聚丙烯酰胺怎么選？你必須認(rèn)準(zhǔn)這幾個(gè)重要的指標(biāo)
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聚丙烯酰胺怎么選？你必須認(rèn)準(zhǔn)這幾個(gè)重要的指標(biāo)
聚丙烯酰胺（PAM）是一種線(xiàn)型水溶性高分子，是水溶性高分子化合物中應(yīng)用較為廣泛的品種之一，PAM其衍生物可以用作的絮凝劑、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(mén)。
PAM分幾類(lèi)？污水或污泥處理中，如何選擇PAM的類(lèi)型？
本條文章給各位水友介紹下在選擇PAM時(shí)的幾個(gè)重要的指標(biāo)。
PAM的類(lèi)型
陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM）：是線(xiàn)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(guò)吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋或通過(guò)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(guò)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(guò)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，這一類(lèi)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、粘度、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(lái)判斷。
1、分子量
PAM的分子量很高，且近年來(lái)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(wàn)；80年代以后，多數(shù)PAM的分子量在1500萬(wàn)以上，有些達(dá)到2000萬(wàn)。每一個(gè)這種PAM分子是由十萬(wàn)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(wàn)個(gè)單體的PAM的分子量為710萬(wàn))。
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(wàn)個(gè)單體的PAM的分子量為710萬(wàn)。聚丙烯酰胺及其衍生物的分子量從幾十萬(wàn)到一千萬(wàn)以上，根據(jù)分子質(zhì)量可分為低分子量（100萬(wàn)以下）、中分子量（100萬(wàn)~1000萬(wàn)）、高分子量（1000萬(wàn)~1500萬(wàn)）、超分子量（1500萬(wàn)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(chēng)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(lèi)和性質(zhì)而定，不同情況下會(huì)有不同的較佳值。如果所處理的物料的離子強(qiáng)度較高（含無(wú)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(chēng)為水解度。而離子度一般特指陽(yáng)離子。
離子度=n/(m+n)*
早期生產(chǎn)的PAM是由聚丙烯酰胺一種單體聚合而成，原來(lái)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(guò)程中有氨氣放出。PAM中酰胺基團(tuán)水解的比例就稱(chēng)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(hù)可根據(jù)需要和通過(guò)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(guò)程稱(chēng)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(wú)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(guò)程中，未反應(yīng)完全并較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(wú)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(guò)0.05%。國(guó)外產(chǎn)品的這一數(shù)值低于0.03%。
4、PAM粘度
PAM溶液是很粘稠的。分子量越高的PAM的溶液粘度越大。這是因?yàn)镻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。粘度的實(shí)質(zhì)是反映溶液內(nèi)磨擦力的大小，亦稱(chēng)為內(nèi)磨擦系數(shù)。各種高分子有機(jī)物的溶液的粘度都較高，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粘度，再按一定的公式計(jì)算其分子量，稱(chēng)為“粘均分子量”。
PAM的選型
聚丙烯酰胺按離子特性可分為非離子、陰離子、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺類(lèi)型。按分子量來(lái)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)選較佳聚丙烯酰胺型號(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(jiàn)問(wèn)題。
1、了解污泥的來(lái)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(lái)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(wú)機(jī)污泥。
一般來(lái)說(shuō)陽(yáng)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(wú)機(jī)污泥，堿性很強(qiáng)時(shí)不易用陽(yáng)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(wàn)之間，一般來(lái)說(shuō)，分子量越高的聚丙烯酰胺產(chǎn)品，粘度也就越大，不過(guò)，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(lái)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(wàn))、中分子量(200-400萬(wàn))和高分子量(>700萬(wàn))三類(lèi)。
聚丙烯酰胺應(yīng)用在污水處理中，分子量由幾百萬(wàn)至幾千萬(wàn)的高分子水溶性有機(jī)聚合物。如果單純做助凝劑使用的時(shí)候，一般分子量越高的話(huà)，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(guò)2000萬(wàn)。
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(guò)高，如果分子量很高就可能導(dǎo)致濾布堵塞，影響脫水效果；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(guò)小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行篩選，選出較佳合適的聚丙烯酰胺，這樣即可以取得較佳絮凝劑效果，又可使加藥量較少，節(jié)約成本。選離子度關(guān)鍵看：
（1）絮團(tuán)的大小
絮團(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(guò)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)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(guò)聚丙烯酰胺的溶解過(guò)程其實(shí)就是聚丙烯酰胺的熟化過(guò)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。
所以較佳的產(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的，選擇聚丙烯酰胺之前較好做選型試驗(yàn)，較好上機(jī)運(yùn)營(yíng)試驗(yàn)，這樣得來(lái)的數(shù)據(jù)才較準(zhǔn)確，優(yōu)選的聚丙烯酰胺性?xún)r(jià)比才更高。
鄭州永泉水處理材料有限公司——聚丙烯酰胺圖片
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