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陽離子聚丙烯酰胺微膠乳與污泥脫水

來源：印染在線　發(fā)布時間：2009年04月03日

陽離子聚丙烯酰胺微膠乳與污泥脫水

1　聚丙烯酰胺概述

聚丙烯酰胺主要用于造紙工業(yè)、三次采油、水處理、固液分離、污泥脫水和體系增稠，隨著聚合技術(shù)的發(fā)展，聚丙烯酰胺已由最初干粉（膠體）發(fā)展成為現(xiàn)在的干粉、膠乳和微膠乳三種形式。八十年代獲得工業(yè)化生產(chǎn)的聚丙烯酰胺膠乳產(chǎn)品，其發(fā)展速度相當快，在歐美發(fā)達國家，其生產(chǎn)規(guī)模占已聚丙烯酰胺總量的70～80%。九十年代發(fā)展的聚丙烯酰胺微膠乳仍處于試驗階段，許多技術(shù)問題仍有待解決，近幾年的研究極為活躍，可以預計在不久的將來聚丙烯酰胺微膠乳產(chǎn)品將實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。我國為數(shù)眾多的企業(yè)生產(chǎn)聚丙烯酰胺干粉，有些科研單位曾經(jīng)試制過膠乳產(chǎn)品，但產(chǎn)品主要性能指標如固含量和穩(wěn)定性方面與國外先進水平差距較大，難以與干粉產(chǎn)品競爭，而微膠乳產(chǎn)品則處于實驗研究階段。隨著三次采油、廢水處理和功能性造紙?zhí)砑觿┑刃袠I(yè)的技術(shù)進步，對聚丙烯酰胺的需求量大幅度增加。聚丙烯酰胺干粉產(chǎn)品具有生產(chǎn)技術(shù)簡單且產(chǎn)品分子量高的特點，在使用過程中存在著溶解時間長和易受攪拌剪切降解，需配備專門的干粉溶解裝置等弊端，且在生產(chǎn)和使用過程中易產(chǎn)生粉塵飛揚，危害操作者身體健康和對環(huán)境造成污染。膠乳產(chǎn)品具有溶解速度快和使用方便的特點，受到了用戶的歡迎，但由于膠乳產(chǎn)品系聚丙烯酰胺微小膠粒懸浮在油相中的熱力學不穩(wěn)定物系，長期放置易發(fā)生分層現(xiàn)象。而近十年來發(fā)展起來的聚丙烯酰胺微膠乳是透明或半透明的油水雙連續(xù)相體系，具有高度穩(wěn)定性，但丙烯酰胺反相微乳液的形成條件嚴格，微膠乳產(chǎn)品存在分子量較低和乳化劑含量過高的缺點。

2　陽離子聚丙烯酰胺

陽離子聚丙烯酰胺是近幾年發(fā)展最快的品種，在西方發(fā)達國家其年增長率為5～10%，已占聚丙烯酰胺總產(chǎn)量的60%以上。我國的情況比較特殊，陰離子聚丙烯酰胺占總產(chǎn)量的90%以上，主要用于石油開采，陽離子聚丙烯酰胺產(chǎn)量很小而且生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模也很小，幾乎沒有形成一定規(guī)模的生產(chǎn)裝置。隨著水處理

行業(yè)的飛速發(fā)展，對陽離子聚丙烯酰胺需求高速增長，相信國內(nèi)陽離子聚丙烯酰胺將會在近幾年有一個較大的發(fā)展。陽離子聚丙烯酰胺主要包括以下三種：低分子量聚胺類、丙烯酰胺與陽離子單體共聚類和非離子聚丙烯酰胺改性類。聚胺類包括聚乙烯亞胺、聚乙烯咪唑啉、胺—表氯醇縮合物及其改進產(chǎn)品，這類產(chǎn)品電荷密度高但分子量低，主要用于功能性造紙?zhí)砑觿⑹烷_采和化妝品等行業(yè)，很少用于污泥脫水。丙烯酰胺與陽離子單體共聚類陽離子聚合物產(chǎn)量最大，陽離子單體主要指（甲基）丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC）和二甲基二烯丙基氯化胺（DMDAC），其中P（AM—DMC）產(chǎn)品分子量較高，陽離子度0～100%之間可調(diào)，粉狀陽離子聚丙烯酰胺幾乎全部屬于此類結(jié)構(gòu)，我國用于污泥脫水的粉狀陽離子聚丙烯酰胺亦屬于此類，產(chǎn)品分子量400～600萬，陽離子度30～50%，其主要問題在于DMC需要進口，價格昂貴，導致生產(chǎn)成本較高。對于P（AM—DMDAC）而言，由于DMDAC單體空間位阻較大，聚合活性差，很難制備分子量和陽離子度都令人滿意的產(chǎn)品，所以用于污泥脫水的不多，而且DMDAC吸水性極強，該類產(chǎn)品通常為液狀。非離子聚丙烯酰胺的酰胺基可與多種試劑反應，其中與甲醛二甲胺反應可生成叔胺結(jié)構(gòu)聚合物，進一步季胺化生成季胺鹽。由于聚丙烯酰胺水溶液的粘度非常大，通常600～800萬分子量時2%濃度已很粘稠，這就給水溶液反應帶來困難，由于PAM濃度很低，導致陽離子度通常不會超過10%且殘余甲醛濃度較高。對于污泥中有機質(zhì)含量不高的縣級污水處理廠而言，低成本的非離子聚丙烯酰胺Mannich變性產(chǎn)品是適用的。

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