Useita avainindikaattoreita on otettava huomioon valittaessa PAM (polyakryyliamidi)

Kationinen polyakryyliamidi (CPAM): Lineaarinen polymeeriyhdiste. Erilaisten aktiivisten ryhmiensä ansiosta se voi muodostaa vetysidoksia monien aineiden kanssa affiniteetin ja adsorption kautta. Se flokkuloi pääasiassa negatiivisesti varautuneita kolloideja.

Anioninen polyakryyliamidi (APAM): Vesi{0}}liukoinen polymeeri, jota käytetään pääasiassa flokkulaatioon ja sedimentaatioon erilaisissa teollisuuden jätevedenkäsittelyissä, kuten terästehtaiden, galvanointilaitosten, metallurgisten laitosten ja hiilen pesulaitosten jätevedessä sekä lietteen vedenpoistossa. Sitä voidaan käyttää myös juomaveden kirkastukseen ja puhdistamiseen. Koska sen molekyyliketju sisältää tietyn määrän polaarisia ryhmiä, se voi adsorboida suspendoituneita kiinteitä hiukkasia veteen, silloittaa hiukkasia tai neutraloida niiden varaukset muodostaen suuria flokkeja. Siksi se voi nopeuttaa hiukkasten sedimentaatiota suspensiossa, mikä nopeuttaa merkittävästi liuoksen selkeyttämistä ja edistää suodatusta.

Ioniton polyakryyliamidi (NPAM): Tämä on suuri{0}}molekyylipainoinen-polymeeri tai polyelektrolyytti. Sen molekyyliketju sisältää tietyn määrän polaarisia ryhmiä, jotka voivat adsorboida suspendoituneita kiinteitä hiukkasia veteen ja muodostaa hiukkasten sillan muodostaen suuria flokkeja. Se nopeuttaa hiukkasten sedimentaatiota suspensiossa, mikä nopeuttaa merkittävästi liuoksen kirkastumista ja edistää suodatusta. Johtuen amidi- tai ioniryhmien läsnäolosta sen molekyyliketjussa, sen merkittävä ominaisuus on korkea hydrofiilisyys, mikä mahdollistaa sen liukenemisen veteen eri suhteissa. Tämän tyyppinen polyakryyliamidin vesiliuos sietää hyvin elektrolyyttejä, kuten ammoniumkloridia ja natriumsulfaattia, ja on myös yhteensopiva pinta-aktiivisten aineiden kanssa.

Polyakryyliamidin teknisiä indikaattoreita ovat yleensä molekyylipaino, hydrolyysiaste, ionisaatioaste, viskositeetti ja jäännösmonomeeripitoisuus. Siksi PAM:n laatua voidaan päätellä myös näiden indikaattoreiden perusteella.

1. Molekyylipaino

PAM:lla on erittäin korkea molekyylipaino, ja tämä on kasvanut merkittävästi viime vuosina. 1970-luvulla käytetyn PAM:n molekyylipaino oli yleensä useita miljoonia; 1980-luvulta lähtien useimpien -tehokkaiden PAM:ien molekyylipaino on ollut yli 15 miljoonaa ja joidenkin jopa 20 miljoonaa. Jokainen PAM-molekyyli on polymeroitu yli 100 000 akryyliamidi- tai natriumakrylaattimolekyylistä (akryyliamidin molekyylipaino on 71 ja 100 000 monomeeria sisältävän PAM:n molekyylipaino on 7,1 miljoonaa).

Yleensä korkeamman molekyylipainon omaavalla PAM:lla on parempi flokkulaatiokyky. Akryyliamidin molekyylipaino on 71, kun taas 100 000 monomeeria sisältävän PAM:n molekyylipaino on 7,1 miljoonaa. Polyakryyliamidin ja sen johdannaisten molekyylipainot vaihtelevat sadoista tuhansista yli kymmeneen miljoonaan, ja ne voidaan luokitella molekyylipainon perusteella alhaiseen molekyylipainoon (alle 1 miljoona), keskimolekyylipainoiseen (1 miljoonasta 10 miljoonaan), suureen molekyylipainoon (10–15 miljoonaa) ja ultra{11}}5 miljoonaa (1 miljoonaa).

Suurimolekyylipainoisten orgaanisten yhdisteiden molekyylipaino ei ole täysin tasainen edes saman tuotteen sisällä; nimellinen molekyylipaino on sen keskiarvo.

2. Hydrolyysiaste ja ionisaatioaste

PAM:n ionisaatioaste vaikuttaa merkittävästi sen suorituskykyyn, mutta sen optimaalinen arvo riippuu käsiteltävän materiaalin tyypistä ja ominaisuuksista; erilaiset olosuhteet johtavat erilaisiin optimaalisiin arvoihin. Jos käsiteltävällä materiaalilla on korkea ionivahvuus (sisältää suuren määrän epäorgaanista ainetta), käytetyn PAM:n ionisaatioaste tulee olla korkeampi ja päinvastoin. Yleensä anionisaatioastetta kutsutaan hydrolyysiasteeksi. Ionisaatioaste viittaa yleensä erityisesti kationeihin.

Ionisaatioaste=n/(m+n)*100 %

Varhain tuotettu PAM polymeroitiin yhdestä monomeerista, polyakryyliamidista, eikä se alun perin sisältänyt -COONa-ryhmiä. Ennen käyttöä se vaati kuumennusta NaOH:lla joidenkin -CONH2-ryhmien hydrolysoimiseksi -COONa:ksi, kuten seuraavassa reaktiossa näkyy:

-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑

Ammoniakkikaasua vapautuu hydrolyysiprosessin aikana. PAM:ssa hydrolysoituneiden amidiryhmien osuutta kutsutaan hydrolyysiasteeksi, joka on anionisaatioaste. Tämän tyyppinen PAM oli hankala käyttää ja sen suorituskyky oli huono (kuumennushydrolyysi aiheutti väistämättä merkittävän PAM:n molekyylipainon ja suorituskyvyn laskun), ja sitä on käytetty harvoin 1980-luvulta lähtien.

Nykyaikaisesti valmistettuja PAM:eja on saatavana erilaisissa tuotteissa, joilla on eri anionisaatioaste. Käyttäjät voivat valita sopivan tyypin tarpeidensa mukaan ja varsinaisen testauksen avulla. Lisähydrolyysiä ei tarvita; sitä voidaan käyttää heti liukenemisen jälkeen.

Kuitenkin tottumuksesta johtuen jotkut ihmiset kutsuvat flokkulantien liukenemisprosessia edelleen hydrolyysiksi. On huomattava, että hydrolyysillä tarkoitetaan hajoamista veden kanssa, kemiallista reaktiota, ja PAM:n hydrolyysi vapauttaa ammoniakkikaasua; kun taas liukeneminen on vain fysikaalinen prosessi ilman kemiallista reaktiota. Nämä kaksi ovat pohjimmiltaan erilaisia, eikä niitä pidä sekoittaa.

3. Jäännösmonomeeripitoisuus

PAM:n jäännösmonomeeripitoisuus viittaa akryyliamidimonomeerin määrään, joka ei reagoinut täysin akryyliamidin polymeroitumisen aikana polyakryyliamidiksi ja jää lopulta polyakryyliamidituotteeseen. Se on tärkeä parametri arvioitaessa sen soveltuvuutta elintarviketeollisuuteen. Polyakryyliamidi ei ole -myrkyllinen, mutta akryyliamidilla on tietty myrkyllisyysaste.

Teollisuusluokan -polyakryyliamidissa jää väistämättä jäljelle pieniä määriä polymeroimatonta akryyliamidimonomeeria. Siksi PAM-tuotteiden jäännösmonomeeripitoisuutta on valvottava tiukasti. Kansainvälisten määräysten mukaan juomavedessä ja elintarviketeollisuudessa käytettävän PAM:n jäännösmonomeeripitoisuus ei saa ylittää 0,05 %. Tunnettujen kansainvälisten tuotteiden-arvo on alle 0,03 %.

4. Viskositeetti

PAM-liuokset ovat erittäin viskooseja. Mitä suurempi PAM:n molekyylipaino on, sitä suurempi on liuoksen viskositeetti. Tämä johtuu siitä, että PAM-makromolekyylit ovat pitkiä ja ohuita ketjuja, mikä johtaa merkittävään vastustuskykyyn liuoksessa. Viskositeetti heijastaa olennaisesti liuoksen sisällä olevan kitkan suuruutta, joka tunnetaan myös sisäisenä kitkakertoimena.

Erilaisten -molekyylipainoisten-orgaanisten yhdisteiden liuoksilla on yleensä korkea viskositeetti, joka kasvaa molekyylipainon kasvaessa. Eräs menetelmä suuri-molekyylipainoisten-orgaanisten yhdisteiden molekyylipainon määrittämiseksi on mitata tietyn pitoisuuden omaavan liuoksen viskositeetti tietyissä olosuhteissa ja sitten laskea sen molekyylipaino käyttämällä erityistä kaavaa. tätä kutsutaan "viskositeetti{5}}keskimääräiseksi molekyylipainoksi".

Polyakryyliamidi voidaan luokitella ei--ionisiin, anionisiin ja kationisiin tyyppeihin sen ionisten ominaisuuksien perusteella. Molekyylipainon perusteella on olemassa erilaisia ​​spesifikaatioita, ionisuutta jne., mikä johtaa moniin erilaisiin malleihin. Kun otetaan huomioon markkinoiden monimutkaiset tekniset tiedot, optimaalisen polyakryyliamidimallin valitseminen jätevesijärjestelmääsi on todella vaikeaa. Tässä on muutamia vinkkejä yleisten ongelmien ratkaisemiseksi polyakryyliamidin valinnassa jäteveden tai lietteen käsittelyyn.

1. Lietteen lähteen ymmärtäminen

Liete on jätevesien käsittelyn väistämätön sivutuote. Ensinnäkin meidän tulisi ymmärtää lietteen lähde, ominaisuudet, koostumus ja kiintoainepitoisuus. Pääkomponenttien perusteella liete voidaan jakaa orgaaniseen lietteeseen ja epäorgaaniseen lietteeseen.

Yleensä kationista polyakryyliamidia käytetään orgaanisen lietteen käsittelyyn, kun taas anionista polyakryyliamidia käytetään epäorgaanisen lietteen käsittelyyn. Kationinen polyakryyliamidi ei sovellu erittäin emäksisiin olosuhteisiin, kun taas anioninen polyakryyliamidi ei sovellu erittäin happamiin olosuhteisiin. Lietteen suurempi kiintoainepitoisuus vaatii yleensä suuremman annoksen polyakryyliamidia.

2. Polyakryyliamidin molekyylipainon valinta

Polyakryyliamidin molekyylipaino viittaa molekyyliketjun pituuteen. Polyakryyliamidin molekyylipaino vaihtelee 5 miljoonasta 18 miljoonaan. Yleensä mitä suurempi polyakryyliamidituotteen molekyylipaino on, sitä korkeampi viskositeetti. Käytännössä suurempi molekyylipaino ei kuitenkaan välttämättä tarkoita parempaa suorituskykyä. Sopiva molekyylipaino on määritettävä tietyn sovellusteollisuuden, veden laadun ja käsittelylaitteiden perusteella.

Polyakryyliamidi on suuri{0}}molekyylipainoinen-koagulanttiapuaine. Tuotteet voidaan luokitella kolmeen luokkaan niiden keskimääräisen molekyylipainon mukaan: pieni molekyylipaino (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 miljoonaa).

Polyakryyliamidia käytetään jäteveden käsittelyssä, ja se on suuri{0}}molekyylipainoinen-vesiliukoinen-orgaaninen polymeeri, jonka molekyylipainot vaihtelevat useista miljoonista kymmeniin miljooniin. Käytettäessä yksinomaan koagulointiapuaineena, yleensä mitä suurempi molekyylipaino on, sitä tiheämpiä flokkeja ja sitä vähemmän kemikaaleja tarvitaan. Anionisen polyakryyliamidin molekyylipainon ei kuitenkaan suositella ylittäväksi 20 miljoonaa.

Lietteen vedenpoistoon: Hihnasuodatinpuristinta käytettäessä molekyylipaino ei yleensä voi olla liian korkea. Suuri molekyylipaino voi tukkia suodatinkankaan, mikä vaikuttaa vedenpoistovaikutukseen. Keskipakosuodatinpuristinta käytettäessä molekyylipainovaatimus on korkeampi, koska keskipakosuodatinpuristimet edellyttävät flokkien olevan mahdollisimman leikkauskestäviä; siksi tulisi valita tuote, jolla on suhteellisen korkea molekyylipaino.

3. Polyakryyliamidi-ioniasteen valinta

Lietteen vedenpoistoa varten voidaan seuloa eri ioniasteisia flokkulantit pienillä kokeilla optimaalisen polyakryyliamidin valitsemiseksi. Tällä saavutetaan paras flokkulointivaikutus samalla, kun annostus minimoidaan ja kustannuksia säästyy. Tärkeimmät tekijät ioniasteen valinnassa ovat:

(1) Flock-koko

Liian pienet flokit vaikuttavat vedenpoistonopeuteen, kun taas liian suuret flokit sitovat enemmän vettä, mikä vähentää lietekakun kuivuutta. Flokkikokoa voidaan säätää valitsemalla polyakryyliamidin molekyylipaino.

(2) Flock-lujuus (kosteuspitoisuus)

Flokkien tulee pysyä vakaina eivätkä murtua leikkausjännityksen vaikutuksesta. Polyakryyliamidin molekyylipainon lisääminen tai sopivan molekyylirakenteen valinta auttaa parantamaan flokkien stabiilisuutta.

(3) Polyakryyliamidin ja lietteen sekoitus

Polyakryyliamidin on reagoitava täysin lietteen kanssa vedenpoistolaitteiston tietyssä kohdassa flokkuloitumisen aikaansaamiseksi. Siksi polyakryyliamidiliuoksen viskositeetin on oltava sopiva, jotta se sekoittuu perusteellisesti lietteen kanssa olemassa olevissa laiteolosuhteissa. Tasainen sekoitus on menestyksen avaintekijä. Polyakryyliamidiliuoksen viskositeetti on suhteessa sen molekyylipainoon ja pitoisuuteen.

(4) Polyakryyliamidin liukeneminen

Hyvä liukeneminen on välttämätöntä tehokkaalle flokkulaatiolle. Kuten aiemmin mainittiin, polyakryyliamidin liukenemisprosessi on olennaisesti sen kypsymisprosessi. Joskus on tarpeen nopeuttaa liukenemisnopeutta; tässä tapauksessa voidaan harkita polyakryyliamidiliuoksen pitoisuuden lisäämistä.

Siksi optimaalinen tuotevalinta tulisi määrittää laboratoriodekantterilasikokeiden avulla. Edellä olevasta voidaan nähdä, että molekyylipainon ja ionisuuden valinta ei ole absoluuttista. Ennen polyakryyliamidin valintaa on parasta suorittaa valintatestit ja toimintatestit, jotta saadaan tarkimmat tiedot ja varmistetaan valitun polyakryyliamidin paras kustannus{2}}tehokkuus.