Procesele de producție și clasificarea poliacrilamidei (PAM)
I. Polimerizare în soluţie apoasă
Avantaje: cost redus, echipament simplu, siguranță ridicată și capacitatea de a atinge greutăți moleculare foarte mari; potrivit pentru producția la scară largă de pulbere uscată în saci de 25 kg.
1. Prepararea și purificarea ingredientelor: Apa deionizată este amestecată cu acrilamidă purificată (AM). Pentru PAM anionic, se adaugă acid acrilic (AA); pentru PAM cationic, se adaugă monomeri cationici cum ar fi DMC sau DAC. Se ajustează pH-ul și se introduce azot gazos pentru a elimina oxigenul (deoarece oxigenul inhibă polimerizarea).
2. Inițiere și polimerizare: Se adaugă un sistem de inițiere redox (cel mai frecvent persulfat de amoniu combinat cu bisulfit de sodiu, adesea suplimentat cu un inițiator azoic). Temperatura este menținută între 20-50 de grade, iar polimerizarea adiabatică are loc timp de 2-6 ore, rezultând un bloc de gel solid, elastic.
- PAM neionic: Produs prin homopolimerizarea AM.
- PAM anionic (APAM) – Două metode:
① Omopolimerizare urmată de hidroliză (abordarea principală): este mai întâi produs un bloc de gel neionic, apoi hidrolizat prin încălzire cu NaOH pentru a introduce grupări carboxil. Gradul de hidroliză poate fi ajustat, iar această metodă produce greutăți moleculare mai mari (utilizate în mod obișnuit pentru APAM cu greutate moleculară mare în aplicații pe câmpuri petroliere).
② Copolimerizare-hidroliza: AM și acidul acrilic sunt polimerizate împreună; acest proces este mai simplu, deși greutatea moleculară rezultată este puțin mai mică.
- PAM cationic (CPAM): Produs prin copolimerizarea directă a monomerilor AM și cationici. Acest tip nu poate suferi hidroliză alcalină puternică; gradul ionic este controlat de raportul de monomeri, iar costul de producție este mai mare.
3. Granulare: Blocul de gel este tăiat sau mărunțit în particule de gel mai mici.
4. Uscarea cu aer cald: particulele sunt uscate la 80-120 de grade până la un conținut de umiditate de<10%. The temperature must be carefully controlled; excessive heat can cause molecular weight degradation or cross-linking, rendering the polymer insoluble.
5. Pulverizare și cernere: Materialul este măcinat în pulbere și cernut (de obicei 80-120 ochiuri).
6. Testarea calității (greutatea moleculară, gradul ionic, rata de dizolvare, conținutul rezidual de acrilamidă) și ambalaj.
II. Polimerizare inversă în emulsie (Emulsie PAM, produs lichid)
Sistem apă în ulei (W/O): O soluție apoasă de AM servește ca fază dispersată, în timp ce kerosenul sau o hidrocarbură similară acționează ca fază continuă. Uleiul alb servește ca o fază uleioasă continuă; se adaugă un emulgator pentru a dispersa substanța în micro-picături, care sunt apoi polimerizate.
III. Polimerizare în suspensie în fază inversă
Picăturile de monomer sunt suspendate și polimerizate într-un solvent organic, producând poliacrilamidă (PAM) direct sub formă de margele (particule asemănătoare perlei).
IV. Polimerizarea prin dispersie (o metodă mai nouă)
Un proces de dispersie pe bază de apă care evită utilizarea unor cantități mari de solvenți organici. Produsul rezultat este o dispersie pe bază de apă; se dizolvă rapid și este utilizat în principal în fabricarea hârtiei de vârf și ca aditiv pentru acoperiri. Capacitatea de producție este relativ limitată.
Patru tipuri principale
APAM (PAM anionic)
Potrivit pentru apele uzate care conțin solide anorganice în suspensie, cum ar fi cele de la spălarea cărbunelui, prelucrarea mineralelor, instalațiile de nisip și pietriș, instalațiile de galvanizare, oțelării și tratarea apei (clarificare). Este cel mai eficient în condiții de pH alcalin și este cea mai accesibilă opțiune.
2. CPAM (PAM cationic)
Folosit în principal pentru deshidratarea nămolului (inclusiv nămolul din canalizarea municipală, abatoare, procesarea alimentelor și fabricarea hârtiei) și pentru tratarea apelor uzate bogate în organice. Este clasificat după gradul ionic (de la 10 la 60) și este cel mai scump tip.
3. NPAM (PAM neionic)
Folosit pentru sistemele de apă acidă, controlul profilului în puțurile de petrol, reținerea umidității solului și dimensionarea textilelor.
4. PAM amfoter
Folosit pentru apele uzate complexe caracterizate prin fluctuații semnificative ale calității apei; acest tip este mai rar folosit.
