Видове PAM
Катионен полиакриламид (CPAM): линейно полимерно съединение. Благодарение на различните си активни групи, той може да образува водородни връзки с много вещества чрез афинитет и адсорбция. Той предимно флокулира отрицателно заредени колоиди.
Анионен полиакриламид (APAM): водо{0}}разтворим полимер, използван главно за флокулация и утаяване при различни пречиствания на промишлени отпадъчни води, като отпадъчни води от стоманодобивни мелници, заводи за галванопластика, металургични заводи и инсталации за промиване на въглища, както и обезводняване на утайки. Може да се използва и за избистряне и пречистване на питейна вода. Тъй като неговата молекулярна верига съдържа определен брой полярни групи, той може да адсорбира суспендирани твърди частици във вода, свързвайки частиците или неутрализирайки техните заряди, за да образува големи флокули. Следователно, той може да ускори утаяването на частиците в суспензията, значително ускорявайки избистрянето на разтвора и насърчавайки филтрирането.
Нейонен полиакриламид (NPAM): Това е високо{0}}молекулен-полимер или полиелектролит. Неговата молекулярна верига съдържа определено количество полярни групи, които могат да адсорбират суспендирани твърди частици във вода, свързвайки частиците, за да образуват големи флокули. Ускорява утаяването на частиците в суспензията, като значително ускорява избистрянето на разтвора и насърчава филтрацията. Поради наличието на амидни или йонни групи в неговата молекулна верига, неговата важна характеристика е висока хидрофилност, позволяваща му да се разтваря във вода в различни пропорции. Този тип воден разтвор на полиакриламид има добра поносимост към електролити, като амониев хлорид и натриев сулфат, и също така е съвместим с повърхностноактивни вещества.
Технически индикатори на PAM
Техническите показатели на полиакриламида обикновено включват молекулно тегло, степен на хидролиза, степен на йонизация, вискозитет и съдържание на остатъчен мономер. Следователно и по тези показатели може да се съди за качеството на ПАМ.
1. Молекулно тегло
PAM има много високо молекулно тегло и това се е увеличило значително през последните години. PAM, използван през 1970 г., обикновено имаше молекулно тегло от няколко милиона; от 1980 г. повечето високоефективни PAMs имат молекулно тегло над 15 милиона, като някои достигат 20 милиона. Всяка PAM молекула е полимеризирана от повече от 100 000 молекули акриламид или натриев акрилат (акриламидът има молекулно тегло 71, а PAM, съдържащ 100 000 мономера, има молекулно тегло 7,1 милиона).
Като цяло PAM с по-високо молекулно тегло показва по-добра флокулационна производителност. Акриламидът има молекулно тегло 71, докато PAM, съдържащ 100 000 мономера, има молекулно тегло 7,1 милиона. Полиакриламидът и неговите производни имат молекулно тегло, вариращо от стотици хиляди до над десет милиона и могат да бъдат категоризирани въз основа на молекулното тегло като ниско молекулно тегло (под 1 милион), средно молекулно тегло (1 милион до 10 милиона), високо молекулно тегло (10 милиона до 15 милиона) и ултра-високо молекулно тегло (над 15 милиона).
Молекулното тегло на органичните съединения с високо молекулно тегло не е напълно еднакво дори в рамките на един и същ продукт; номиналното молекулно тегло е неговата средна стойност.
2. Степен на хидролиза и степен на йонизация
Степента на йонизация на PAM значително влияе върху неговата работа, но нейната оптимална стойност зависи от вида и свойствата на обработвания материал; различни условия ще доведат до различни оптимални стойности. Ако обработваният материал има висока йонна сила (съдържа голямо количество неорганична материя), използваният PAM трябва да има по-висока степен на йонизация и обратно. Обикновено степента на анионизация се нарича степен на хидролиза. Степента на йонизация обикновено се отнася конкретно до катиони.
Степен на йонизация=n/(m+n)*100%
Рано произведеният PAM е полимеризиран от единичен мономер, полиакриламид, и първоначално не съдържа -COONa групи. Преди употреба е необходимо нагряване с NaOH, за да се хидролизират някои от -CONH2 групите до -COONa, както е показано в следната реакция:
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
По време на процеса на хидролиза се отделя газ амоняк. Делът на амидните групи, хидролизирани в PAM, се нарича степен на хидролиза, която е степента на анионизация. Този тип PAM беше неудобен за използване и имаше лоша производителност (нагряващата хидролиза неизбежно причиняваше значително намаляване на молекулното тегло и ефективността на PAM) и рядко се използва от 1980 г. насам.
Модерно произведените PAM се предлагат в различни продукти с различна степен на анионизация. Потребителите могат да изберат подходящия тип според нуждите си и чрез действително тестване. Не е необходима допълнителна хидролиза; може да се използва директно след разтваряне.
Въпреки това, поради навик, някои хора все още наричат процеса на разтваряне на флокуланти хидролиза. Трябва да се отбележи, че хидролизата означава разлагане с вода, химическа реакция, а хидролизата на PAM освобождава газ амоняк; докато разтварянето е просто физически процес без химическа реакция. Двете са коренно различни и не трябва да се бъркат.
3. Остатъчно съдържание на мономер
Остатъчното мономерно съдържание на PAM се отнася до количеството акриламиден мономер, което не е реагирало напълно по време на полимеризацията на акриламида в полиакриламид и в крайна сметка остава в полиакриламидния продукт. Това е важен параметър за оценка на неговата пригодност за хранително-вкусовата промишленост. Полиакриламидът не е -токсичен, но акриламидът има известна степен на токсичност.
В полиакриламида с промишлен{0}}клас неизбежно остават следи от неполимеризиран акриламиден мономер. Следователно съдържанието на остатъчен мономер в продуктите на PAM трябва да бъде строго контролирано. Международните разпоредби предвиждат съдържанието на остатъчен мономер в PAM, използван в питейната вода и хранително-вкусовата промишленост, да не надвишава 0,05%. Тази стойност за добре-известни международни продукти е под 0,03%.
4. Вискозитет
PAM разтворите са много вискозни. Колкото по-високо е молекулното тегло на PAM, толкова по-голям е вискозитетът на разтвора. Това е така, защото PAM макромолекулите са дълги и тънки вериги, което води до значително съпротивление на движение в разтвора. Вискозитетът по същество отразява големината на триенето в разтвора, известен също като коефициент на вътрешно триене.
Разтворите на различни органични съединения с високо -молекулно- тегло обикновено имат висок вискозитет, който нараства с увеличаване на молекулното тегло. Един метод за определяне на молекулното тегло на органични съединения с високо -молекулно- тегло е да се измери вискозитетът на разтвор с определена концентрация при специфични условия и след това да се изчисли неговото молекулно тегло с помощта на специфична формула; това се нарича „вискозитет-средно молекулно тегло“.
Избор на PAM
Полиакриламидът може да бъде класифициран в не{0}}йонни, анионни и катионни видове въз основа на неговите йонни свойства. Въз основа на молекулното тегло има различни спецификации, йонност и т.н., което води до много различни модели. Предвид сложните спецификации на пазара, изборът на оптималния полиакриламиден модел за вашата система за отпадни води е наистина много труден. Ето няколко съвета за решаване на често срещани проблеми при избора на полиакриламид за третиране на отпадъчни води или утайки.
1. Разбиране на източника на утайка
Утайката е неизбежен страничен продукт от пречистването на отпадъчни води. Първо, трябва да разберем източника, свойствата, състава и съдържанието на твърди вещества в утайката. Въз основа на основните компоненти утайките могат да бъдат разделени на органични утайки и неорганични утайки.
Обикновено катионният полиакриламид се използва за третиране на органични утайки, докато анионният полиакриламид се използва за третиране на неорганични утайки. Катионният полиакриламид не е подходящ за силно алкални условия, докато анионният полиакриламид не е подходящ за силно киселинни условия. По-високото съдържание на твърди вещества в утайката обикновено изисква по-голяма доза полиакриламид.
2. Избор на полиакриламидно молекулно тегло
Молекулното тегло на полиакриламида се отнася до дължината на молекулната верига. Молекулното тегло на полиакриламида варира от 5 милиона до 18 милиона. Обикновено, колкото по-високо е молекулното тегло на полиакриламидния продукт, толкова по-висок е вискозитетът. На практика обаче по-високото молекулно тегло не означава непременно по-добро представяне. Подходящото молекулно тегло трябва да се определи въз основа на конкретната индустрия за приложение, качеството на водата и оборудването за пречистване.
Полиакриламидът е коагулант с високо{0}}молекулярно-тегло. Продуктите могат да бъдат класифицирани в три категории според тяхното средно молекулно тегло: ниско молекулно тегло (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 милиона).
Полиакриламидът се използва при пречистване на отпадъчни води и е високо{0}}молекулярно-водоразтворим{2}}органичен полимер с молекулно тегло от няколко милиона до десетки милиони. Когато се използва само като помощно средство за коагулация, обикновено колкото по-високо е молекулното тегло, толкова по-плътни са флокулите и толкова по-малко химикали са необходими. Молекулното тегло на анионния полиакриламид обаче се препоръчва да не надвишава 20 милиона.
За обезводняване на утайки: Когато се използва лентова филтърна преса, молекулното тегло обикновено не може да бъде твърде високо. Високото молекулно тегло може да запуши филтърната тъкан, което да повлияе на обезводняващия ефект. Когато се използва центробежна филтърна преса, изискването за молекулно тегло е по-високо, тъй като центробежните филтърни преси изискват флокулите да бъдат възможно най--устойчиви на срязване; следователно трябва да се избере продукт с относително високо молекулно тегло.
3. Избор на йонна степен на полиакриламид
За да се обезводни утайката, флокуланти с различни йонни степени могат да бъдат проверени чрез малки експерименти, за да се избере оптималният полиакриламид. Това постига най-добър флокулантен ефект, като същевременно минимизира дозировката, спестявайки разходи. Ключовите фактори за избор на йонна степен са:
(1) Размер на флок
Твърде малките флокули ще повлияят на скоростта на оттичане, докато флокулите, които са твърде големи, ще свържат повече вода, намалявайки сухотата на утайката. Размерът на флок може да се регулира чрез избиране на молекулното тегло на полиакриламида.
(2) Сила на флок (съдържание на влага)
Флокулите трябва да останат стабилни и да не се разпадат при напрежение на срязване. Увеличаването на молекулното тегло на полиакриламида или изборът на подходяща молекулна структура спомага за подобряване на стабилността на флокулите.
(3) Смесване на полиакриламид и утайка
Полиакриламидът трябва да реагира напълно с утайката в определена точка на оборудването за обезводняване, за да се постигне флокулация. Следователно, вискозитетът на разтвора на полиакриламид трябва да бъде подходящ, за да осигури цялостно смесване с утайката при съществуващите условия на оборудването. Еднородното смесване е ключов фактор за успех. Вискозитетът на разтвора на полиакриламид е свързан с неговото молекулно тегло и концентрация.
(4) Разтваряне на полиакриламид
Доброто разтваряне е от съществено значение за ефективната флокулация. Както бе споменато по-рано, процесът на разтваряне на полиакриламида е по същество неговият процес на зреене. Понякога е необходимо да се ускори скоростта на разтваряне; в този случай може да се обмисли увеличаване на концентрацията на разтвора на полиакриламид.
Следователно оптималният избор на продукт трябва да се определи чрез лабораторни експерименти в чаши. От горното може да се види, че изборът на молекулно тегло и йонност не е абсолютен. Най-добре е да проведете тестове за подбор и оперативни тестове, преди да изберете полиакриламид, за да получите най-точните данни и да осигурите най-добра-ценова ефективност на избрания полиакриламид.