聚丙烯酰胺在纯碱工业中的应用

所属栏目:聚丙烯酰胺行业知识   发布时间:2021-04-07   浏览次数:  次   文章来源:https://www.pam315.com

  纯碱工业要制备合格的精制盐水,必须对盐水进行澄清。杂质的沉降速度和沉降效果对盐水的质量起着决定性的作用。聚丙烯酰胺是一种带有极性基团的有机大分子有机物,它不仅能吸附沉积物,还能借助大分子的分子链长度在颗粒之间“架桥”,形成大小均匀的中空网络结构絮体,大大提高了沉降速率,沉降效果明显改善。
 
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  1.介绍
 
  纯碱行业的第一个生产工艺是制备合格的精制盐水,其中粗盐水中的钙、镁杂质被去除以澄清盐水,盐水的澄清效果对纯碱产品的质量起着决定性的作用。在盐水澄清过程中,需要保证盐水中的沉淀分子能够快速、完全地从盐水溶液中沉淀出来。我们一般采用添加沉降助剂的方法来提高澄清效果。
 
  2.聚丙烯酰胺的应用
 
  聚丙烯酰胺简称PAM。【分子式】C3H5NO,俗称絮凝剂或凝聚剂,是一种密度为-1.3g/cm3、分子量为300-2500万的线型聚合物。该固体产品外观为白色粉末,无色、粘稠、液态呈胶状,易溶于水,几乎不溶于有机溶剂。使用时应在常温下溶解,温度超过150时易分解。它无毒无害,无腐蚀性。固体聚丙烯酰胺具有吸湿性、絮凝性、粘附性、降阻性、增稠性和良好的稳定性。产品的分子可以与分散在溶液中的悬浮颗粒桥接吸附,具有很强的絮凝作用。储存时注意防潮、防雨、防晒。
 
  本品主链具有高分子化合物和活性酰基的水溶性,因此广泛用于石油开采、水处理、纺织印染、造纸、选矿、洗煤、医药、制糖、养殖、建材、农业等行业,被称为“全行业助剂”。
 
  聚丙烯酰胺在水处理中的应用主要包括原水处理、污水处理和工业水处理。在原水处理中,聚丙烯酰胺和活性炭可用于混凝澄清生活用水中的悬浮颗粒;污水处理中,聚丙烯酰胺可用于污泥脱水;在工业水处理中,主要用作配方药物。
 
  原水处理采用有机絮凝剂聚丙烯酰胺代替无机絮凝剂,即使不改造沉淀池,净水能力也可提高20%以上。因此,在工业领域,使用聚丙烯酰胺作为絮凝剂去除杂质分子是一种理想的选择。聚丙烯酰胺作为絮凝剂的使用,可以促进各种制造业特别是化工行业回收水中固体的沉降,使水变清,回收有用的固体颗粒,避免环境污染。
 
  3.聚丙烯酰胺的絮凝机理、溶解过程和投加过程
 
  3.1聚丙烯酰胺的絮凝机理
 
  自20世纪50年代以来,美国率先开发聚丙烯酰胺作为水处理絮凝剂,其生产和应用发展迅速。自20世纪60年代以来,聚丙烯酰胺在欧美国家被广泛用作水处理絮凝剂。自20世纪60年代以来,聚丙烯酰胺在中国被广泛应用于高浊度水的净化以及长江和黄河流域饮用水处理厂的城市污水和工业废水的处理。自20世纪90年代以来,聚丙烯酰胺在一些水污染严重的水厂中被用作水处理的助凝剂。聚丙烯酰胺是一种广泛使用的合成絮凝剂。其分子链很长,其酰胺基(-CONH2)能与多种物质通过亲和吸附形成氢键,使其在被吸附的颗粒之间架桥,将几个甚至几十个颗粒连接在一起,形成絮体,加速颗粒下沉,是一种理想的絮凝剂。这类似于一般的絮凝机理,即一个分子可以同时吸附几个颗粒,使其拉在一起快速沉降。沉降速率取决于絮凝剂和悬浮固体的浓度。
 
  经过净水专家多年的水处理应用研究,一般认为聚丙烯酰胺的絮凝原理是:
 
  (1)由于其极性基因-酰胺基团,很容易通过氢键吸附在沉积物颗粒表面;
 
  (2)由于其具有较长的分子链和大数量级的长链在水中具有巨大的吸附表面积,絮凝效果好,长链可以用来桥接颗粒之间形成大颗粒絮体,加速沉降;
 
  在聚丙烯酰胺的絮凝-助凝作用下,净水处理的污泥混凝过程中可能发生双重电离压缩,降低颗粒聚集的稳定性。颗粒在分子吸引作用下结合,分散相的简单阴离子可以被聚合物阴离子基团取代;
 
  (4)聚合物和天然水中的物质与水中的悬浮物之间的化学相互作用,或在此之前加入的水解促凝剂的离子之间的化学相互作用,可能是一个复杂的反应;
 
  由于分子链固定在不同颗粒的表面,在固体颗粒之间形成聚合桥。
 
  聚丙烯酰胺是一种具有活性化学性质的高分子化合物。由于分子侧链上酰胺基的活性,聚合物获得了许多有价值的性质。
 
  3.2聚丙烯酰胺的溶解
 
  在使用固体粉末产品之前,将固体颗粒溶解在浓度为1-5的水溶液中,以便快速发挥其功效。为了防止粉末在溶解过程中出现团聚现象,聚丙烯酰胺的溶解需要一定的温度来加快溶解速度。但如果温度过高,聚合物的分子链会断裂,应用效果降低。适宜的溶解温度为50-60。边搅拌边慢慢加入粉末,搅拌至完全溶解。搅拌叶片不应有棱角,转速不应过快,应避免长时间剧烈的机械剪切。建议搅拌器转速为60-200转/分钟,否则会导致聚合物降解,影响使用效果。运输过程中也应避免高速离心泵,活塞泵或隔膜泵更合适。溶液的储存时间不应超过5天,并应尽可能多地使用。配制药物溶液时,应在搪瓷、镀锌、铝制品或塑料桶中进行,并尽量避免使用铁容器。向悬浮液中加入絮凝剂水溶液后,如果长时间剧烈搅拌,会破坏形成的絮体。聚丙烯酰胺的用量应根据不同的水质和净水工艺特点通过实验确定。
 
  根据国外相关资料,高分子絮凝剂的絮凝过程可以有以下规律:
 
  (1)当高分子絮凝剂的用量保证覆盖被覆盖体颗粒的表面部分时,可以达到更好的条件;
 
  (2)颗粒表面被聚合物分子过饱和,会导致絮凝作用变差,因为在这种情况下,聚合物的自由端也可以吸附在同一表面上,形成弯曲的形状,从而减少相邻颗粒之间的桥键数量;
 
  (3)当强搅拌能破坏聚合物的结合时,絮凝后的颗粒会分散,如果高分子絮凝剂的用量小于较好的用量,架桥键会较弱;
 
  聚合物的最佳用量与分散相颗粒表面的允许吸附面积呈线性关系。
 
  3.3阴离子聚丙烯酰胺
 
  产品特性:
 
  阴离子聚丙烯酰胺(APAM)的外观为白色粉末,分子量在600万至2500万之间。水溶性好,能以任意比例溶于水,不溶于有机溶剂。有效酸碱度范围为7-14。它在中性碱性介质中具有高分子电解质的特性,对盐电解质敏感,能与高价金属离子交联形成不溶性凝胶。
 
  表1阴离子聚丙烯酰胺主要技术指标(APAM)
 
外观 白色颗粒
固含量,% ≥88
分子量,万 600-1800
荷密度,% 10-40(mole)
 
  用途:
 
  工业废水处理:对于悬浮颗粒大、浓度高、带正电荷、pH值中性或碱性的废水,效果更好。沉淀的物质被过滤和回收。
 
  4.结论
 
  综上所述,纯碱工业精制盐水澄清过程中使用阴离子聚丙烯酰胺作为助沉剂,了解聚丙烯酰胺的理化性质,掌握其溶解过程。聚丙烯酰胺的科学使用不仅减少了浪费,节约了成本,而且为环境保护做出了巨大贡献。
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