Види ПАМ
Катіонний поліакриламід (CPAM): лінійна полімерна сполука. Завдяки різноманітним активним групам він може утворювати водневі зв’язки з багатьма речовинами за допомогою спорідненості та адсорбції. Він переважно флокулює негативно заряджені колоїди.
Аніонний поліакриламід (APAM): водо{0}}розчинний полімер, який в основному використовується для флокуляції та седиментації в різних промислових очисних стічних водах, як-от стічні води сталеливарних заводів, гальванічних заводів, металургійних заводів і вугільних заводів, а також для зневоднення осаду. Його також можна використовувати для освітлення та очищення питної води. Оскільки його молекулярний ланцюг містить певну кількість полярних груп, він може адсорбувати зважені тверді частинки у воді, з’єднуючи частинки або нейтралізуючи їх заряди, утворюючи великі пластівці. Тому він може прискорити осідання частинок у суспензії, значно прискорюючи освітлення розчину та сприяючи фільтрації.
Неіонний поліакриламід (NPAM): це високо{0}}молекулярний-полімер або поліелектроліт. Його молекулярний ланцюг містить певну кількість полярних груп, які можуть адсорбувати зважені тверді частинки у воді, з’єднуючи частинки у великі пластівці. Він прискорює осідання частинок у суспензії, значно прискорюючи освітлення розчину та сприяючи фільтрації. Завдяки наявності амідних або іонних груп у його молекулярному ланцюзі його важливою характеристикою є висока гідрофільність, що дозволяє йому розчинятися у воді в різних пропорціях. Цей тип водного розчину поліакриламіду має хорошу толерантність до електролітів, таких як хлорид амонію та сульфат натрію, а також сумісний з поверхнево-активними речовинами.
Технічні індикатори PAM
Технічні показники поліакриламіду зазвичай включають молекулярну масу, ступінь гідролізу, ступінь іонізації, в'язкість і вміст залишкового мономеру. Тому про якість ПАМ також можна судити за цими показниками.
1. Молекулярна маса
PAM має дуже високу молекулярну масу, і вона значно зросла в останні роки. PAM, який використовувався в 1970-х роках, зазвичай мав молекулярну масу кілька мільйонів; з 1980-х років більшість високоефективних PAMs мають молекулярну масу понад 15 мільйонів, а деякі досягають 20 мільйонів. Кожна молекула PAM полімеризована з більш ніж 100 000 молекул акриламіду або акрилату натрію (акриламід має молекулярну масу 71, а PAM, що містить 100 000 мономерів, має молекулярну масу 7,1 мільйона).
Як правило, PAM з вищою молекулярною масою демонструє кращу продуктивність флокуляції. Акриламід має молекулярну масу 71, а PAM, що містить 100 000 мономерів, має молекулярну масу 7,1 мільйона. Поліакриламід та його похідні мають молекулярну масу від сотень тисяч до понад десяти мільйонів і можуть бути класифіковані на основі молекулярної маси як низькомолекулярні (менше 1 мільйона), середньомолекулярні (від 1 до 10 мільйонів), високомолекулярні (від 10 до 15 мільйонів) і над-високомолекулярні (понад 15 мільйонів).
Молекулярна маса високомолекулярних органічних сполук не є абсолютно однорідною навіть у межах одного продукту; номінальна молекулярна маса - її середнє значення.
2. Ступінь гідролізу та ступінь іонізації
Ступінь іонізації ПАМ суттєво впливає на його продуктивність, але її оптимальне значення залежить від типу та властивостей матеріалу, що обробляється; різні умови призведуть до різних оптимальних значень. Якщо матеріал, що обробляється, має високу іонну силу (містить велику кількість неорганічних речовин), використовуваний ПАМ повинен мати більш високий ступінь іонізації, і навпаки. Зазвичай ступінь аніонізації називають ступенем гідролізу. Ступінь іонізації зазвичай конкретно стосується катіонів.
Ступінь іонізації=n/(m+n)*100%
Раніше виготовлений PAM був полімеризований з одного мономеру, поліакриламіду, і спочатку не містив -COONa-груп. Перед використанням потрібне нагрівання з NaOH для гідролізу деяких груп -CONH2 до -COONa, як показано в такій реакції:
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
У процесі гідролізу виділяється аміак. Частка амідних груп, гідролізованих у PAM, називається ступенем гідролізу, який є ступенем аніонізації. Цей тип PAM був незручним у використанні та мав низьку продуктивність (нагрівання гідролізу неминуче викликало значне зниження молекулярної маси та продуктивності PAM), і він рідко використовувався з 1980-х років.
Сучасні ПАМ доступні в різних продуктах з різним ступенем аніонізації. Користувачі можуть вибрати відповідний тип відповідно до своїх потреб і шляхом фактичного тестування. Подальший гідроліз не потрібен; його можна використовувати безпосередньо після розчинення.
Однак за звичкою деякі люди все ще називають процес розчинення флокулянтів гідролізом. Слід зазначити, що гідроліз означає розкладання водою, хімічну реакцію, а гідроліз PAM виділяє газ аміак; тоді як розчинення є просто фізичним процесом без хімічної реакції. Ці два принципово різні, і їх не слід плутати.
3. Залишковий вміст мономеру
Залишковий вміст мономеру в PAM відноситься до кількості мономеру акриламіду, який не прореагував повністю під час полімеризації акриламіду в поліакриламід і в кінцевому підсумку залишається в поліакриламідному продукті. Це важливий параметр для оцінки його придатності для харчової промисловості. Поліакриламід не-токсичний, але акриламід має певний ступінь токсичності.
У поліакриламіді промислового -класу неминуче залишається слідова кількість неполімеризованого мономеру акриламіду. Тому залишковий вміст мономерів у продуктах PAM необхідно суворо контролювати. Міжнародні норми передбачають, що залишковий вміст мономеру в ПАМ, що використовується в питній воді та харчовій промисловості, не повинен перевищувати 0,05%. Це значення для-відомих міжнародних продуктів менше 0,03%.
4. В'язкість
Розчини PAM дуже в'язкі. Чим вища молекулярна маса ПАМ, тим більша в'язкість розчину. Це пояснюється тим, що макромолекули PAM мають довгі та тонкі ланцюги, що призводить до значного опору руху в розчині. В'язкість по суті відображає величину тертя в розчині, також відоме як коефіцієнт внутрішнього тертя.
Розчини різноманітних -молекулярних-органічних сполук зазвичай мають високу в’язкість, яка зростає зі збільшенням молекулярної маси. Одним із методів визначення молекулярної маси високо{3}}молекулярних-органічних сполук є вимірювання в’язкості розчину певної концентрації за певних умов, а потім обчислення його молекулярної маси за допомогою спеціальної формули; це називається "середньою молекулярною масою-в'язкості".
Вибір PAM
Залежно від іонних властивостей поліакриламід можна класифікувати на не{0}}іонні, аніонні та катіонні. На основі молекулярної маси існують різні характеристики, іонність тощо, що призводить до багатьох різних моделей. Враховуючи складні специфікації на ринку, вибрати оптимальну модель поліакриламіду для вашої каналізаційної системи справді дуже складно. Ось декілька порад щодо вирішення поширених проблем із вибором поліакриламіду для обробки стічних вод або осаду.
1. Розуміння джерела мулу
Шлам є неминучим побічним продуктом очищення стічних вод. По-перше, ми повинні зрозуміти джерело, властивості, склад і вміст твердих речовин в мулі. За основними компонентами осад можна розділити на органічний осад і неорганічний осад.
Як правило, катіонний поліакриламід використовується для обробки органічного мулу, тоді як аніонний поліакриламід використовується для обробки неорганічного мулу. Катіонний поліакриламід не підходить для сильно лужних умов, тоді як аніонний поліакриламід не підходить для сильно кислотних умов. Вищий вміст твердих речовин у мулі зазвичай потребує більшої дози поліакриламіду.
2. Вибір молекулярної маси поліакриламіду
Молекулярна маса поліакриламіду відноситься до довжини молекулярного ланцюга. Молекулярна маса поліакриламіду коливається від 5 до 18 мільйонів. Як правило, чим вище молекулярна маса поліакриламідного продукту, тим вище в'язкість. Однак на практиці більш висока молекулярна маса не обов'язково означає кращу продуктивність. Відповідна молекулярна маса повинна бути визначена на основі конкретної галузі застосування, якості води та очисного обладнання.
Поліакриламід є високомолекулярним-коагулянтом-. Залежно від середньої молекулярної маси продукти можна класифікувати на три категорії: низькомолекулярні (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 мільйонів).
Поліакриламід використовується для очищення стічних вод і є високо{0}}молекулярним-водорозчинним-органічним полімером із молекулярною масою від кількох мільйонів до десятків мільйонів. При використанні виключно як допоміжний коагулянт, як правило, чим вища молекулярна маса, тим щільніші пластівці, і тим менше хімічних речовин потрібно. Однак молекулярна маса аніонного поліакриламіду не рекомендується перевищувати 20 мільйонів.
Для зневоднення осаду: при використанні стрічкового фільтр-преса молекулярна маса зазвичай не може бути надто високою. Висока молекулярна маса може засмічувати тканину фільтра, впливаючи на ефект зневоднення. При використанні відцентрового фільтр-преса вимога до молекулярної маси є вищою, оскільки відцентрові фільтр-преси вимагають, щоб флокули були -стійкими до зсуву, наскільки це можливо; тому слід вибирати продукт з відносно високою молекулярною масою.
3. Вибір іонного ступеня поліакриламіду
Для зневоднення осаду можна перевірити флокулянти з різним іонним рівнем за допомогою невеликих експериментів, щоб вибрати оптимальний поліакриламід. Завдяки цьому досягається найкращий ефект флокулянту при мінімізації дозування, заощаджуючи витрати. Ключовими факторами для вибору ступеня іонізації є:
(1) Розмір флок
Занадто дрібні пластівці впливатимуть на швидкість дренажу, тоді як занадто великі пластівці зв’язуватимуть більше води, зменшуючи сухість осаду. Розмір пластівців можна регулювати шляхом вибору молекулярної маси поліакриламіду.
(2) Флок-міцність (вміст вологи)
Флокули повинні залишатися стабільними і не руйнуватися під впливом зсуву. Збільшення молекулярної маси поліакриламіду або вибір відповідної молекулярної структури допомагає покращити стабільність пластівців.
(3) Змішування поліакриламіду та шламу
Поліакриламід повинен повністю реагувати з мулом у певній точці обладнання для зневоднення, щоб досягти флокуляції. Таким чином, в'язкість розчину поліакриламіду повинна бути відповідною, щоб забезпечити ретельне змішування з осадом в існуючих умовах обладнання. Рівномірне змішування – запорука успіху. В'язкість розчину поліакриламіду залежить від його молекулярної маси та концентрації.
(4) Розчинення поліакриламіду
Гарне розчинення має важливе значення для ефективної флокуляції. Як згадувалося раніше, процес розчинення поліакриламіду є, по суті, процесом його дозрівання. Іноді необхідно прискорити швидкість розчинення; у цьому випадку можна розглянути збільшення концентрації розчину поліакриламіду.
Тому оптимальний вибір продукту слід визначати за допомогою лабораторних експериментів у склянці. З наведеного вище видно, що вибір молекулярної маси та іонності не є абсолютним. Перед вибором поліакриламіду найкраще провести вибіркові та експлуатаційні випробування, щоб отримати найточніші дані та забезпечити найкращу економічну-ефективність вибраного поліакриламіду.