PAM tipai
Katijoninis poliakrilamidas (CPAM): linijinis polimero junginys. Dėl įvairių aktyvių grupių jis gali sudaryti vandenilinius ryšius su daugeliu medžiagų per afinitetą ir adsorbciją. Jis pirmiausia flokuliuoja neigiamo krūvio koloidus.
Anijoninis poliakrilamidas (APAM): vandenyje{0}}tirpus polimeras, daugiausia naudojamas flokuliacijai ir sedimentacijai įvairiuose pramoninių nuotekų valymo įrenginiuose, pvz., nuotekoms iš plieno gamyklų, galvanizavimo gamyklų, metalurgijos gamyklų ir anglies plovimo įrenginių, taip pat dumblo sausinimui. Jis taip pat gali būti naudojamas geriamojo vandens skaidrinimui ir valymui. Kadangi jos molekulinėje grandinėje yra tam tikras skaičius polinių grupių, ji gali adsorbuoti vandenyje suspenduotas kietąsias daleles, sujungti daleles arba neutralizuoti jų krūvius ir sudaryti didelius flokulius. Todėl jis gali pagreitinti dalelių nusėdimą suspensijoje, žymiai pagreitindamas tirpalo skaidrumą ir skatindamas filtravimą.
Nejoninis poliakrilamidas (NPAM): tai didelės{0}}molekulės-svorio polimeras arba polielektrolitas. Jo molekulinėje grandinėje yra tam tikras kiekis polinių grupių, kurios gali adsorbuoti vandenyje suspenduotas kietąsias daleles, sujungdamos daleles ir sudaryti didelius flokulius. Jis pagreitina dalelių nusėdimą suspensijoje, žymiai pagreitindamas tirpalo skaidrumą ir skatina filtravimą. Dėl amidinių arba joninių grupių buvimo jo molekulinėje grandinėje reikšminga jo savybė yra didelis hidrofiliškumas, leidžiantis ištirpti vandenyje įvairiomis proporcijomis. Šio tipo poliakrilamido vandeninis tirpalas gerai toleruoja elektrolitus, tokius kaip amonio chloridas ir natrio sulfatas, taip pat yra suderinamas su paviršinio aktyvumo medžiagomis.
PAM techniniai rodikliai
Techniniai poliakrilamido rodikliai paprastai apima molekulinę masę, hidrolizės laipsnį, jonizacijos laipsnį, klampumą ir likutinį monomero kiekį. Todėl iš šių rodiklių galima spręsti ir apie PAM kokybę.
1. Molekulinė masė
PAM turi labai didelę molekulinę masę, kuri pastaraisiais metais labai išaugo. Aštuntajame dešimtmetyje naudoto PAM paprastai buvo kelių milijonų molekulinė masė; nuo devintojo dešimtmečio daugumos didelio-efektyvumo PAM molekulinė masė viršija 15 mln., o kai kurios siekia 20 mln. Kiekviena PAM molekulė yra polimerizuota iš daugiau nei 100 000 akrilamido arba natrio akrilato molekulių (akrilamido molekulinė masė yra 71, o PAM, turinčio 100 000 monomerų, molekulinė masė yra 7,1 mln.).
Paprastai didesnės molekulinės masės PAM pasižymi geresne flokuliacija. Akrilamido molekulinė masė yra 71, o PAM, kuriame yra 100 000 monomerų, molekulinė masė yra 7,1 mln. Poliakrilamido ir jo darinių molekulinė masė svyruoja nuo šimtų tūkstančių iki daugiau nei dešimt milijonų, todėl pagal molekulinę masę juos galima suskirstyti į mažos molekulinės masės (mažiau nei 1 milijono), vidutinės molekulinės masės (1 milijono iki 10 milijonų), didelės molekulinės masės (10 milijonų iki 15 milijonų) ir itin{11}}didelės molekulinės masės (5 milijono) kategorijas.
Didelės molekulinės masės organinių junginių molekulinė masė nėra visiškai vienoda, net ir tame pačiame gaminyje; nominali molekulinė masė yra jos vidutinė vertė.
2. Hidrolizės laipsnis ir jonizacijos laipsnis
PAM jonizacijos laipsnis labai įtakoja jo veikimą, tačiau optimali jo vertė priklauso nuo apdorojamos medžiagos tipo ir savybių; skirtingomis sąlygomis bus skirtingos optimalios vertės. Jei apdorojama medžiaga turi didelę joninę stiprumą (sudėtyje yra daug neorganinių medžiagų), naudojama PAM turi būti aukštesnio jonizacijos laipsnio ir atvirkščiai. Paprastai anijonizacijos laipsnis vadinamas hidrolizės laipsniu. Jonizacijos laipsnis paprastai konkrečiai nurodo katijonus.
Jonizacijos laipsnis=n/(m+n)*100 %
Anksti pagamintas PAM buvo polimerizuotas iš vieno monomero, poliakrilamido, ir iš pradžių jame nebuvo -COONa grupių. Prieš naudojant jį reikėjo kaitinti NaOH, kad kai kurios -CONH2 grupės būtų hidrolizuotos į -COONa, kaip parodyta šioje reakcijoje:
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
Hidrolizės metu išsiskiria amoniako dujos. PAM hidrolizuotų amido grupių dalis vadinama hidrolizės laipsniu, kuris yra anijonizacijos laipsnis. Šio tipo PAM buvo nepatogu naudoti ir jis buvo prastas (kaitinant hidrolizę neišvengiamai smarkiai sumažėjo PAM molekulinė masė ir našumas), todėl jis buvo retai naudojamas nuo devintojo dešimtmečio.
Šiuolaikinės gamybos PAM yra įvairių gaminių su skirtingu anijonizacijos laipsniu. Vartotojai gali pasirinkti tinkamą tipą pagal savo poreikius ir atlikdami faktinius bandymus. Daugiau hidrolizės nereikia; jį galima naudoti iškart po ištirpinimo.
Tačiau dėl įpročio kai kurie žmonės flokuliantų tirpimo procesą vis dar vadina hidrolize. Pažymėtina, kad hidrolizė reiškia skilimą su vandeniu, cheminę reakciją, o hidrolizuojant PAM išsiskiria amoniako dujos; o tirpimas yra tik fizinis procesas be cheminės reakcijos. Abu iš esmės skiriasi ir jų nereikėtų painioti.
3. Likutinis monomero kiekis
Likutinis PAM monomero kiekis reiškia akrilamido monomero kiekį, kuris visiškai nereagavo akrilamidui polimerizuojant į poliakrilamidą ir galiausiai lieka poliakrilamido gaminyje. Tai svarbus parametras vertinant jo tinkamumą maisto pramonei. Poliakrilamidas nėra -toksiškas, tačiau akrilamidas turi tam tikrą toksiškumo laipsnį.
Pramoniniame{0}}poliakrilamide neišvengiamai lieka nedideli kiekiai nepolimerizuoto akrilamido monomero. Todėl likutinio monomero kiekis PAM gaminiuose turi būti griežtai kontroliuojamas. Tarptautiniai reglamentai numato, kad geriamajame vandenyje ir maisto pramonėje naudojamo PAM likutinio monomero kiekis neturi viršyti 0,05 proc. Ši gerai žinomų tarptautinių produktų vertė yra mažesnė nei 0,03 %.
4. Klampumas
PAM tirpalai yra labai klampūs. Kuo didesnė PAM molekulinė masė, tuo didesnis tirpalo klampumas. Taip yra todėl, kad PAM makromolekulės yra ilgos ir plonos grandinės, todėl tirpale yra didelis atsparumas judėjimui. Klampumas iš esmės atspindi tirpalo trinties dydį, dar žinomą kaip vidinės trinties koeficientas.
Įvairių didelės{0}}molekulinių-svorių organinių junginių tirpalai paprastai turi didelį klampumą, kuris didėja didėjant molekulinei masei. Vienas iš metodų, leidžiančių nustatyti didelės -molekulinės- masės organinių junginių molekulinę masę, yra išmatuoti tam tikros koncentracijos tirpalo klampumą tam tikromis sąlygomis ir tada apskaičiuoti jo molekulinę masę pagal konkrečią formulę; tai vadinama „klampumo{5}}vidutine molekuline mase“.
PAM pasirinkimas
Pagal jo jonines savybes poliakrilamidą galima suskirstyti į ne-joninius, anijoninius ir katijoninius. Atsižvelgiant į molekulinę masę, yra įvairių specifikacijų, joniškumo ir kt., todėl galima sukurti daugybę skirtingų modelių. Atsižvelgiant į sudėtingas specifikacijas rinkoje, pasirinkti optimalų poliakrilamido modelį jūsų nuotekų sistemai išties labai sunku. Štai keli patarimai, kaip išspręsti dažniausiai pasitaikančias problemas renkantis poliakrilamidą nuotekų ar dumblo valymui.
1. Dumblo šaltinio supratimas
Dumblas yra neišvengiamas nuotekų valymo šalutinis produktas. Pirma, turėtume suprasti dumblo šaltinį, savybes, sudėtį ir kietųjų medžiagų kiekį. Pagal pagrindinius komponentus dumblą galima suskirstyti į organinį ir neorganinį dumblą.
Paprastai katijoninis poliakrilamidas naudojamas organiniam dumblui apdoroti, o anijoniniu poliakrilamidu – neorganiniam dumblui. Katijoninis poliakrilamidas netinka labai šarminėms sąlygoms, o anijoninis poliakrilamidas netinka labai rūgščioms sąlygoms. Didesniam kietųjų dalelių kiekiui dumble paprastai reikia didesnės poliakrilamido dozės.
2. Poliakrilamido molekulinės masės pasirinkimas
Poliakrilamido molekulinė masė nurodo molekulinės grandinės ilgį. Poliakrilamido molekulinė masė svyruoja nuo 5 milijonų iki 18 milijonų. Paprastai kuo didesnė poliakrilamido produkto molekulinė masė, tuo didesnis klampumas. Tačiau praktiškai didesnė molekulinė masė nebūtinai reiškia geresnį veikimą. Tinkama molekulinė masė turi būti nustatyta atsižvelgiant į konkrečią naudojimo pramonę, vandens kokybę ir valymo įrangą.
Poliakrilamidas yra didelės{0}}molekulės-masės koaguliantas. Produktai gali būti suskirstyti į tris kategorijas pagal jų vidutinę molekulinę masę: mažos molekulinės masės (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 milijonai).
Poliakrilamidas naudojamas nuotekoms valyti ir yra didelės{0}}molekulinės-masės vandenyje-tirpus organinis polimeras, kurio molekulinė masė svyruoja nuo kelių milijonų iki dešimčių milijonų. Kai naudojamas tik kaip koaguliantas, paprastai kuo didesnė molekulinė masė, tuo tankesni flokai ir tuo mažiau reikia cheminių medžiagų. Tačiau rekomenduojama anijoninio poliakrilamido molekulinė masė neviršyti 20 mln.
Dumblo nusausinimui: naudojant juostinį filtravimo presą, molekulinė masė paprastai negali būti per didelė. Didelė molekulinė masė gali užkimšti filtro audinį ir turėti įtakos vandens pašalinimo efektui. Naudojant išcentrinį filtro presą, molekulinės masės reikalavimas yra didesnis, nes išcentriniams filtrų presams reikia, kad flokai būtų kuo atsparesni šlyčiai; todėl reikėtų rinktis gana didelės molekulinės masės produktą.
3. Poliakrilamido jonų laipsnio pasirinkimas
Norint, kad dumblas būtų nusausintas, flokuliantai su skirtingu jonų laipsniu gali būti sijojami atliekant nedidelius eksperimentus, siekiant parinkti optimalų poliakrilamidą. Taip pasiekiamas geriausias flokuliavimo efektas, sumažinant dozę ir taupant išlaidas. Pagrindiniai jonų laipsnio pasirinkimo veiksniai yra šie:
(1) Floko dydis
Per maži dribsniai turės įtakos drenažo greičiui, o per dideli flokai suriš daugiau vandens ir sumažins dumblo išdžiūvimą. Floko dydį galima reguliuoti pasirenkant poliakrilamido molekulinę masę.
(2) Floko stiprumas (drėgmės kiekis)
Flokai turi išlikti stabilūs ir nesulūžti veikiami šlyties įtempių. Poliakrilamido molekulinės masės padidinimas arba tinkamos molekulinės struktūros parinkimas padeda pagerinti floko stabilumą.
(3) Poliakrilamido ir dumblo maišymas
Tam, kad susidarytų flokuliacija, poliakrilamidas turi visiškai reaguoti su dumblu tam tikrame vandens nusausinimo įrenginio taške. Todėl poliakrilamido tirpalo klampumas turi būti tinkamas, kad esamos įrangos sąlygomis būtų užtikrintas kruopštus sumaišymas su dumblu. Vienodas maišymas yra pagrindinis sėkmės veiksnys. Poliakrilamido tirpalo klampumas priklauso nuo jo molekulinės masės ir koncentracijos.
(4) Poliakrilamido tirpimas
Geras tirpimas yra būtinas veiksmingai flokuliacijai. Kaip minėta anksčiau, poliakrilamido tirpimo procesas iš esmės yra jo brendimo procesas. Kartais reikia pagreitinti tirpimo greitį; šiuo atveju galima apsvarstyti galimybę padidinti poliakrilamido tirpalo koncentraciją.
Todėl optimalus produkto pasirinkimas turėtų būti nustatytas atliekant laboratorinių stiklinių eksperimentus. Iš to, kas išdėstyta aukščiau, matyti, kad molekulinės masės ir joniškumo pasirinkimas nėra absoliutus. Prieš pasirenkant poliakrilamidą, geriausia atlikti atrankos testus ir eksploatacinius bandymus, kad gautumėte tiksliausius duomenis ir užtikrintumėte geriausią pasirinkto poliakrilamido ekonomiškumą{2}}.
