Vrste PAM
Kationski poliakrilamid (CPAM): linearna polimerna spojina. Zaradi različnih aktivnih skupin lahko z afiniteto in adsorpcijo tvori vodikove vezi s številnimi snovmi. Predvsem flokulira negativno nabite koloide.
Anionski poliakrilamid (APAM): vodo{0}}topen polimer, ki se večinoma uporablja za flokulacijo in usedanje pri različnih obdelavah industrijske odpadne vode, kot je odpadna voda iz jeklarn, obratov za galvanizacijo, metalurških obratov in obratov za pranje premoga, pa tudi za odvodnjavanje blata. Lahko se uporablja tudi za bistrenje in čiščenje pitne vode. Ker njegova molekularna veriga vsebuje določeno število polarnih skupin, lahko adsorbira suspendirane trdne delce v vodi, premosti delce ali nevtralizira njihove naboje, da tvori velike kosmiče. Zato lahko pospeši sedimentacijo delcev v suspenziji, kar bistveno pospeši bistrenje raztopine in spodbuja filtracijo.
Neionski poliakrilamid (NPAM): To je visoko{0}}molekularni-polimer ali polielektrolit. Njegova molekularna veriga vsebuje določeno količino polarnih skupin, ki lahko adsorbirajo suspendirane trdne delce v vodi, premostijo delce in tvorijo velike kosmiče. Pospešuje sedimentacijo delcev v suspenziji, kar bistveno pospeši bistrenje raztopine in spodbuja filtracijo. Zaradi prisotnosti amidnih ali ionskih skupin v njegovi molekularni verigi je njegova pomembna značilnost visoka hidrofilnost, ki omogoča raztapljanje v vodi v različnih razmerjih. Ta vrsta poliakrilamidne vodne raztopine ima dobro toleranco za elektrolite, kot sta amonijev klorid in natrijev sulfat, in je združljiva tudi s površinsko aktivnimi snovmi.
Tehnični indikatorji PAM
Tehnični indikatorji poliakrilamida na splošno vključujejo molekulsko maso, stopnjo hidrolize, stopnjo ionizacije, viskoznost in vsebnost preostalega monomera. Zato lahko kakovost PAM presojamo tudi po teh kazalnikih.
1. Molekulska teža
PAM ima zelo visoko molekulsko maso, ki se je v zadnjih letih močno povečala. PAM, uporabljen v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, je imel na splošno molekulsko maso več milijonov; od osemdesetih let prejšnjega stoletja ima večina visoko{3}}učinkovitih PAM molekulsko maso več kot 15 milijonov, pri čemer nekateri dosežejo 20 milijonov. Vsaka molekula PAM je polimerizirana iz več kot 100.000 molekul akrilamida ali natrijevega akrilata (akrilamid ima molekulsko maso 71, PAM, ki vsebuje 100.000 monomerov, pa ima molekulsko maso 7,1 milijona).
Na splošno ima PAM z večjo molekulsko maso boljšo flokulacijsko učinkovitost. Akrilamid ima molekulsko maso 71, medtem ko ima PAM, ki vsebuje 100.000 monomerov, molekulsko maso 7,1 milijona. Poliakrilamid in njegovi derivati imajo molekulsko maso od sto tisoč do več kot deset milijonov in jih je mogoče glede na molekulsko maso razvrstiti v nizko molekulsko maso (pod 1 milijon), srednjo molekulsko maso (1 milijon do 10 milijonov), visoko molekulsko maso (10 milijonov do 15 milijonov) in ultra-visoko molekulsko maso (nad 15 milijonov).
Molekulska masa organskih spojin z visoko molekulsko maso ni povsem enotna, niti v istem izdelku; nazivna molekulska masa je njena povprečna vrednost.
2. Stopnja hidrolize in stopnja ionizacije
Stopnja ionizacije PAM pomembno vpliva na njegovo delovanje, vendar je njena optimalna vrednost odvisna od vrste in lastnosti materiala, ki ga obdelujemo; različni pogoji bodo povzročili različne optimalne vrednosti. Če ima material, ki ga obdelujemo, visoko ionsko moč (vsebuje veliko količino anorganskih snovi), mora imeti uporabljeni PAM višjo stopnjo ionizacije in obratno. Na splošno se stopnja anionizacije imenuje stopnja hidrolize. Stopnja ionizacije se običajno posebej nanaša na katione.
Stopnja ionizacije=n/(m+n)*100 %
Zgodnji proizvedeni PAM je bil polimeriziran iz enega samega monomera, poliakrilamida, in prvotno ni vseboval -COONa skupin. Pred uporabo je bilo potrebno segrevanje z NaOH za hidrolizacijo nekaterih skupin -CONH2 v -COONa, kot je prikazano v naslednji reakciji:
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
Med postopkom hidrolize se sprošča plin amoniak. Delež amidnih skupin, hidroliziranih v PAM, se imenuje stopnja hidrolize, ki je stopnja anionizacije. Ta vrsta PAM je bila neprimerna za uporabo in je imela slabo delovanje (hidroliza s segrevanjem je neizogibno povzročila znatno zmanjšanje molekulske mase in učinkovitosti PAM), zato se od osemdesetih let prejšnjega stoletja redko uporablja.
Sodobno proizvedeni PAM so na voljo v različnih izdelkih z različnimi stopnjami anionizacije. Uporabniki lahko izberejo ustrezno vrsto glede na svoje potrebe in z dejanskim testiranjem. Nadaljnja hidroliza ni potrebna; lahko se uporabi neposredno po raztapljanju.
Vendar nekateri zaradi navade še vedno imenujejo postopek raztapljanja flokulantov hidrolizo. Vedeti je treba, da hidroliza pomeni razgradnjo z vodo, kemično reakcijo, pri hidrolizi PAM pa se sprosti plin amoniak; medtem ko je raztapljanje zgolj fizikalni proces brez kemične reakcije. Oba sta bistveno različna in ju ne smemo zamenjevati.
3. Vsebnost preostalega monomera
Vsebnost preostalega monomera v PAM se nanaša na količino akrilamidnega monomera, ki ni popolnoma reagiral med polimerizacijo akrilamida v poliakrilamid in na koncu ostane v poliakrilamidnem produktu. Je pomemben parameter za oceno njegove primernosti za živilsko industrijo. Poliakrilamid ni -strupen, vendar ima akrilamid določeno stopnjo toksičnosti.
V poliakrilamidu-industrijske kakovosti neizogibno ostanejo sledovi nepolimeriziranega akrilamidnega monomera. Zato je treba vsebnost ostankov monomera v izdelkih PAM strogo nadzorovati. Mednarodni predpisi določajo, da vsebnost ostankov monomera v PAM, ki se uporablja v pitni vodi in živilski industriji, ne sme presegati 0,05 %. Ta vrednost za-znane mednarodne izdelke je pod 0,03 %.
4. Viskoznost
Raztopine PAM so zelo viskozne. Višja kot je molekulska masa PAM, večja je viskoznost raztopine. To je zato, ker so makromolekule PAM dolge in tanke verige, kar ima za posledico velik upor proti gibanju v raztopini. Viskoznost v bistvu odraža velikost trenja v raztopini, znano tudi kot koeficient notranjega trenja.
Raztopine različnih -molekularnih-organskih spojin imajo na splošno visoko viskoznost, ki narašča z naraščajočo molekulsko maso. Ena metoda za določanje molekulske mase visoko{3}}molekularnih-organskih spojin je merjenje viskoznosti raztopine določene koncentracije pod določenimi pogoji in nato izračun njene molekulske mase z uporabo posebne formule; to se imenuje "povprečna-molekulska masa viskoznosti."
Izbira PAM
Poliakrilamid lahko glede na njegove ionske lastnosti razvrstimo v ne-ionske, anionske in kationske vrste. Glede na molekulsko maso obstajajo različne specifikacije, ionskost itd., kar vodi do številnih različnih modelov. Glede na zapletene specifikacije na trgu je izbira optimalnega modela poliakrilamida za vaš sistem odpadne vode res zelo težka. Tukaj je nekaj nasvetov za reševanje pogostih težav pri izbiri poliakrilamida za obdelavo odpadne vode ali blata.
1. Razumevanje vira blata
Blato je neizogiben stranski produkt čiščenja odpadne vode. Najprej bi morali razumeti izvor, lastnosti, sestavo in vsebnost trdnih snovi v blatu. Na podlagi glavnih sestavin lahko blato razdelimo na organsko blato in anorgansko blato.
Na splošno se kationski poliakrilamid uporablja za obdelavo organskega blata, medtem ko se anionski poliakrilamid uporablja za obdelavo anorganskega blata. Kationski poliakrilamid ni primeren za visoko alkalne pogoje, medtem ko anionski poliakrilamid ni primeren za zelo kisle pogoje. Večja vsebnost trdnih snovi v blatu običajno zahteva večji odmerek poliakrilamida.
2. Izbira molekulske mase poliakrilamida
Molekulska masa poliakrilamida se nanaša na dolžino molekulske verige. Molekulska masa poliakrilamida se giblje od 5 do 18 milijonov. Na splošno je večja kot je molekulska masa poliakrilamidnega produkta, večja je viskoznost. Vendar pa v praksi višja molekulska masa ne pomeni nujno boljše učinkovitosti. Ustrezno molekulsko maso je treba določiti glede na specifično industrijo uporabe, kakovost vode in opremo za čiščenje.
Poliakrilamid je visoko{0}}molekularno-koagulantno sredstvo. Izdelke lahko razvrstimo v tri kategorije glede na njihovo povprečno molekulsko maso: nizko molekulsko maso (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 milijonov).
Poliakrilamid se uporablja pri čiščenju odpadne vode in je visoko{0}}molekularni-vodotopen-organski polimer z molekulsko maso od nekaj milijonov do deset milijonov. Kadar se uporablja samo kot pomoč pri strjevanju, na splošno velja, da večja kot je molekulska masa, gostejši so kosmi in manj kemikalij je potrebnih. Vendar je priporočljivo, da molekulska masa anionskega poliakrilamida ne presega 20 milijonov.
Za odvodnjavanje blata: Pri uporabi stiskalnice s tračnim filtrom molekulska masa na splošno ne sme biti previsoka. Visoka molekulska masa lahko zamaši filtrirno tkanino, kar vpliva na učinek odstranjevanja vode. Pri uporabi centrifugalne filtrirne stiskalnice je zahteva glede molekulske mase višja, ker centrifugalne filtrirne stiskalnice zahtevajo, da so kosmi čim bolj-odporni na strig; zato je treba izbrati produkt z relativno visoko molekulsko maso.
3. Izbira stopnje poliakrilamidnega iona
Za odvodnjavanje blata je mogoče z majhnimi poskusi pregledati flokulante z različnimi stopnjami ionov, da izberemo optimalen poliakrilamid. To doseže najboljši učinek kosmičev, hkrati pa zmanjša doziranje in prihrani stroške. Ključni dejavniki za izbiro stopnje ionizacije so:
(1) Velikost kosmičev
Premajhni kosmi bodo vplivali na hitrost drenaže, preveliki kosmi pa bodo vezali več vode in zmanjšali suhost pogače blata. Velikost kosmičev je mogoče prilagoditi z izbiro molekulske mase poliakrilamida.
(2) Moč kosmičev (vsebnost vlage)
Kosmiči morajo ostati stabilni in se ne smejo zlomiti pod strižno obremenitvijo. Povečanje molekulske mase poliakrilamida ali izbira ustrezne molekularne strukture pomaga izboljšati stabilnost kosmičev.
(3) Mešanje poliakrilamida in blata
Poliakrilamid mora v celoti reagirati z blatom na določeni točki opreme za odstranjevanje vode, da doseže flokulacijo. Zato mora biti viskoznost raztopine poliakrilamida ustrezna, da se zagotovi temeljito mešanje z blatom v obstoječih pogojih opreme. Enakomerno mešanje je ključni dejavnik za uspeh. Viskoznost raztopine poliakrilamida je povezana z njegovo molekulsko maso in koncentracijo.
(4) Raztapljanje poliakrilamida
Dobro raztapljanje je bistveno za učinkovito flokulacijo. Kot smo že omenili, je postopek raztapljanja poliakrilamida v bistvu njegov proces zorenja. Včasih je treba pospešiti stopnjo raztapljanja; v tem primeru lahko razmislimo o povečanju koncentracije raztopine poliakrilamida.
Zato je treba optimalno izbiro izdelka določiti s poskusi v laboratorijski čaši. Iz zgoraj navedenega je razvidno, da izbor molekulske mase in ionskosti ni absoluten. Najbolje je, da pred izbiro poliakrilamida opravite izbirne in operativne teste, da pridobite najbolj natančne podatke in zagotovite najboljšo-stroškovno učinkovitost izbranega poliakrilamida.