Soorten PAM
Kationisch polyacrylamide (CPAM): een lineaire polymeerverbinding. Vanwege de verschillende actieve groepen kan het door affiniteit en adsorptie waterstofbruggen vormen met veel stoffen. Het vlokt voornamelijk negatief geladen colloïden uit.
Anionisch polyacrylamide (APAM): een water-oplosbaar polymeer, voornamelijk gebruikt voor uitvlokking en sedimentatie bij verschillende industriële afvalwaterbehandelingen, zoals afvalwater van staalfabrieken, galvaniseerfabrieken, metallurgische fabrieken en kolenwasinstallaties, evenals slibontwatering. Het kan ook worden gebruikt voor het zuiveren en zuiveren van drinkwater. Omdat de moleculaire keten een bepaald aantal polaire groepen bevat, kan het zwevende vaste deeltjes in water adsorberen, de deeltjes overbruggen of hun ladingen neutraliseren om grote vlokken te vormen. Daarom kan het de sedimentatie van deeltjes in suspensie versnellen, waardoor de klaring van de oplossing aanzienlijk wordt versneld en de filtratie wordt bevorderd.
Niet-ionisch polyacrylamide (NPAM): Dit is een polymeer of polyelektrolyt met een hoog-moleculair-gewicht. De moleculaire keten bevat een bepaalde hoeveelheid polaire groepen die zwevende vaste deeltjes in water kunnen adsorberen, waardoor de deeltjes worden overbrugd om grote vlokken te vormen. Het versnelt de sedimentatie van deeltjes in suspensie, waardoor de klaring van de oplossing aanzienlijk wordt versneld en de filtratie wordt bevorderd. Vanwege de aanwezigheid van amide- of ionische groepen in de moleculaire keten, is het belangrijkste kenmerk ervan een hoge hydrofiliciteit, waardoor het in verschillende verhoudingen in water kan oplossen. Dit type waterige polyacrylamide-oplossing heeft een goede tolerantie voor elektrolyten, zoals ammoniumchloride en natriumsulfaat, en is ook compatibel met oppervlakteactieve stoffen.
Technische indicatoren van PAM
De technische indicatoren van polyacrylamide omvatten doorgaans het molecuulgewicht, de hydrolysegraad, de mate van ionisatie, de viscositeit en het restmonomeergehalte. Daarom kan de kwaliteit van PAM ook aan de hand van deze indicatoren worden beoordeeld.
1. Moleculair gewicht
PAM heeft een zeer hoog molecuulgewicht en dit is de afgelopen jaren aanzienlijk toegenomen. PAM dat in de jaren zeventig werd gebruikt, had over het algemeen een molecuulgewicht van enkele miljoenen; sinds de jaren tachtig hebben de meeste PAM's met hoge{3}}efficiëntie een molecuulgewicht van meer dan 15 miljoen, en sommige bereiken zelfs 20 miljoen. Elk PAM-molecuul wordt gepolymeriseerd uit meer dan 100.000 acrylamide- of natriumacrylaatmoleculen (acrylamide heeft een molecuulgewicht van 71 en PAM dat 100.000 monomeren bevat, heeft een molecuulgewicht van 7,1 miljoen).
In het algemeen vertoont PAM met een hoger molecuulgewicht betere uitvlokprestaties. Acrylamide heeft een molecuulgewicht van 71, terwijl PAM met 100.000 monomeren een molecuulgewicht van 7,1 miljoen heeft. Polyacrylamide en zijn derivaten hebben molecuulgewichten variërend van honderdduizenden tot meer dan tien miljoen, en kunnen op basis van molecuulgewicht worden gecategoriseerd als laag molecuulgewicht (minder dan 1 miljoen), gemiddeld molecuulgewicht (1 miljoen tot 10 miljoen), hoog molecuulgewicht (10 miljoen tot 15 miljoen) en ultra-hoog molecuulgewicht (boven 15 miljoen).
Het molecuulgewicht van organische verbindingen met een hoog molecuulgewicht is niet volledig uniform, zelfs niet binnen hetzelfde product; het nominale molecuulgewicht is de gemiddelde waarde ervan.
2. Mate van hydrolyse en mate van ionisatie
De mate van ionisatie van PAM heeft een aanzienlijke invloed op de prestaties ervan, maar de optimale waarde hangt af van het type en de eigenschappen van het te behandelen materiaal; verschillende omstandigheden zullen resulteren in verschillende optimale waarden. Als het te verwerken materiaal een hoge ionsterkte heeft (dat een grote hoeveelheid anorganisch materiaal bevat), moet de gebruikte PAM een hogere ionisatiegraad hebben, en omgekeerd. Over het algemeen wordt de mate van anionisatie de mate van hydrolyse genoemd. De mate van ionisatie heeft doorgaans specifiek betrekking op kationen.
Mate van ionisatie=n/(m+n)*100%
Vroeg geproduceerde PAM werd gepolymeriseerd uit een enkel monomeer, polyacrylamide, en bevatte oorspronkelijk geen -COONa-groepen. Vóór gebruik was verwarming met NaOH nodig om enkele van de -CONH2-groepen te hydrolyseren tot -COONa, zoals blijkt uit de volgende reactie:
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
Tijdens het hydrolyseproces komt ammoniakgas vrij. Het aandeel amidegroepen dat in PAM wordt gehydrolyseerd, wordt de hydrolysegraad genoemd, wat de mate van anionisatie is. Dit type PAM was lastig in gebruik en had slechte prestaties (hydrolyse door verwarming veroorzaakte onvermijdelijk een significante afname van het molecuulgewicht en de prestaties van PAM), en wordt sinds de jaren tachtig zelden gebruikt.
Modern geproduceerde PAM's zijn verkrijgbaar in verschillende producten met verschillende anionisatiegraden. Gebruikers kunnen het juiste type kiezen op basis van hun behoeften en door middel van daadwerkelijke tests. Er is geen verdere hydrolyse vereist; het kan direct na oplossing worden gebruikt.
Uit gewoonte noemen sommige mensen het oplossingsproces van vlokmiddelen echter nog steeds hydrolyse. Opgemerkt moet worden dat hydrolyse ontleding met water betekent, een chemische reactie, en bij de hydrolyse van PAM komt ammoniakgas vrij; terwijl ontbinding slechts een fysisch proces is zonder een chemische reactie. Deze twee zijn fundamenteel verschillend en mogen niet met elkaar verward worden.
3. Residueel monomeergehalte
Het resterende monomeergehalte van PAM verwijst naar de hoeveelheid acrylamidemonomeer die niet volledig reageerde tijdens de polymerisatie van acrylamide tot polyacrylamide en uiteindelijk in het polyacrylamideproduct achterblijft. Het is een belangrijke parameter om de geschiktheid ervan voor de voedingsindustrie te beoordelen. Polyacrylamide is niet-giftig, maar acrylamide heeft een zekere mate van toxiciteit.
In polyacrylamide van industriële-kwaliteit blijven onvermijdelijk sporen van niet-gepolymeriseerd acrylamidemonomeer achter. Daarom moet het gehalte aan resterende monomeren in PAM-producten strikt worden gecontroleerd. Internationale regelgeving schrijft voor dat het restmonomeergehalte in PAM dat wordt gebruikt in drinkwater en de voedingsindustrie niet hoger mag zijn dan 0,05%. Deze waarde voor bekende- internationale producten ligt onder de 0,03%.
4. Viscositeit
PAM-oplossingen zijn zeer stroperig. Hoe hoger het molecuulgewicht van PAM, hoe groter de viscositeit van de oplossing. Dit komt omdat PAM-macromoleculen lange en dunne ketens zijn, wat resulteert in een aanzienlijke weerstand tegen beweging in oplossing. Viscositeit weerspiegelt in wezen de omvang van de wrijving binnen een oplossing, ook wel de interne wrijvingscoëfficiënt genoemd.
Oplossingen van verschillende organische verbindingen met een hoog-molecuul-gewicht hebben over het algemeen een hoge viscositeit, die toeneemt naarmate het molecuulgewicht toeneemt. Eén methode voor het bepalen van het molecuulgewicht van organische verbindingen met een hoog-molecuul-gewicht is het meten van de viscositeit van een oplossing met een bepaalde concentratie onder specifieke omstandigheden, en vervolgens het molecuulgewicht ervan berekenen met behulp van een specifieke formule; dit wordt het 'viscositeits-gemiddelde molecuulgewicht' genoemd.
PAM-selectie
Polyacrylamide kan worden ingedeeld in niet-ionische, anionische en kationische typen op basis van zijn ionische eigenschappen. Op basis van het molecuulgewicht zijn er verschillende specificaties, ioniciteit, enz., wat leidt tot veel verschillende modellen. Gezien de complexe specificaties in de markt is het selecteren van het optimale polyacrylamidemodel voor uw afvalwatersysteem inderdaad erg moeilijk. Hier zijn een paar tips om veelvoorkomende problemen bij het selecteren van polyacrylamide voor afvalwater- of slibbehandeling op te lossen.
1. De bron van slib begrijpen
Slib is een onvermijdelijk bijproduct van de afvalwaterzuivering. Ten eerste moeten we de bron, de eigenschappen, de samenstelling en het vastestofgehalte van slib begrijpen. Op basis van de hoofdcomponenten kan slib worden onderverdeeld in organisch slib en anorganisch slib.
Over het algemeen wordt kationisch polyacrylamide gebruikt om organisch slib te behandelen, terwijl anionisch polyacrylamide wordt gebruikt om anorganisch slib te behandelen. Kationisch polyacrylamide is niet geschikt voor sterk alkalische omstandigheden, terwijl anionisch polyacrylamide niet geschikt is voor sterk zure omstandigheden. Een hoger vastestofgehalte in slib vereist doorgaans een grotere dosering polyacrylamide.
2. Selectie van het molecuulgewicht van polyacrylamide
Het molecuulgewicht van polyacrylamide verwijst naar de lengte van de molecuulketen. Het molecuulgewicht van polyacrylamide varieert van 5 miljoen tot 18 miljoen. In het algemeen geldt dat hoe hoger het molecuulgewicht van het polyacrylamideproduct, hoe hoger de viscositeit. In de praktijk betekent een hoger molecuulgewicht echter niet noodzakelijkerwijs betere prestaties. Het juiste molecuulgewicht moet worden bepaald op basis van de specifieke toepassingsindustrie, waterkwaliteit en behandelingsapparatuur.
Polyacrylamide is een hoog{0}}moleculair- stollingsmiddel. Producten kunnen worden ingedeeld in drie categorieën op basis van hun gemiddelde molecuulgewicht: laag molecuulgewicht (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 miljoen).
Polyacrylamide wordt gebruikt bij de behandeling van afvalwater en is een hoog-water-wateroplosbaar organisch polymeer{0}}met een molecuulgewicht van enkele miljoenen tot tientallen miljoenen. Wanneer het uitsluitend als coagulatiehulpmiddel wordt gebruikt, geldt doorgaans dat hoe hoger het molecuulgewicht, hoe dichter de vlokken zijn en hoe minder chemicaliën er nodig zijn. Er wordt echter aanbevolen dat het molecuulgewicht van anionisch polyacrylamide niet hoger is dan 20 miljoen.
Voor slibontwatering: Bij gebruik van een bandfilterpers mag het molecuulgewicht in de regel niet te hoog zijn. Een hoog molecuulgewicht kan het filterdoek verstoppen, waardoor het ontwaterende effect wordt aangetast. Bij gebruik van een centrifugaalfilterpers is de vereiste molecuulgewicht hoger omdat centrifugaalfilterpersen vereisen dat vlokken zo schuif-mogelijk mogelijk zijn; daarom moet een product met een relatief hoog molecuulgewicht worden gekozen.
3. Selectie van polyacrylamide-iongraad
Voor het te ontwateren slib kunnen vlokmiddelen met verschillende ionengraden door middel van kleine experimenten worden gescreend om het optimale polyacrylamide te selecteren. Hierdoor wordt het beste vlokeffect bereikt en wordt de dosering geminimaliseerd, waardoor kosten worden bespaard. De belangrijkste factoren voor het selecteren van de ionengraad zijn:
(1) Vlokgrootte
Te kleine vlokken hebben invloed op de afvoersnelheid, terwijl te grote vlokken meer water binden, waardoor de slibkoek minder droog wordt. De vlokgrootte kan worden aangepast door het molecuulgewicht van het polyacrylamide te selecteren.
(2) Vloksterkte (vochtgehalte)
De vlokken moeten stabiel blijven en niet breken onder schuifspanning. Het verhogen van het molecuulgewicht van polyacrylamide of het selecteren van een geschikte moleculaire structuur helpt de vlokstabiliteit te verbeteren.
(3) Mengen van polyacrylamide en slib
Polyacrylamide moet op een bepaald punt in de ontwateringsapparatuur volledig reageren met het slib om uitvlokking te bewerkstelligen. Daarom moet de viscositeit van de polyacrylamideoplossing geschikt zijn om een grondige menging met het slib onder bestaande apparatuuromstandigheden te garanderen. Uniform mengen is een sleutelfactor voor succes. De viscositeit van de polyacrylamideoplossing houdt verband met het molecuulgewicht en de concentratie ervan.
(4) Oplossen van polyacrylamide
Een goede oplossing is essentieel voor een effectieve uitvlokking. Zoals eerder vermeld is het oplossingsproces van polyacrylamide in wezen het rijpingsproces ervan. Soms is het nodig om de oplossingssnelheid te versnellen; in dit geval kan het verhogen van de concentratie van de polyacrylamideoplossing worden overwogen.
Daarom moet de optimale productselectie worden bepaald door middel van laboratoriumbekerexperimenten. Uit het bovenstaande blijkt dat de selectie van het molecuulgewicht en de ioniciteit niet absoluut is. Het is het beste om selectietests en operationele tests uit te voeren voordat u polyacrylamide selecteert, om de meest nauwkeurige gegevens te verkrijgen en de beste kosten-effectiviteit van het geselecteerde polyacrylamide te garanderen.