Vrste PAM-a
Kationski poliakrilamid (CPAM): Linearni polimerni spoj. Zbog svojih različitih aktivnih grupa, može formirati vodikove veze sa mnogim supstancama putem afiniteta i adsorpcije. Prvenstveno flokulira negativno nabijene koloide.
Anionski poliakrilamid (APAM): Vodotopiv{0}} polimer, uglavnom se koristi za flokulaciju i sedimentaciju u različitim tretmanima industrijskih otpadnih voda, kao što su otpadne vode iz čeličana, galvanskih postrojenja, metalurških postrojenja i postrojenja za pranje uglja, kao i za odvodnjavanje mulja. Može se koristiti i za bistrenje i prečišćavanje vode za piće. Budući da njegov molekularni lanac sadrži određeni broj polarnih grupa, on može adsorbirati suspendirane čvrste čestice u vodi, premošćujući čestice ili neutralizirajući njihov naboj da bi formirao velike flokule. Stoga može ubrzati taloženje čestica u suspenziji, značajno ubrzavajući bistrenje rastvora i promovišući filtraciju.
Nejonski poliakrilamid (NPAM): Ovo je polimer ili polielektrolit visoke{0}}molekularne-težine. Njegov molekularni lanac sadrži određenu količinu polarnih grupa koje mogu adsorbirati suspendirane čvrste čestice u vodi, premošćujući čestice u velike flokule. Ubrzava sedimentaciju čestica u suspenziji, značajno ubrzava bistrenje rastvora i promoviše filtraciju. Zbog prisustva amidnih ili jonskih grupa u njegovom molekularnom lancu, njegova značajna karakteristika je visoka hidrofilnost, što mu omogućava da se otapa u vodi u različitim omjerima. Ova vrsta vodenog rastvora poliakrilamida ima dobru toleranciju na elektrolite, kao što su amonijum hlorid i natrijum sulfat, a takođe je kompatibilna sa surfaktantima.
Tehnički indikatori PAM-a
Tehnički pokazatelji poliakrilamida uglavnom uključuju molekulsku težinu, stepen hidrolize, stepen jonizacije, viskozitet i sadržaj zaostalog monomera. Stoga se o kvalitetu PAM-a može suditi i na osnovu ovih pokazatelja.
1. Molekularna težina
PAM ima vrlo visoku molekularnu težinu, a ona se značajno povećala posljednjih godina. PAM korišten 1970-ih općenito je imao molekularnu težinu od nekoliko miliona; od 1980-ih, većina visokoefikasnih PAM-ova-ima molekularnu težinu od preko 15 miliona, a neki dosežu i 20 miliona. Svaki PAM molekul je polimerizovan iz više od 100.000 molekula akrilamida ili natrijum akrilata (akrilamid ima molekulsku težinu od 71, a PAM koji sadrži 100.000 monomera ima molekulsku težinu od 7,1 milion).
Generalno, PAM veće molekularne težine pokazuje bolje performanse flokulacije. Akrilamid ima molekulsku težinu od 71, dok PAM koji sadrži 100.000 monomera ima molekulsku težinu od 7,1 milion. Poliakrilamid i njegovi derivati imaju molekularne težine u rasponu od stotina hiljada do preko deset miliona, a na osnovu molekularne težine mogu se kategorizirati kao niske molekularne težine (ispod 1 miliona), srednje molekularne (1 milion do 10 miliona), visoke molekulske težine (10 miliona do 15 miliona) i ultra{11}11}visoke molekulske težine (5 miliona).
Molekularna težina organskih spojeva visoke molekularne težine nije potpuno ujednačena, čak ni unutar istog proizvoda; nominalna molekulska težina je njena prosječna vrijednost.
2. Stepen hidrolize i stepen jonizacije
Stepen jonizacije PAM-a značajno utiče na njegove performanse, ali njegova optimalna vrednost zavisi od vrste i svojstava materijala koji se obrađuje; različiti uslovi će rezultirati različitim optimalnim vrijednostima. Ako materijal koji se obrađuje ima visoku jonsku snagu (sadrži veliku količinu neorganske materije), korišteni PAM treba da ima veći stepen jonizacije, i obrnuto. Uopšteno, stepen anionizacije naziva se stepen hidrolize. Stepen jonizacije obično se posebno odnosi na katione.
Stepen jonizacije=n/(m+n)*100%
Rano proizvedeni PAM je polimerizovan iz jednog monomera, poliakrilamida, i prvobitno nije sadržavao -COONa grupe. Prije upotrebe bilo je potrebno zagrijavanje sa NaOH da bi se neke od -CONH2 grupa hidrolizovale u -COONa, kao što je prikazano u sljedećoj reakciji:
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
Gas amonijaka se oslobađa tokom procesa hidrolize. Udio amidnih grupa hidrolizovanih u PAM-u naziva se stepen hidrolize, što je stepen anionizacije. Ovaj tip PAM-a bio je nezgodan za upotrebu i imao je loše performanse (hidroliza zagrijavanja je neizbježno uzrokovala značajno smanjenje molekularne težine i performansi PAM-a), a rijetko se koristio od 1980-ih.
Moderno proizvedeni PAM-ovi dostupni su u različitim proizvodima s različitim stupnjevima anionizacije. Korisnici mogu odabrati odgovarajući tip prema svojim potrebama i kroz stvarno testiranje. Nije potrebna dalja hidroliza; može se koristiti neposredno nakon rastvaranja.
Međutim, zbog navike, neki ljudi još uvijek nazivaju proces rastvaranja flokulanta hidrolizom. Treba napomenuti da hidroliza znači razlaganje vodom, hemijsku reakciju, a hidroliza PAM-a oslobađa gas amonijaka; dok je otapanje samo fizički proces bez hemijske reakcije. To dvoje su fundamentalno različiti i ne treba ih brkati.
3. Sadržaj zaostalog monomera
Sadržaj zaostalog monomera u PAM-u odnosi se na količinu akrilamidnog monomera koji nije u potpunosti reagirao tokom polimerizacije akrilamida u poliakrilamid i na kraju ostaje u poliakrilamidnom proizvodu. To je važan parametar za procjenu njegove podobnosti za prehrambenu industriju. Poliakrilamid nije -toksičan, ali akrilamid ima određeni stepen toksičnosti.
U industrijskom -poliakrilamidu neizbježno ostaju tragovi nepolimeriziranog akrilamidnog monomera. Zbog toga se sadržaj zaostalog monomera u PAM proizvodima mora strogo kontrolisati. Međunarodni propisi propisuju da sadržaj rezidualnog monomera u PAM-u koji se koristi u vodi za piće i prehrambenoj industriji ne smije biti veći od 0,05%. Ova vrijednost za-poznate međunarodne proizvode je ispod 0,03%.
4. Viskoznost
PAM rješenja su vrlo viskozna. Što je veća molekulska težina PAM-a, veći je i viskozitet otopine. To je zato što su PAM makromolekule dugi i tanki lanci, što rezultira značajnom otpornošću na kretanje u otopini. Viskoznost u suštini odražava veličinu trenja unutar otopine, također poznat kao koeficijent unutrašnjeg trenja.
Otopine različitih -molekularnih-organskih jedinjenja općenito imaju visok viskozitet, koji se povećava s povećanjem molekularne težine. Jedna metoda za određivanje molekulske težine organskih jedinjenja visoke{3}}molekularne-težine je mjerenje viskoznosti rastvora određene koncentracije pod određenim uslovima, a zatim izračunavanje njegove molekulske težine koristeći određenu formulu; ovo se zove "prosječna molekulska težina-viskoziteta."
PAM Selection
Poliakrilamid se može klasificirati na ne-jonske, anjonske i kationske tipove na osnovu njegovih jonskih svojstava. Na osnovu molekularne težine, postoje različite specifikacije, joničnost, itd., što dovodi do mnogo različitih modela. S obzirom na složene specifikacije na tržištu, odabir optimalnog modela poliakrilamida za vaš sistem otpadnih voda je zaista vrlo težak. Evo nekoliko savjeta za rješavanje uobičajenih problema pri odabiru poliakrilamida za tretman otpadnih voda ili mulja.
1. Razumijevanje izvora mulja
Mulj je neizbježan nusproizvod tretmana otpadnih voda. Prvo, treba da razumemo izvor, svojstva, sastav i sadržaj čvrstih materija u mulju. Na osnovu glavnih komponenti, mulj se može podijeliti na organski mulj i neorganski mulj.
Generalno, kationski poliakrilamid se koristi za tretiranje organskog mulja, dok se anjonski poliakrilamid koristi za tretiranje neorganskog mulja. Kationski poliakrilamid nije pogodan za visoko alkalne uslove, dok anjonski poliakrilamid nije pogodan za visoko kisele uslove. Veći sadržaj čvrstih materija u mulju obično zahtijeva veću dozu poliakrilamida.
2. Odabir molekularne težine poliakrilamida
Molekularna težina poliakrilamida odnosi se na dužinu molekulskog lanca. Molekularna težina poliakrilamida kreće se od 5 do 18 miliona. Općenito, što je veća molekularna težina poliakrilamidnog proizvoda, veći je i viskozitet. Međutim, u praksi, veća molekularna težina ne znači nužno i bolje performanse. Odgovarajuća molekularna težina mora se odrediti na osnovu specifične industrije primjene, kvaliteta vode i opreme za tretman.
Poliakrilamid je visoko{0}}molekularni-koagulant koji pomaže. Proizvodi se mogu klasificirati u tri kategorije prema njihovoj prosječnoj molekularnoj težini: niska molekularna težina (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 miliona).
Poliakrilamid se koristi u prečišćavanju otpadnih voda i predstavlja organski polimer visoke-molekularne-rastvorljive u vodi-molekulske težine od nekoliko miliona do desetina miliona. Kada se koristi isključivo kao pomoćno sredstvo za zgrušavanje, općenito, što je veća molekularna težina, to su grudve gušće i potrebno je manje kemikalija. Međutim, preporučuje se da molekularna težina anjonskog poliakrilamida ne prelazi 20 miliona.
Za odvodnjavanje mulja: Kada se koristi trakasta filter presa, molekularna težina općenito ne može biti prevelika. Visoka molekularna težina može začepiti filtersku tkaninu, utičući na efekat odvodnjavanja. Kada se koristi centrifugalna filter presa, zahtjevi za molekularnom težinom su veći jer centrifugalne filter prese zahtijevaju da floskule budu što je moguće otpornije na smicanje-; stoga treba odabrati proizvod s relativno visokom molekularnom težinom.
3. Izbor stepena jona poliakrilamida
Da bi se mulj isušio, flokulanti sa različitim stepenom jona mogu se pregledati kroz male eksperimente kako bi se odabrao optimalni poliakrilamid. Time se postiže najbolji efekat flokulacije uz minimiziranje doziranja i uštedu troškova. Ključni faktori za odabir stepena jona su:
(1) Veličina floka
Premale kosine će uticati na brzinu drenaže, dok će grudvice koje su prevelike vezati više vode, smanjujući suvoću muljnog kolača. Veličina floka se može podesiti odabirom molekularne težine poliakrilamida.
(2) Snaga floc (sadržaj vlage)
Flokovi treba da ostanu stabilni i da se ne lome pod naponom smicanja. Povećanje molekularne težine poliakrilamida ili odabir prikladne molekularne strukture pomaže u poboljšanju stabilnosti floka.
(3) Miješanje poliakrilamida i mulja
Poliakrilamid mora u potpunosti reagirati s muljem na određenom mjestu u opremi za odvodnjavanje kako bi se postigla flokulacija. Zbog toga, viskoznost rastvora poliakrilamida mora biti odgovarajuća kako bi se osiguralo temeljno mešanje sa muljem u uslovima postojeće opreme. Ravnomerno mešanje je ključni faktor za uspeh. Viskoznost otopine poliakrilamida je povezana s njegovom molekulskom težinom i koncentracijom.
(4) Rastvaranje poliakrilamida
Dobro otapanje je neophodno za efikasnu flokulaciju. Kao što je ranije spomenuto, proces rastvaranja poliakrilamida je u suštini proces njegovog sazrijevanja. Ponekad je potrebno ubrzati brzinu rastvaranja; u ovom slučaju može se razmotriti povećanje koncentracije otopine poliakrilamida.
Stoga, optimalan odabir proizvoda treba odrediti kroz laboratorijske eksperimente sa čašama. Iz navedenog se može vidjeti da izbor molekulske težine i jonske vrijednosti nije apsolutan. Najbolje je provesti selekcijske testove i operativne testove prije odabira poliakrilamida kako bi se dobili najtačniji podaci i osigurala najbolja -ekonomičnost odabranog poliakrilamida.
