Tipus de PAM
Poliacrilamida catiònica (CPAM): compost de polímer lineal. A causa dels seus diversos grups actius, pot formar enllaços d'hidrogen amb moltes substàncies per afinitat i adsorció. Principalment flocula col·loides carregats negativament.
Poliacrilamida aniònica (APAM): un polímer-soluble en aigua, utilitzat principalment per a la floculació i la sedimentació en diversos tractaments d'aigües residuals industrials, com ara les aigües residuals de les fàbriques d'acer, les plantes de galvanoplastia, les plantes metal·lúrgiques i les plantes de rentat de carbó, així com la deshidratació de fangs. També es pot utilitzar per a la clarificació i purificació d'aigua potable. Com que la seva cadena molecular conté un cert nombre de grups polars, pot adsorbir partícules sòlides en suspensió a l'aigua, unint les partícules o neutralitzant les seves càrregues per formar grans flóculs. Per tant, pot accelerar la sedimentació de partícules en suspensió, accelerant significativament la clarificació de la solució i afavorint la filtració.
Poliacrilamida no iònica (NPAM): és un polímer o polielectròlit d'alt -pes molecular-. La seva cadena molecular conté una certa quantitat de grups polars que poden adsorbir partícules sòlides en suspensió a l'aigua, unint les partícules per formar grans flóculs. Accelera la sedimentació de partícules en suspensió, accelerant significativament la clarificació de la solució i afavorint la filtració. A causa de la presència d'amida o grups iònics en la seva cadena molecular, la seva característica significativa és l'alta hidrofilicitat, que li permet dissoldre's en aigua en diverses proporcions. Aquest tipus de solució aquosa de poliacrilamida té una bona tolerància als electròlits, com el clorur d'amoni i el sulfat de sodi, i també és compatible amb els tensioactius.
Indicadors Tècnics de PAM
Els indicadors tècnics de la poliacrilamida generalment inclouen pes molecular, grau d'hidròlisi, grau d'ionització, viscositat i contingut de monòmers residuals. Per tant, la qualitat del PAM també es pot jutjar a partir d'aquests indicadors.
1. Pes Molecular
El PAM té un pes molecular molt elevat, i aquest ha augmentat significativament en els últims anys. El PAM utilitzat a la dècada de 1970 tenia en general un pes molecular de diversos milions; des de la dècada de 1980, la majoria de PAM-d'alta eficiència tenen un pes molecular de més de 15 milions, amb alguns que arriben als 20 milions. Cada molècula de PAM es polimeritza a partir de més de 100.000 molècules d'acrilamida o acrilat de sodi (l'acrilamida té un pes molecular de 71 i el PAM que conté 100.000 monòmers té un pes molecular de 7,1 milions).
En general, el PAM de pes molecular més alt presenta un millor rendiment de floculació. L'acrilamida té un pes molecular de 71, mentre que el PAM que conté 100.000 monòmers té un pes molecular de 7,1 milions. La poliacrilamida i els seus derivats tenen pesos moleculars que oscil·len entre centenars de milers i més de deu milions i es poden classificar segons el pes molecular com a pes molecular baix (per sota d'1 milió), pes molecular mitjà (entre 1 i 10 milions), pes molecular elevat (entre 10 i 15 milions) i pes molecular ultra-(per sobre de 15 milions).
El pes molecular dels compostos orgànics d'alt pes molecular no és completament uniforme, fins i tot dins del mateix producte; el pes molecular nominal és el seu valor mitjà.
2. Grau d'Hidròlisi i Grau d'ionització
El grau d'ionització del PAM afecta significativament el seu rendiment, però el seu valor òptim depèn del tipus i propietats del material que es tracta; condicions diferents donaran lloc a diferents valors òptims. Si el material que s'està processant té una força iònica elevada (que conté una gran quantitat de matèria inorgànica), el PAM utilitzat hauria de tenir un grau d'ionització més alt, i viceversa. En general, el grau d'anionització s'anomena grau d'hidròlisi. El grau d'ionització sol referir-se específicament als cations.
Grau d'ionització=n/(m+n)*100%
El PAM produït primerenc es va polimeritzar a partir d'un sol monòmer, la poliacrilamida, i originalment no contenia -grups COONa. Abans d'utilitzar-lo, calia escalfar amb NaOH per hidrolitzar alguns dels grups -CONH2 a -COONa, tal com es mostra a la reacció següent:
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
Durant el procés d'hidròlisi s'allibera amoníac. La proporció de grups amida hidrolitzats en PAM s'anomena grau d'hidròlisi, que és el grau d'anionització. Aquest tipus de PAM era incòmode d'utilitzar i tenia un rendiment deficient (la hidròlisi per escalfament provocava inevitablement una disminució significativa del pes molecular i el rendiment del PAM), i s'ha utilitzat poques vegades des de la dècada de 1980.
Els PAM de producció moderna estan disponibles en diversos productes amb diferents graus d'anionització. Els usuaris poden triar el tipus adequat segons les seves necessitats i mitjançant proves reals. No cal més hidròlisi; es pot utilitzar directament després de la dissolució.
Tanmateix, a causa de l'hàbit, algunes persones encara es refereixen al procés de dissolució dels floculants com a hidròlisi. Cal tenir en compte que la hidròlisi significa descomposició amb aigua, una reacció química, i la hidròlisi del PAM allibera gas amoníac; mentre que la dissolució és només un procés físic sense reacció química. Els dos són fonamentalment diferents i no s'han de confondre.
3. Contingut de monòmers residuals
El contingut de monòmer residual de PAM es refereix a la quantitat de monòmer d'acrilamida que no va reaccionar completament durant la polimerització de l'acrilamida en poliacrilamida i, finalment, roman al producte de poliacrilamida. És un paràmetre important per avaluar la seva idoneïtat per a la indústria alimentària. La poliacrilamida no és -tòxica, però l'acrilamida té un cert grau de toxicitat.
A la poliacrilamida de grau-industrial, inevitablement queden traces de monòmer d'acrilamida sense polimeritzar. Per tant, el contingut de monòmers residuals dels productes PAM s'ha de controlar estrictament. La normativa internacional estableix que el contingut de monòmers residuals en PAM utilitzat en aigua potable i la indústria alimentària no ha de superar el 0,05%. Aquest valor dels productes internacionals-coneguts és inferior al 0,03%.
4. Viscositat
Les solucions PAM són molt viscoses. Com més gran sigui el pes molecular del PAM, més gran serà la viscositat de la solució. Això es deu al fet que les macromolècules PAM són cadenes llargues i primes, el que resulta en una resistència important al moviment en solució. La viscositat reflecteix essencialment la magnitud de la fricció dins d'una solució, també conegut com a coeficient de fricció intern.
Les dissolucions de diversos compostos orgànics-moleculars-de gran pes en general tenen una viscositat elevada, que augmenta amb l'augment del pes molecular. Un mètode per determinar el pes molecular de compostos orgànics d'alt-pess-molecular és mesurar la viscositat d'una solució d'una determinada concentració en condicions específiques i després calcular-ne el pes molecular mitjançant una fórmula específica; això s'anomena "viscositat-pes molecular mitjà".
Selecció PAM
La poliacrilamida es pot classificar en tipus no-iònics, aniònics i catiònics segons les seves propietats iòniques. En funció del pes molecular, hi ha diverses especificacions, ionitat, etc., que donen lloc a molts models diferents. Ateses les complexes especificacions del mercat, seleccionar el model de poliacrilamida òptim per al vostre sistema d'aigües residuals és realment molt difícil. Aquests són alguns consells per resoldre problemes habituals en la selecció de poliacrilamida per al tractament d'aigües residuals o fangs.
1. Entendre la font dels fangs
Els fangs són un subproducte inevitable del tractament d'aigües residuals. En primer lloc, hauríem d'entendre l'origen, les propietats, la composició i el contingut de sòlids dels fangs. Segons els components principals, els fangs es poden dividir en fangs orgànics i fangs inorgànics.
Generalment, la poliacrilamida catiònica s'utilitza per tractar els fangs orgànics, mentre que la poliacrilamida aniònica s'utilitza per tractar els fangs inorgànics. La poliacrilamida catiònica no és adequada per a condicions altament alcalines, mentre que la poliacrilamida aniònica no és adequada per a condicions altament àcides. Un contingut de sòlids més alt en els fangs sol requerir una dosi més gran de poliacrilamida.
2. Selecció del pes molecular de la poliacrilamida
El pes molecular de la poliacrilamida fa referència a la longitud de la cadena molecular. El pes molecular de la poliacrilamida oscil·la entre els 5 i els 18 milions. En general, com més gran sigui el pes molecular del producte de poliacrilamida, més gran serà la viscositat. Tanmateix, a la pràctica, un pes molecular més alt no significa necessàriament un millor rendiment. El pes molecular adequat s'ha de determinar en funció de la indústria d'aplicació específica, la qualitat de l'aigua i l'equip de tractament.
La poliacrilamida és un coagulant d'alt pes-molecular-. Els productes es poden classificar en tres categories segons el seu pes molecular mitjà: pes molecular baix (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 milions).
La poliacrilamida s'utilitza en el tractament d'aigües residuals i és un polímer orgànic soluble en aigua-molecular-de gran pes- amb pesos moleculars que oscil·len entre diversos milions i desenes de milions. Quan s'utilitza únicament com a coagulant, en general, com més gran és el pes molecular, més densos són els flóculs i menys productes químics es necessiten. Tanmateix, es recomana que el pes molecular de la poliacrilamida aniònica no superi els 20 milions.
Per a la deshidratació de fangs: quan s'utilitza una premsa de filtre de cinturó, el pes molecular generalment no pot ser massa elevat. Un pes molecular elevat pot obstruir la tela del filtre, afectant l'efecte de deshidratació. Quan s'utilitza una premsa de filtre centrífuga, el requisit de pes molecular és més elevat perquè les premses de filtre centrífug requereixen que els flóculs siguin tan resistents-a la cisalla com sigui possible; per tant, s'ha de seleccionar un producte amb un pes molecular relativament elevat.
3. Selecció del grau d'ions de poliacrilamida
Perquè els fangs es deshidratin, es poden seleccionar floculants amb diferents graus d'ions mitjançant petits experiments per seleccionar la poliacrilamida òptima. D'aquesta manera s'aconsegueix el millor efecte floculant alhora que es minimitza la dosificació, estalviant costos. Els factors clau per seleccionar el grau d'ions són:
(1) Mida del floc
Els flocs massa petits afectaran la velocitat de drenatge, mentre que els flocs massa grans lligaran més aigua, reduint la sequedat del pastís de fang. La mida del floc es pot ajustar seleccionant el pes molecular de la poliacrilamida.
(2) Força del floc (contingut d'humitat)
Els flocs han de romandre estables i no trencar-se sota l'esforç de cisalla. Augmentar el pes molecular de la poliacrilamida o seleccionar una estructura molecular adequada ajuda a millorar l'estabilitat del floc.
(3) Mescla de poliacrilamida i fang
La poliacrilamida ha de reaccionar completament amb el fang en un punt determinat de l'equip de deshidratació per aconseguir la floculació. Per tant, la viscositat de la solució de poliacrilamida ha de ser adequada per garantir una barreja completa amb el fang en les condicions de l'equip existent. La barreja uniforme és un factor clau per a l'èxit. La viscositat de la solució de poliacrilamida està relacionada amb el seu pes molecular i la seva concentració.
(4) Dissolució de poliacrilamida
Una bona dissolució és essencial per a una floculació eficaç. Com s'ha esmentat anteriorment, el procés de dissolució de la poliacrilamida és essencialment el seu procés de maduració. De vegades, cal accelerar la velocitat de dissolució; en aquest cas, es pot considerar augmentar la concentració de la solució de poliacrilamida.
Per tant, la selecció òptima del producte s'ha de determinar a través d'experiments en vas de laboratori. A partir de l'anterior, es pot veure que la selecció del pes molecular i la ionitat no és absoluta. El millor és realitzar proves de selecció i proves de funcionament abans de seleccionar la poliacrilamida per obtenir les dades més precises i garantir la millor rendibilitat-de la poliacrilamida seleccionada.
