和食品工業(yè)的pam中的殘余單體含量不超過0.05%。國(guó)外著名產(chǎn)品的這一數(shù)值低于0.03%。
4、黏度
pam 溶液是很黏稠的。分子量越高的pam的溶液黏度越大。這是因?yàn)閜am大分子是長(zhǎng)而細(xì)的鏈狀體,在溶液中運(yùn)動(dòng)的阻力很大。黏度的實(shí)質(zhì)是反映溶液內(nèi)磨擦力的大小,亦稱為內(nèi)磨擦系數(shù)。各種高分子有機(jī)物的溶液的黏度都較高,并隨分子量升高而增大。測(cè)定高分子有機(jī)物分子量的一種方法,就是測(cè)定一定濃度溶液在一定條件下的黏度,再按一定的公式計(jì)算其分子量,稱為“黏均分子量”。
pam的選型
聚丙烯酰胺按離子特性可分為非離子、陰離子、陽離子型聚丙烯酰胺類型。按分子量來分有不同規(guī)格的分子量,離子度等衍生出很多型號(hào),面對(duì)市場(chǎng)雜亂的規(guī)格體系,針對(duì)自己的污水體系優(yōu)選最佳聚丙烯酰胺型號(hào)確實(shí)難度很大,如何幾招搞定污水或污泥聚丙烯酰選型的常見問題。
1、了解污泥的來源
污泥是污水處理中的必然產(chǎn)物,首先我們應(yīng)該了解污泥的來源,性質(zhì),成分及固含量。按照污泥含有的主要成分不同,污泥可分為有機(jī)污泥和無機(jī)污泥。
一般來說陽離子聚丙烯酰胺用于處理有機(jī)污泥,陰離子聚丙烯酰胺用于處理無機(jī)污泥,堿性很強(qiáng)時(shí)不易用陽離子聚丙烯酰胺,而酸性很強(qiáng)時(shí)不宜用陰離子聚丙烯酰胺,污泥的固含量高時(shí)通常聚丙烯酰胺的用量較大。
2、聚丙烯酰胺的分子量選擇
聚丙烯酰胺分子量是指分子中分子鏈的長(zhǎng)度,聚丙烯酰胺的分子量在500-1800萬之間,一般來說,分子量越高的聚丙烯酰胺產(chǎn)品,粘度也就越大,不過,在使用的時(shí)候,并不是分子量越高的產(chǎn)品,使用效果就越好,具體在使用中,要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用行業(yè)、水質(zhì)、處理設(shè)備等條件,來決定合適的聚丙烯酰胺分子量。
聚丙烯酰胺為高分子助凝劑,產(chǎn)品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。
聚丙烯酰胺應(yīng)用在污水處理中,分子量由幾百萬至幾千萬的高分子水溶性有機(jī)聚合物。國(guó)內(nèi)的高分子聚丙烯酰胺有:非離子聚丙烯酰胺(簡(jiǎn)寫npam,分子量800-1500萬)、陰離子聚丙烯酰胺(簡(jiǎn)寫apam,分子量800-2000萬)、陽離子聚丙烯酰胺(簡(jiǎn)寫cpam,分子量800-1200萬,離子度10%-80%)。
如果單純做助凝劑使用的時(shí)候,一般分子量越高的話,絮團(tuán)越緊密,用藥越省,但陰離子聚丙烯酰胺的分子量建議不超過2000萬。
如果在污泥脫水方面。使用帶式壓濾機(jī),一般分子量就不能過高,如果分子量很高就可能導(dǎo)致濾布堵塞,影響脫水效果;再比如您使用離心式壓濾機(jī),分子量要求就要高一點(diǎn),因?yàn)殡x心式壓濾機(jī)要求絮團(tuán)能夠盡量耐剪切,所以要選擇分子量相對(duì)較高的產(chǎn)品。
3、聚丙烯酰胺的離子度選擇
針對(duì)所要脫水的污泥,可用不同離子度的絮凝劑通過小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行篩選,選出最佳合適的聚丙烯酰胺,這樣即可以取得最佳絮凝劑效果,又可使加藥量最少,節(jié)約成本。選離子度關(guān)鍵看:
(1)絮團(tuán)的大小
絮團(tuán)的大?。盒鯃F(tuán)太小會(huì)影響排水的速度,絮團(tuán)太大會(huì)使絮團(tuán)束縛較多水而降低泥餅干度。通過選擇聚丙烯酰胺的分子量可以調(diào)整絮團(tuán)的大小。
(2)絮團(tuán)強(qiáng)度(含水率)
絮團(tuán)的強(qiáng)度:絮團(tuán)在剪切作用下應(yīng)保持穩(wěn)定而不破碎。提高聚丙烯酰胺分子量或者選擇合適的分子結(jié)構(gòu)有助于提高絮團(tuán)穩(wěn)定性。
(3)聚丙烯酰胺與污泥的混合
聚丙烯酰胺在脫水設(shè)備的某一位置必須和污泥充分反應(yīng),發(fā)生絮凝作用。為此,聚丙烯酰胺溶液粘度必須合適,在現(xiàn)有設(shè)備條件下能與污泥充分混合,兩者混合均勻是否,是成功的關(guān)鍵因素。聚丙烯酰胺溶液粘度與其分子量和配制濃度有關(guān)。
(4)聚丙烯酰胺的溶解
溶解良好才能發(fā)充分發(fā)揮絮凝作用。前面講過聚丙烯酰胺的溶解過程其實(shí)就是聚丙烯酰胺的熟化過程,有時(shí)需要加快溶解速度,這時(shí)可考慮提高聚丙烯酰胺溶液的濃度。
所以最佳的產(chǎn)品選擇要有實(shí)驗(yàn)室燒杯實(shí)驗(yàn)決定。
由以上可以看出分子量和離子度的選擇不是絕對(duì)的,選擇聚丙烯酰胺之前最好做選型試驗(yàn),最好上機(jī)運(yùn)營(yíng)試驗(yàn),這樣得來的數(shù)據(jù)才最準(zhǔn)確,優(yōu)選的聚丙烯酰胺性價(jià)比才更高。
來源:北極星水處理網(wǎng)
【第七屆廣東泵閥展】
作為深耕行業(yè)多年的展會(huì),由上海荷祥會(huì)展有限公司主辦的第六屆廣東國(guó)際泵管閥展覽會(huì)(簡(jiǎn)稱“廣東泵閥展”)攜手展商與合作伙伴凝聚產(chǎn)業(yè)合力再創(chuàng)佳績(jī),共助泵閥行業(yè)信心提振!2021現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)同廣東水展整體規(guī)模近4.5萬平方米,聚集1000多家展商,迎來35000多名專業(yè)觀眾蒞臨參觀,現(xiàn)已成為華南地區(qū)超大規(guī)模的泵管閥盛會(huì)。第七屆廣東泵閥展在廣東省土木建筑學(xué)會(huì)給排水專業(yè)委員會(huì)、廣東化工交易中心、廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院及廣州市設(shè)計(jì)院等專業(yè)組織機(jī)構(gòu)和行業(yè)伙伴的大力支持下,將于2022年3月31日-4月2日在廣州丨保利世貿(mào)博覽館再度來襲,除了延續(xù)其姊妹展上海泵閥展的資源外,還將打通污水處理、膜工業(yè)、給排水、成套供水等行業(yè)上下游,主辦方幫助展商深入大灣區(qū),將產(chǎn)品完美呈現(xiàn)給華南地區(qū)的各大水司、水協(xié)、設(shè)計(jì)院、經(jīng)銷商等專業(yè)觀眾,搶占市場(chǎng)份額,開拓新市場(chǎng),致力打造華南高品質(zhì)泵管閥展覽會(huì)。