聚丙烯酰胺主要用途:污水處理、廢水處理、煤泥水處理、電廠水處理、造紙助劑等等。
聚丙烯酰胺常簡寫為PAM。糖廠近年使用的各種PAM,實質(zhì)上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸鈉經(jīng)過共聚反應生成的高分子產(chǎn)物,有一系列的產(chǎn)品。
丙烯酰胺的分子式為:CH2 = CH-CONH2
丙烯酸鈉的分子式為:CH2 = CH-COONa
聚合物的分子式為: CONH2 COONa
—— CH2- CH—— —— CH2- CH—— —— m n 式中的m與n分別代表丙烯酰胺與丙烯酸鈉的相對數(shù)量。它們的比例對聚合物的性質(zhì)有很大的影響。通常將n對(m+n)的百分比稱為陰離子度或羧基比率,以前通常稱它為水解度:
n n + m 陰離子度 = × *。因為-COONa基團在水溶液中容易離解出Na+ 而留下負電基-COOˉ,使大分子帶負電,它們亦稱為陰離子聚合電解質(zhì)。
PAM的分子量、陰離子度和殘留單體含量是很重要的參數(shù):
(1)聚丙烯酰胺分子量
PAM的分子量很高,且近年來還有較大提高。20世紀70年代應用的PAM,分子量一般為數(shù)百萬;80年代以后,多數(shù)高效PAM的分子量在1500萬以上,有些達到2000萬。每一個這種PAM分子是由十萬個以上的丙烯酰胺或丙烯酸鈉分子聚合而成 (丙烯酰胺的分子量為71,含十萬個單體的PAM的分子量為710萬)。通常,分子量高的PAM的絮凝性能較好。高分子有機物的分子量,即使在同一產(chǎn)品中也不是*均一的,標稱的分子量是它的平均值。
(2)聚丙烯酰胺陰離子度
PAM的陰離子度對它的使用效果有很大影響,但它的適宜數(shù)值需視所處理的物料的種類和性質(zhì)而定,不同情況下會有不同的值。根據(jù)我們多年的研究和對數(shù)十個PAM樣本進行對比試驗與分析,制糖工業(yè)所用的PAM陰離子度22~28%較適合,且適應性較強,可用于不同的物料(蔗汁、糖漿、赤糖及原糖的回溶糖漿)以及不同的工藝流程(亞硫酸法、碳酸法和磷浮法) 。國外生產(chǎn)的糖用PAM的陰離子度多數(shù)在此范圍。Bennett指出,如果所處理的物料的離子強度較高(含無機物較多),所用PAM的陰離子度宜較高,反之則應較低。又據(jù)克拉克的報告,澳州的糖廠常用20%陰離子度的PAM,而美國佛羅里達州的糖廠常用較高的數(shù)值。Cress等的研究發(fā)現(xiàn),在蔗汁中加絮凝劑和除去沉淀物以后,殘留的PAM量與PAM原來的陰離子度有關(guān)。而在普通的水處理中,時常用不含羧基的聚丙烯酰胺。
早期生產(chǎn)的PAM是由丙烯酰胺一種單體聚合而成,原來不含-COONa基團。使用前要先加NaOH加熱,使部分-CONH2 基水解為-COONa,反應式如下:-CONH2 + NaOH -→ -COONa + NH3
聚丙烯酰胺水解過程中有氨氣放出。PAM中酰胺基團水解的比例就稱為PAM的水解度,它即是陰離子度。這種PAM的使用不方便,且性能較差(加熱水解必使PAM分子量和性能明顯下降),80年代后已很少使用。
現(xiàn)代生產(chǎn)的PAM有多種不同陰離子度的產(chǎn)品,用戶可根據(jù)需要和通過實際試驗選用適當?shù)钠贩N,不需要再行水解,溶解以后即可使用。但是,由于習慣的原因,有些人仍將絮凝劑的溶解過程稱為水解。應當注意,水解的含義是加水分解,是化學反應,PAM的水解有氨氣放出;而溶解只是物理作用,無化學反應。兩者的本質(zhì)不同,不應混為一談。目前還有一些糖廠的技術(shù)人員對此不了解,甚至按以前的概念錯誤操作。
(3)聚丙烯酰胺殘余單體含量
PAM的殘余單體含量是衡量它是否適用于食品工業(yè)的重要參數(shù)。丙烯酰胺的聚合物是無毒的,在上已廣泛用于自來水清凈、食品工業(yè)和制糖工業(yè)。不過,在工業(yè)品聚丙烯酰胺中,難免殘留有微量的未聚合的丙烯酰胺單體,它有一些毒性。因此,必須嚴格控制PAM產(chǎn)品中的殘余單體含量。規(guī)定用于飲用水和食品工業(yè)的PAM中的殘余單體含量不超過0.05%。國外*產(chǎn)品的這一數(shù)值低于0.03%。