Rodzaje PAM-ów
Kationowy poliakryloamid (CPAM): Liniowy związek polimerowy. Dzięki różnym grupom aktywnym może tworzyć wiązania wodorowe z wieloma substancjami poprzez powinowactwo i adsorpcję. Przede wszystkim flokuluje ujemnie naładowane koloidy.
Anionowy poliakryloamid (APAM): polimer-rozpuszczalny w wodzie, stosowany głównie do flokulacji i sedymentacji w różnych przemysłowych procesach oczyszczania ścieków, takich jak ścieki z hut, galwanizerni, zakładów metalurgicznych i zakładów przemywania węgla, a także do odwadniania osadów. Można go również stosować do klarowania i oczyszczania wody pitnej. Ponieważ jego łańcuch molekularny zawiera pewną liczbę grup polarnych, może adsorbować zawieszone w wodzie cząstki stałe, mostkując cząstki lub neutralizując ich ładunki, tworząc duże kłaczki. Może zatem przyspieszyć sedymentację cząstek w zawiesinie, znacznie przyspieszając klarowanie roztworu i sprzyjając filtracji.
Niejonowy poliakryloamid (NPAM): jest to polimer lub polielektrolit o-molekularnej-masie. Jego łańcuch molekularny zawiera pewną ilość grup polarnych, które mogą adsorbować zawieszone w wodzie cząstki stałe, mostkując cząstki, tworząc duże kłaczki. Przyspiesza sedymentację cząstek w zawiesinie, znacznie przyspieszając klarowanie roztworu i sprzyjając filtracji. Ze względu na obecność w łańcuchu molekularnym grup amidowych lub jonowych, jego istotną cechą jest wysoka hydrofilowość, dzięki czemu rozpuszcza się w wodzie w różnych proporcjach. Ten typ wodnego roztworu poliakryloamidu ma dobrą tolerancję na elektrolity, takie jak chlorek amonu i siarczan sodu, a także jest kompatybilny ze środkami powierzchniowo czynnymi.
Wskaźniki techniczne PAM
Wskaźniki techniczne poliakryloamidu obejmują na ogół masę cząsteczkową, stopień hydrolizy, stopień jonizacji, lepkość i resztkową zawartość monomeru. Dlatego jakość PAM można również ocenić na podstawie tych wskaźników.
1. Masa cząsteczkowa
PAM ma bardzo dużą masę cząsteczkową, która w ostatnich latach znacznie wzrosła. PAM stosowany w latach 70. miał na ogół masę cząsteczkową kilku milionów; od lat 80. większość-wysokoefektywnych PAM ma masę cząsteczkową przekraczającą 15 milionów, a niektóre osiągają 20 milionów. Każda cząsteczka PAM jest polimeryzowana z ponad 100 000 cząsteczek akryloamidu lub akrylanu sodu (akryloamid ma masę cząsteczkową 71, a PAM zawierający 100 000 monomerów ma masę cząsteczkową 7,1 miliona).
Ogólnie rzecz biorąc, PAM o wyższej masie cząsteczkowej wykazuje lepszą wydajność flokulacji. Akryloamid ma masę cząsteczkową 71, natomiast PAM zawierający 100 000 monomerów ma masę cząsteczkową 7,1 miliona. Poliakryloamid i jego pochodne mają masy cząsteczkowe w zakresie od setek tysięcy do ponad dziesięciu milionów i można je podzielić na podstawie masy cząsteczkowej na niską masę cząsteczkową (poniżej 1 miliona), średnią masę cząsteczkową (1 milion do 10 milionów), wysoką masę cząsteczkową (10 milionów do 15 milionów) i ultra-wysoką masę cząsteczkową (powyżej 15 milionów).
Masa cząsteczkowa związków organicznych o dużej masie cząsteczkowej nie jest całkowicie jednorodna, nawet w obrębie tego samego produktu; nominalna masa cząsteczkowa jest jej średnią wartością.
2. Stopień hydrolizy i stopień jonizacji
Stopień jonizacji PAM-u znacząco wpływa na jego działanie, jednak jego optymalna wartość zależy od rodzaju i właściwości obrabianego materiału; różne warunki spowodują różne wartości optymalne. Jeżeli przetwarzany materiał ma dużą siłę jonową (zawiera dużą ilość substancji nieorganicznych), zastosowany PAM powinien charakteryzować się wyższym stopniem jonizacji i odwrotnie. Ogólnie stopień anionizacji nazywany jest stopniem hydrolizy. Stopień jonizacji zwykle odnosi się konkretnie do kationów.
Stopień jonizacji=n/(m+n)*100%
Wcześnie wyprodukowany PAM był polimeryzowany z pojedynczego monomeru, poliakryloamidu i pierwotnie nie zawierał grup -COONa. Przed użyciem wymagało ogrzewania NaOH w celu hydrolizy niektórych grup -CONH2 do -COONa, jak pokazano w następującej reakcji:
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
Podczas procesu hydrolizy wydziela się gazowy amoniak. Proporcja grup amidowych zhydrolizowanych w PAM nazywana jest stopniem hydrolizy, czyli stopniem anionizacji. Ten typ PAM był niewygodny w użyciu i miał słabą wydajność (hydroliza cieplna nieuchronnie spowodowała znaczny spadek masy cząsteczkowej i wydajności PAM) i był rzadko stosowany od lat 80-tych.
Nowoczesne produkowane PAM-y są dostępne w różnych produktach o różnym stopniu anionizacji. Użytkownicy mogą wybrać odpowiedni typ w zależności od swoich potrzeb i poprzez faktyczne testy. Nie jest wymagana dalsza hydroliza; można go stosować bezpośrednio po rozpuszczeniu.
Jednak z przyzwyczajenia niektórzy nadal nazywają proces rozpuszczania flokulantów hydrolizą. Należy zauważyć, że hydroliza oznacza rozkład z wodą, reakcję chemiczną, a hydroliza PAM uwalnia gazowy amoniak; podczas gdy rozpuszczanie jest jedynie procesem fizycznym bez reakcji chemicznej. Te dwa pojęcia zasadniczo się od siebie różnią i nie należy ich mylić.
3. Pozostała zawartość monomeru
Resztkowa zawartość monomeru w PAM odnosi się do ilości monomeru akryloamidu, który nie przereagował całkowicie podczas polimeryzacji akryloamidu do poliakryloamidu i ostatecznie pozostaje w produkcie poliakryloamidowym. Jest to ważny parametr pozwalający ocenić jego przydatność dla przemysłu spożywczego. Poliakryloamid nie jest-toksyczny, ale akrylamid ma pewien stopień toksyczności.
W-poliakryloamidzie klasy przemysłowej nieuchronnie pozostają śladowe ilości niespolimeryzowanego monomeru akrylamidu. Dlatego należy ściśle kontrolować zawartość resztkowych monomerów w produktach PAM. Przepisy międzynarodowe stanowią, że zawartość resztkowa monomeru w PAM stosowanym w wodzie pitnej i przemyśle spożywczym nie powinna przekraczać 0,05%. Wartość ta w przypadku-znanych produktów międzynarodowych wynosi poniżej 0,03%.
4. Lepkość
Roztwory PAM są bardzo lepkie. Im wyższa masa cząsteczkowa PAM, tym większa lepkość roztworu. Dzieje się tak, ponieważ makrocząsteczki PAM są długimi i cienkimi łańcuchami, co powoduje znaczny opór ruchu w roztworze. Lepkość zasadniczo odzwierciedla wielkość tarcia w roztworze, znaną również jako współczynnik tarcia wewnętrznego.
Roztwory różnych-molekularnych-związków organicznych mają na ogół wysoką lepkość, która wzrasta wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej. Jedną z metod określania masy cząsteczkowej-molekularnych-związków organicznych jest pomiar lepkości roztworu o określonym stężeniu w określonych warunkach, a następnie obliczenie jego masy cząsteczkowej przy użyciu określonego wzoru; nazywa się to „lepkością-średnią masą cząsteczkową”.
Wybór PAM
Poliakryloamid można podzielić na-niejonowe, anionowe i kationowe na podstawie jego właściwości jonowych. W zależności od masy cząsteczkowej istnieją różne specyfikacje, jonowość itp., Co prowadzi do wielu różnych modeli. Biorąc pod uwagę złożone specyfikacje dostępne na rynku, wybór optymalnego modelu poliakryloamidu dla Twojego systemu kanalizacyjnego jest rzeczywiście bardzo trudny. Oto kilka wskazówek, jak rozwiązać typowe problemy związane z wyborem poliakryloamidu do oczyszczania ścieków lub osadów.
1. Zrozumienie źródła osadów
Osady są nieuniknionym produktem ubocznym oczyszczania ścieków. Po pierwsze, powinniśmy zrozumieć źródło, właściwości, skład i zawartość substancji stałych w osadzie. Ze względu na główne składniki osady można podzielić na osady organiczne i osady nieorganiczne.
Ogólnie rzecz biorąc, kationowy poliakryloamid stosuje się do oczyszczania osadów organicznych, natomiast anionowy poliakryloamid stosuje się do oczyszczania osadów nieorganicznych. Kationowy poliakryloamid nie nadaje się do warunków silnie zasadowych, natomiast anionowy poliakryloamid nie nadaje się do warunków silnie kwaśnych. Większa zawartość substancji stałych w osadzie zwykle wymaga większej dawki poliakryloamidu.
2. Dobór masy cząsteczkowej poliakryloamidu
Masa cząsteczkowa poliakryloamidu odnosi się do długości łańcucha cząsteczkowego. Masa cząsteczkowa poliakryloamidu waha się od 5 milionów do 18 milionów. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa masa cząsteczkowa produktu poliakryloamidowego, tym wyższa lepkość. Jednak w praktyce wyższa masa cząsteczkowa niekoniecznie oznacza lepszą wydajność. Odpowiednią masę cząsteczkową należy określić w oparciu o konkretną branżę zastosowania, jakość wody i sprzęt do uzdatniania.
Poliakryloamid to wysoko{0}}molekularny-środek koagulujący. Produkty można podzielić na trzy kategorie w zależności od ich średniej masy cząsteczkowej: niskocząsteczkowa (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 milionów).
Poliakryloamid stosowany jest w oczyszczaniu ścieków i jest rozpuszczalnym w wodzie-polimerem organicznym o dużej-masie cząsteczkowej-o masie cząsteczkowej od kilku milionów do dziesiątków milionów. Ogólnie rzecz biorąc, gdy jest stosowany wyłącznie jako środek koagulujący, im wyższa masa cząsteczkowa, tym gęstsze są kłaczki i tym mniej potrzeba środków chemicznych. Zaleca się jednak, aby masa cząsteczkowa anionowego poliakryloamidu nie przekraczała 20 milionów.
Do odwadniania osadów: W przypadku stosowania taśmowej prasy filtracyjnej masa cząsteczkowa z reguły nie może być zbyt wysoka. Wysoka masa cząsteczkowa może zatykać tkaninę filtracyjną, wpływając na efekt odwadniania. W przypadku stosowania odśrodkowej prasy filtracyjnej wymagania dotyczące masy cząsteczkowej są wyższe, ponieważ odśrodkowe prasy filtracyjne wymagają, aby kłaczki były możliwie-odporne na ścinanie; dlatego należy wybierać produkt o stosunkowo dużej masie cząsteczkowej.
3. Wybór stopnia jonów poliakryloamidu
W celu odwodnienia osadu można w drodze małych eksperymentów przesiać flokulanty o różnym stężeniu jonów w celu wybrania optymalnego poliakryloamidu. Pozwala to uzyskać najlepszy efekt flokulantu przy jednoczesnej minimalizacji dozowania i oszczędności kosztów. Kluczowymi czynnikami wpływającymi na wybór stopnia jonizacji są:
(1) Rozmiar kłaczków
Zbyt małe kłaczki będą miały wpływ na prędkość drenażu, natomiast zbyt duże kłaczki będą wiązać więcej wody, zmniejszając suchość placka osadowego. Wielkość kłaczków można regulować dobierając masę cząsteczkową poliakryloamidu.
(2) Wytrzymałość kłaczków (zawartość wilgoci)
Kłaczki powinny pozostać stabilne i nie pękać pod naprężeniem ścinającym. Zwiększenie masy cząsteczkowej poliakryloamidu lub wybranie odpowiedniej struktury molekularnej pomaga poprawić stabilność kłaczków.
(3) Mieszanie poliakryloamidu i osadu
Aby doszło do flokulacji, poliakryloamid musi całkowicie przereagować z osadem w pewnym punkcie urządzenia odwadniającego. Dlatego lepkość roztworu poliakryloamidu musi być odpowiednia, aby zapewnić dokładne wymieszanie z osadem w istniejących warunkach sprzętowych. Równomierne mieszanie jest kluczowym czynnikiem sukcesu. Lepkość roztworu poliakryloamidu zależy od jego masy cząsteczkowej i stężenia.
(4) Rozpuszczanie poliakryloamidu
Dobre rozpuszczanie jest niezbędne dla skutecznej flokulacji. Jak wspomniano wcześniej, proces rozpuszczania poliakryloamidu jest zasadniczo procesem jego dojrzewania. Czasami konieczne jest przyspieszenie szybkości rozpuszczania; w tym przypadku można rozważyć zwiększenie stężenia roztworu poliakryloamidu.
Dlatego też optymalny dobór produktu należy określić na podstawie doświadczeń laboratoryjnych w zlewkach. Z powyższego widać, że wybór masy cząsteczkowej i jonowości nie jest absolutny. Przed wyborem poliakryloamidu najlepiej jest przeprowadzić testy selekcyjne i operacyjne, aby uzyskać jak najdokładniejsze dane i zapewnić najlepszą-efektywność kosztową wybranego poliakryloamidu.