非离子聚丙烯酰胺 :水溶性的高分子聚合物

更新时间:2024-09-20 23:37

非离子聚丙烯酰胺是一种水溶性的高分子聚合物或聚电解质。这种物质可以通过吸附水中悬浮的固体粒子,使其相互连接或者通过电荷中和使粒子聚集形成较大的絮凝物。因此,它可以加速悬浮液中粒子的沉降,显著地加快溶液澄清,促进过滤等效果。非离子聚丙烯酰胺主要用于各种工业废水的絮凝沉降,沉淀澄清处理,如造纸与纸浆废水废水处理,选矿与金属冶炼过程的废水处理,钢铁厂和石材加工厂的废水处理等。

形态特征

化学性能

非离子聚丙烯酰胺的pH范围在7.0至8.0之间,属于非离子型化合物。其水溶液黏度在0.1%SOL时介于300至550CPS之间。水分含量不超过10%,而残留单体(monomer)含量则小于0.2%。

物理性能

非离子聚丙烯酰胺的物理性质主要由其在水溶液中的行为所决定。由于分子链含有酰胺基或离子基因,其显著特点在于亲水性高,能够在各种比例下溶于水中。聚丙烯酰胺水溶液对电解质有良好的耐受性,如氯化铵、硫酸钠等均不会对其产生显著影响,且与表面活性剂相容。

其他特性

1. 非离子聚丙烯酰胺具有良好的水溶性,即使在冷水中也能完全溶解。

2. 添加少量非离子聚丙烯酰胺即可获得显著的絮凝效果。通常仅需添加0.01至10ppm(0.01至10g/m³),即可发挥其最大功效。

3. 非离子聚丙烯酰胺与无机絮凝剂(如聚合硫酸铁、聚合氯化铝、铁盐等)联合使用时,能够表现出更佳的效果。

分子结构

非离子聚丙烯酰胺分子链上的侧基为活泼性的酰胺基,能够发生多种化学反应并衍生出多种衍生物。然而,由于临近基因效应的影响,这些反应通常无法完全进行。非离子聚丙烯酰胺(NPAM)作为一种高分子聚合物或聚电解物,其分子链中含有一定量的极性基因,能够吸附水中悬浮的固体粒子,促进粒子间的架桥形成大型絮凝物。这一特性使得非离子聚丙烯酰胺能够加速悬浮液中粒子的沉降,显著提升溶液澄清的速度,并促进过滤效果。

应用领域

非离子聚丙烯酰胺的应用领域广泛,主要包括:

1. 工业固液分离过程中的絮凝剂,涉及沉降、澄清、浓缩及污泥脱水等多个环节。在城市污水处理、造纸工业、食品加工业、石化工业、冶金工业、选矿工业、染色工业和制糖工业等多种行业的废水处理中均有应用。

2. 在造纸工业中,非离子聚丙烯酰胺可以用作纸张干强剂、助留剂、助滤剂,能够显著提高成纸质量和生产效率。在脱墨过程中也有明显的絮凝效果。

3. 纤维泥浆(石棉-水泥制品)制造中,非离子聚丙烯酰胺能够改善成型产品的排水性和提高石棉板坯料的强度。

4. 在采矿、选煤行业中,非离子聚丙烯酰胺可用作矿山废水、洗煤废水的澄清剂。

5. 对于染色废水、皮革废水、含油废水的处理,非离子聚丙烯酰胺能够实现除浊、脱色,达到排放标准。

6. 在磷酸提纯过程中,非离子聚丙烯酰胺有助于湿法磷酸工艺中石膏的分离。

7. 适用于以江河水源的自来水厂的水处理絮凝剂。

功能

非离子聚丙烯酰胺具有极强的絮凝效果,具体表现为:

1. 清晰净化作用;

2. 沉降促进作用;

3. 过滤促进作用;

4. 增稠作用及其他相关作用。在废液处理、污泥浓缩脱水、选矿、洗煤、造纸等领域,能够充分满足不同领域的特殊需求。

使用方法

1. 使用时,应将非离子聚丙烯酰胺配制成0.1%浓度的水溶液,最好使用中性且不含盐类杂质的水。

2. 溶解时,应将其均匀撒入搅拌的水中,转速控制在100至300rpm。若适当加热(<60°C),可加速溶解。

3. 根据待处理液体的pH值进行调整,以便非离子聚丙烯酰胺能够充分发挥作用(可通过实验确定最佳pH值和用量)。

4. 加入非离子聚丙烯酰胺溶液时,应加速与待处理液体的混合,出现絮凝物后,降低转速,有利于絮凝物的增长和沉降。

注意事项

1. 操作人员应佩戴防护用品,一旦皮肤接触到非离子聚丙烯酰胺,应及时用水清洗。

2. 使用现场应注意保持清洁,及时用水冲洗,以防滑倒造成伤害。

3. 非离子聚丙烯酰胺应存放在阴凉干燥的地方,避免阳光直射。

主要用途

1. 对于有机胶体状悬浮物有特效,能够快速促进污泥脱水过滤。可根据污染物性质选择相应的型号,脱水时不粘滤布,压滤时不松散,效率高。

2. 用于有机污水的处理,如电镀、印染、油脂厂的废水、酒精、味精、制糖、肉类制品厂的废水,以及城市下水等。

3. 用于造纸增强,提高纸张的干湿强度,如在造纸过程中加入PAM-CSG-1产品,可使纸张的湿纸拉力提高10-20倍,干纸拉力提高50%,主要用于牛皮纸、地图纸、广告纸、相纸。

4. 用于油田化学助剂。

5. 用于纺织上浆剂、浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁。

生产使用

丙烯酰胺单体的生产技术经历了三个发展阶段:

1. 第一代为硫酸催化水合技术,该技术的缺点是丙烯腈转化率低,丙烯酰胺产品收率低、副产品多,增加了精制难度。此外,由于催化剂硫酸的强腐蚀性,导致设备投资增加。

2. 第二代为二元或三元骨架铜催化生产技术,该技术的缺点是在最终产品中引入了影响聚合的金属铜离子,增加了后处理精制的成本。

3. 第三代为微生物腈水合酶催化生产技术,该技术反应条件温和,常温常压下进行,具有高选择性、高收率和高活性的特点。丙烯腈的转化率达到100%,反应完全,无副产物和杂质,产品丙烯酰胺中不含金属铜离子,无需进行离子交换去除产生的铜离子,简化了工艺流程。此外,气相色谱分析显示丙烯酰胺产品中几乎不含游离的丙烯腈,具有高纯性,特别适合制备超高相对分子质量的聚丙烯酰胺及食品工业所需的无毒聚丙烯酰胺。

使用原则

1. 颗粒状聚丙烯酰胺絮凝剂不能直接投入污水中。使用前必须先将其溶解于水,然后利用其水溶液处理污水。

2. 溶解颗粒状聚合物的水应该是干净的(如自来水),不应是污水。常温水即可,一般不需要加温。水温高于5℃会加速溶解,但超过40℃会导致聚合物降解,影响使用效果。一般情况下,自来水都适合作为配制聚合物溶液的水源。强酸、强碱、高含盐的水不适合用来配制。

3. 聚合物溶液浓度的选择,建议为0.1%—0.3%,即1升水中加0.1g—0.3g聚合物粉剂。

优势性能

非离子聚丙烯酰胺的优势主要体现在其作为絮凝剂的作用。由于其分子链中含有一定量的极性基因,能够吸附水中悬浮的固体粒子,使粒子间架桥形成大的絮凝物。非离子聚丙烯酰胺可以加速悬浮液中的粒子的沉降,有非常明显的加快溶液澄清,促进过滤等效果,广泛用于化学工业废水、废液的处理,市政污水处理。尤其当污水呈酸性时,采用本产品最为适宜。可与无机絮凝剂聚铁、聚铝等无机盐配合使用。

参考资料

非离子聚丙烯酰胺.百家号.2024-08-15

非离子聚丙烯酰胺.百家号.2024-08-15

非离子聚丙烯酰胺的作用原理及用途.百家号.2024-08-15

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