Produktionsprocesser og klassificering af polyakrylamid (PAM)
I. Vandig opløsningspolymerisation
Fordele: Lave omkostninger, enkelt udstyr, høj sikkerhed og evnen til at opnå meget høje molekylvægte; velegnet til storstilet produktion af 25 kg-sækkede tørt pulver.
1. Ingrediensforberedelse og rensning: Deioniseret vand blandes med renset akrylamid (AM). Til anionisk PAM tilsættes akrylsyre (AA); til kationisk PAM tilsættes kationiske monomerer såsom DMC eller DAC. pH-værdien justeres, og nitrogengas indføres for at fjerne oxygen (da oxygen hæmmer polymerisation).
2. Initiering og polymerisering: Et redox-initieringssystem tilsættes (oftest ammoniumpersulfat kombineret med natriumbisulfit, ofte suppleret med en azo-initiator). Temperaturen holdes mellem 20-50 grader, og adiabatisk polymerisation fortsætter i 2-6 timer, hvilket resulterer i en solid, elastisk gelblok.
- Ikke-ionisk PAM: Fremstillet via homopolymerisation af AM.
- Anionisk PAM (APAM) - To metoder:
① Homopolymerisation efterfulgt af hydrolyse (den almindelige tilgang): En ikke-ionisk gelblok fremstilles først, der derefter hydrolyseres ved opvarmning med NaOH for at indføre carboxylgrupper. Graden af hydrolyse kan justeres, og denne metode giver højere molekylvægte (almindeligvis brugt til APAM med høj molekylvægt i oliefeltsapplikationer).
② Copolymerisation-hydrolyse: AM og akrylsyre polymeriseres sammen; denne proces er enklere, selvom den resulterende molekylvægt er lidt lavere.
- Kationisk PAM (CPAM): Fremstillet ved direkte copolymerisation af AM og kationiske monomerer. Denne type kan ikke gennemgå stærk alkalihydrolyse; iongraden styres af forholdet mellem monomerer, og produktionsomkostningerne er højere.
3. Granulering: Gelblokken skæres eller rives i mindre gelpartikler.
4. Varmlufttørring: Partiklerne tørres ved 80-120 grader til et fugtindhold på<10%. The temperature must be carefully controlled; excessive heat can cause molecular weight degradation or cross-linking, rendering the polymer insoluble.
5. Pulverisering og sigtning: Materialet formales til pulver og sigtes (typisk 80-120 mesh).
6. Kvalitetstest (molekylvægt, iongrad, opløsningshastighed, resterende acrylamidindhold) og emballage.
II. Invers emulsionspolymerisation (emulsion PAM, flydende produkt)
Vand-i-olie (W/O) system: En vandig opløsning af AM tjener som den dispergerede fase, mens petroleum eller et lignende carbonhydrid fungerer som den kontinuerlige fase. Hvid olie tjener som en kontinuerlig oliefase; en emulgator tilsættes for at sprede stoffet i mikrodråber, som derefter polymeriseres.
III. Omvendt fase suspensionspolymerisation
Monomerdråber suspenderes og polymeriseres i et organisk opløsningsmiddel, hvilket giver polyacrylamid (PAM) direkte i form af perler (perlelignende partikler).
IV. Dispersionspolymerisation (en nyere metode)
En vandbaseret dispergeringsproces, der undgår brug af store mængder organiske opløsningsmidler. Det resulterende produkt er en vandbaseret dispersion; det opløses hurtigt og bruges primært i avanceret papirfremstilling og som et additiv til belægninger. Produktionskapaciteten er relativt begrænset.
Fire hovedtyper
APAM (anionisk PAM)
Velegnet til spildevand, der indeholder uorganiske suspenderede faste stoffer - såsom det fra kulvask, mineralforarbejdning, sand- og grusanlæg, galvaniseringsanlæg, stålværker og vandbehandling (klaring). Det er mest effektivt under alkaliske pH-forhold og er den mest overkommelige mulighed.
2. CPAM (kationisk PAM)
Anvendes primært til slamafvanding (herunder slam fra kommunalt spildevand, slagterier, fødevareforarbejdning og papirfremstilling) og til behandling af organisk rigt spildevand. Det er kategoriseret efter sin ioniske grad (spænder fra 10 til 60) og er den dyreste type.
3. NPAM (ikke-ionisk PAM)
Anvendes til sure vandsystemer, profilkontrol i oliebrønde, fastholdelse af jordfugtighed og tekstillimning.
4. Amfoterisk PAM
Anvendes til komplekst spildevand karakteriseret ved betydelige udsving i vandkvaliteten; denne type anvendes sjældnere.
