Produktionsprocesser och klassificering av polyakrylamid (PAM)
I. Vattenlösningspolymerisation
Fördelar: Låg kostnad, enkel utrustning, hög säkerhet och förmågan att uppnå mycket höga molekylvikter; lämplig för storskalig produktion av 25 kg torrt pulver i säckar.
1. Ingrediensberedning och rening: Avjoniserat vatten blandas med renad akrylamid (AM). För anjonisk PAM tillsätts akrylsyra (AA); för katjonisk PAM tillsätts katjoniska monomerer såsom DMC eller DAC. pH justeras och kvävgas införs för att avlägsna syre (eftersom syre hämmar polymerisation).
2. Initiering och polymerisation: Ett redoxinitieringssystem tillsätts (oftast ammoniumpersulfat kombinerat med natriumbisulfit, ofta kompletterat med en azoinitiator). Temperaturen hålls mellan 20–50 grader och adiabatisk polymerisation fortsätter i 2–6 timmar, vilket resulterar i ett fast, elastiskt gelblock.
- Nonjonisk PAM: produceras genom homopolymerisation av AM.
- Anjonisk PAM (APAM) - Två metoder:
① Homopolymerisation följt av hydrolys (det vanliga tillvägagångssättet): Ett nonjoniskt gelblock produceras först och hydrolyseras sedan genom upphettning med NaOH för att införa karboxylgrupper. Graden av hydrolys kan justeras, och denna metod ger högre molekylvikter (används vanligen för APAM med hög molekylvikt i oljefältstillämpningar).
② Sampolymerisation-hydrolys: AM och akrylsyra polymeriseras tillsammans; denna process är enklare, även om den resulterande molekylvikten är något lägre.
- Katjonisk PAM (CPAM): produceras genom direkt sampolymerisation av AM och katjoniska monomerer. Denna typ kan inte genomgå stark-alkalihydrolys; jongraden styrs av förhållandet mellan monomerer och produktionskostnaden är högre.
3. Granulering: Gelblocket skärs eller strimlas till mindre gelpartiklar.
4. Varmluftstorkning: Partiklarna torkas vid 80–120 grader till en fukthalt av<10%. The temperature must be carefully controlled; excessive heat can cause molecular weight degradation or cross-linking, rendering the polymer insoluble.
5. Pulverisering och siktning: Materialet mals till pulver och siktas (typiskt 80–120 mesh).
6. Kvalitetstestning (molekylvikt, jongrad, upplösningshastighet, kvarvarande akrylamidinnehåll) och förpackning.
II. Invers emulsionspolymerisation (emulsion PAM, flytande produkt)
Vatten-i-olja (W/O)-system: En vattenlösning av AM fungerar som den dispergerade fasen, medan fotogen eller ett liknande kolväte fungerar som den kontinuerliga fasen. Vit olja fungerar som en kontinuerlig oljefas; ett emulgeringsmedel tillsätts för att dispergera ämnet i mikrodroppar, som sedan polymeriseras.
III. Suspensionspolymerisation i omvänd fas
Monomerdroppar suspenderas och polymeriseras i ett organiskt lösningsmedel, vilket ger polyakrylamid (PAM) direkt i form av pärlor (pärlliknande partiklar).
IV. Dispersionspolymerisation (en nyare metod)
En vattenbaserad dispersionsprocess som undviker användningen av stora mängder organiska lösningsmedel. Den resulterande produkten är en vattenbaserad dispersion; det löser sig snabbt och används främst i avancerad papperstillverkning och som tillsats för beläggningar. Produktionskapaciteten är relativt begränsad.
Fyra huvudtyper
APAM (anjonisk PAM)
Lämplig för avloppsvatten som innehåller oorganiska suspenderade ämnen - såsom från koltvätt, mineralbearbetning, sand- och grusanläggningar, galvaniseringsanläggningar, stålverk och vattenrening (klarning). Det är mest effektivt i alkaliska pH-förhållanden och är det mest prisvärda alternativet.
2. CPAM (katjonisk PAM)
Används främst för slamavvattning (inklusive slam från kommunalt avlopp, slakterier, livsmedelsförädling och papperstillverkning) och för behandling av organiskt rikt avloppsvatten. Den är kategoriserad efter sin joniska grad (från 10 till 60) och är den dyraste typen.
3. NPAM (nonjonisk PAM)
Används för sura vattensystem, profilkontroll i oljekällor, jordfuktighetsbevarande och textillimning.
4. Amfoterisk PAM
Används för komplext avloppsvatten som kännetecknas av betydande fluktuationer i vattenkvalitet; denna typ används mer sällan.
