Jenis PAM
Poliakrilamida Kationik (CPAM): Sebatian polimer linear. Oleh kerana pelbagai kumpulan aktifnya, ia boleh membentuk ikatan hidrogen dengan banyak bahan melalui pertalian dan penjerapan. Ia terutamanya flokulasi koloid bercas negatif.
Anionic Polyacrylamide (APAM): Polimer larut-air, terutamanya digunakan untuk pemberbukuan dan pemendapan dalam pelbagai rawatan air sisa industri, seperti air sisa daripada kilang keluli, loji penyaduran elektrik, loji metalurgi dan loji pencuci arang batu, serta penyahairan enap cemar. Ia juga boleh digunakan untuk penjernihan dan pembersihan air minuman. Kerana rantai molekulnya mengandungi sebilangan kumpulan kutub, ia boleh menyerap zarah pepejal terampai di dalam air, merapatkan zarah atau meneutralkan casnya untuk membentuk flok yang besar. Oleh itu, ia boleh mempercepatkan pemendapan zarah dalam ampaian, dengan ketara mempercepatkan penjelasan larutan dan menggalakkan penapisan.
Poliakrilamida bukan ionik (NPAM): Ini ialah polimer atau polielektrolit-molekul-tinggi. Rantai molekulnya mengandungi sejumlah kumpulan kutub yang boleh menyerap zarah pepejal terampai dalam air, merapatkan zarah untuk membentuk flok besar. Ia mempercepatkan pemendapan zarah dalam ampaian, dengan ketara mempercepatkan penjelasan larutan dan menggalakkan penapisan. Oleh kerana kehadiran kumpulan amida atau ionik dalam rantai molekulnya, ciri pentingnya ialah hidrofilik yang tinggi, membolehkan ia larut dalam air dalam pelbagai perkadaran. Jenis larutan akueus polyacrylamide ini mempunyai toleransi yang baik terhadap elektrolit, seperti ammonium klorida dan natrium sulfat, dan juga serasi dengan surfaktan.
Petunjuk Teknikal PAM
Penunjuk teknikal poliakrilamida secara amnya termasuk berat molekul, tahap hidrolisis, tahap pengionan, kelikatan, dan kandungan monomer sisa. Oleh itu, kualiti PAM juga boleh dinilai daripada penunjuk ini.
1. Berat Molekul
PAM mempunyai berat molekul yang sangat tinggi, dan ini telah meningkat dengan ketara dalam beberapa tahun kebelakangan ini. PAM yang digunakan pada tahun 1970-an umumnya mempunyai berat molekul beberapa juta; sejak 1980-an, kebanyakan PAM-kecekapan tinggi mempunyai berat molekul melebihi 15 juta, dengan beberapa mencecah 20 juta. Setiap molekul PAM dipolimerkan daripada lebih daripada 100,000 molekul akrilamida atau natrium akrilat (akrilamida mempunyai berat molekul 71, dan PAM yang mengandungi 100,000 monomer mempunyai berat molekul 7.1 juta).
Secara amnya, PAM berat molekul yang lebih tinggi mempamerkan prestasi pemberbukuan yang lebih baik. Akrilamida mempunyai berat molekul 71, manakala PAM yang mengandungi 100,000 monomer mempunyai berat molekul 7.1 juta. Poliakrilamida dan terbitannya mempunyai berat molekul antara ratusan ribu hingga lebih sepuluh juta, dan boleh dikategorikan berdasarkan berat molekul sebagai berat molekul rendah (di bawah 1 juta), berat molekul sederhana (1 juta hingga 10 juta), berat molekul tinggi (10 juta hingga 15 juta) dan ultra-berat molekul tinggi (berat molekul tinggi).
Berat molekul sebatian organik berat molekul tinggi tidak seragam sepenuhnya, walaupun dalam produk yang sama; berat molekul nominal ialah nilai puratanya.
2. Darjah Hidrolisis dan Darjah Pengionan
Tahap pengionan PAM dengan ketara mempengaruhi prestasinya, tetapi nilai optimumnya bergantung pada jenis dan sifat bahan yang dirawat; keadaan yang berbeza akan menghasilkan nilai optimum yang berbeza. Jika bahan yang diproses mempunyai kekuatan ion yang tinggi (mengandungi sejumlah besar bahan tak organik), PAM yang digunakan harus mempunyai tahap pengionan yang lebih tinggi, dan sebaliknya. Secara amnya, tahap pengionan dipanggil darjah hidrolisis. Tahap pengionan biasanya secara khusus merujuk kepada kation.
Darjah pengionan=n/(m+n)*100%
PAM yang dihasilkan awal telah dipolimerkan daripada monomer tunggal, poliakrilamida, dan pada asalnya tidak mengandungi -kumpulan COONa. Sebelum digunakan, ia memerlukan pemanasan dengan NaOH untuk menghidrolisis beberapa kumpulan -CONH2 kepada -COONa, seperti yang ditunjukkan dalam tindak balas berikut:
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
Gas ammonia dibebaskan semasa proses hidrolisis. Bahagian kumpulan amida yang dihidrolisiskan dalam PAM dipanggil tahap hidrolisis, iaitu tahap pengionan. PAM jenis ini menyusahkan untuk digunakan dan mempunyai prestasi yang lemah (hidrolisis pemanasan tidak dapat dielakkan menyebabkan penurunan ketara dalam berat molekul dan prestasi PAM), dan ia jarang digunakan sejak 1980-an.
PAM yang dihasilkan moden boleh didapati dalam pelbagai produk dengan tahap pengionan yang berbeza. Pengguna boleh memilih jenis yang sesuai mengikut keperluan mereka dan melalui ujian sebenar. Tiada hidrolisis lanjut diperlukan; ia boleh digunakan terus selepas pembubaran.
Walau bagaimanapun, disebabkan tabiat, sesetengah orang masih merujuk kepada proses pembubaran flokulan sebagai hidrolisis. Perlu diingat bahawa hidrolisis bermaksud penguraian dengan air, tindak balas kimia, dan hidrolisis PAM membebaskan gas ammonia; manakala pelarutan hanyalah proses fizikal tanpa tindak balas kimia. Kedua-duanya pada asasnya berbeza dan tidak boleh dikelirukan.
3. Kandungan Monomer Baki
Kandungan monomer sisa PAM merujuk kepada jumlah monomer akrilamida yang tidak bertindak balas sepenuhnya semasa pempolimeran akrilamida menjadi poliakrilamida dan akhirnya kekal dalam produk poliakrilamida. Ia adalah parameter penting untuk menilai kesesuaiannya untuk industri makanan. Poliakrilamida bukan-toksik, tetapi akrilamida mempunyai tahap ketoksikan tertentu.
Dalam poliakrilamida gred-perindustrian, jumlah surih monomer akrilamida tidak terpolimer pasti kekal. Oleh itu, kandungan monomer sisa dalam produk PAM mesti dikawal dengan ketat. Peraturan antarabangsa menetapkan bahawa kandungan monomer sisa dalam PAM yang digunakan dalam air minuman dan industri makanan tidak boleh melebihi 0.05%. Nilai ini untuk-produk antarabangsa yang terkenal adalah di bawah 0.03%.
4. Kelikatan
Penyelesaian PAM sangat likat. Semakin tinggi berat molekul PAM, semakin besar kelikatan larutan. Ini kerana makromolekul PAM adalah rantai panjang dan nipis, menghasilkan rintangan yang ketara terhadap pergerakan dalam larutan. Kelikatan pada asasnya mencerminkan magnitud geseran dalam larutan, juga dikenali sebagai pekali geseran dalaman.
Penyelesaian pelbagai sebatian organik-molekul-tinggi secara amnya mempunyai kelikatan yang tinggi, yang meningkat dengan peningkatan berat molekul. Satu kaedah untuk menentukan berat molekul sebatian organik-molekul-tinggi ialah mengukur kelikatan larutan dengan kepekatan tertentu di bawah keadaan tertentu, dan kemudian mengira berat molekulnya menggunakan formula khusus; ini dipanggil "kelikatan-purata berat molekul."
Pemilihan PAM
Poliakrilamida boleh dikelaskan kepada jenis bukan-ionik, anionik dan kationik berdasarkan sifat ioniknya. Berdasarkan berat molekul, terdapat pelbagai spesifikasi, keionisasi, dsb., yang membawa kepada banyak model yang berbeza. Memandangkan spesifikasi yang kompleks di pasaran, memilih model poliakrilamida yang optimum untuk sistem air sisa anda sememangnya amat sukar. Berikut ialah beberapa petua untuk menyelesaikan masalah biasa dalam memilih poliakrilamida untuk rawatan air sisa atau enap cemar.
1. Memahami Sumber Enapcemar
Enapcemar adalah hasil sampingan yang tidak dapat dielakkan daripada rawatan air sisa. Pertama, kita harus memahami sumber, sifat, komposisi, dan kandungan pepejal enapcemar. Berdasarkan komponen utama, enapcemar boleh dibahagikan kepada enapcemar organik dan enapcemar bukan organik.
Umumnya, poliakrilamida kationik digunakan untuk merawat enapcemar organik, manakala poliakrilamida anionik digunakan untuk merawat enapcemar bukan organik. Poliakrilamida kationik tidak sesuai untuk keadaan beralkali tinggi, manakala poliakrilamida anionik tidak sesuai untuk keadaan berasid tinggi. Kandungan pepejal yang lebih tinggi dalam enapcemar biasanya memerlukan dos poliakrilamida yang lebih besar.
2. Pemilihan Berat Molekul Poliakrilamida
Berat molekul poliakrilamida merujuk kepada panjang rantai molekul. Berat molekul poliakrilamida berkisar antara 5 juta hingga 18 juta. Secara amnya, semakin tinggi berat molekul produk poliakrilamida, semakin tinggi kelikatannya. Walau bagaimanapun, dalam amalan, berat molekul yang lebih tinggi tidak semestinya bermakna prestasi yang lebih baik. Berat molekul yang sesuai mesti ditentukan berdasarkan industri aplikasi khusus, kualiti air, dan peralatan rawatan.
Poliakrilamida ialah bantuan koagulan-molekul-tinggi. Produk boleh dikelaskan kepada tiga kategori mengikut purata berat molekulnya: berat molekul rendah (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 juta).
Poliakrilamida digunakan dalam rawatan air sisa dan merupakan polimer organik-berat molekul-tinggi-yang tinggi dengan berat molekul antara beberapa juta hingga berpuluh juta. Apabila digunakan semata-mata sebagai bantuan koagulan, secara amnya, semakin tinggi berat molekul, semakin tumpat flok, dan semakin sedikit bahan kimia yang diperlukan. Walau bagaimanapun, berat molekul poliakrilamida anionik disyorkan tidak melebihi 20 juta.
Untuk penyahairan enap cemar: Apabila menggunakan penekan penapis tali pinggang, berat molekul biasanya tidak boleh terlalu tinggi. Berat molekul yang tinggi boleh menyumbat kain penapis, menjejaskan kesan penyahairan. Apabila menggunakan penekan penapis emparan, keperluan berat molekul adalah lebih tinggi kerana tekanan penapis emparan memerlukan flok untuk menjadi-tahan ricih yang mungkin; oleh itu, produk dengan berat molekul yang agak tinggi harus dipilih.
3. Pemilihan Darjah Ion Poliakrilamida
Untuk enapcemar dinyahair, flokulan dengan darjah ion berbeza boleh disaring melalui eksperimen kecil untuk memilih poliakrilamida yang optimum. Ini mencapai kesan flokulan terbaik sambil meminimumkan dos, menjimatkan kos. Faktor utama untuk memilih darjah ion ialah:
(1) Saiz Floc
Flok yang terlalu kecil akan menjejaskan kelajuan saliran, manakala flok yang terlalu besar akan mengikat lebih banyak air, mengurangkan kekeringan kuih enap cemar. Saiz flok boleh dilaraskan dengan memilih berat molekul poliakrilamida.
(2) Kekuatan Flok (Kandungan Lembapan)
Flok hendaklah kekal stabil dan tidak pecah di bawah tegasan ricih. Meningkatkan berat molekul poliakrilamida atau memilih struktur molekul yang sesuai membantu meningkatkan kestabilan flok.
(3) Mencampurkan Poliakrilamida dan Enapcemar
Poliakrilamida mesti bertindak balas sepenuhnya dengan enap cemar pada titik tertentu dalam peralatan penyahairan untuk mencapai pemberbukuan. Oleh itu, kelikatan larutan poliakrilamida mestilah sesuai untuk memastikan pencampuran menyeluruh dengan enapcemar di bawah keadaan peralatan sedia ada. Percampuran seragam adalah faktor utama kejayaan. Kelikatan larutan poliakrilamida berkaitan dengan berat molekul dan kepekatannya.
(4) Pelarutan Poliakrilamida
Pembubaran yang baik adalah penting untuk pemberbukuan yang berkesan. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, proses pembubaran poliakrilamida pada dasarnya adalah proses pematangannya. Kadangkala, adalah perlu untuk mempercepatkan kadar pembubaran; dalam kes ini, meningkatkan kepekatan larutan poliakrilamida boleh dipertimbangkan.
Oleh itu, pemilihan produk yang optimum hendaklah ditentukan melalui eksperimen bikar makmal. Daripada perkara di atas, dapat dilihat bahawa pemilihan berat molekul dan keionan adalah tidak mutlak. Adalah lebih baik untuk menjalankan ujian pemilihan dan ujian operasi sebelum memilih poliakrilamida untuk mendapatkan data yang paling tepat dan memastikan keberkesanan-kos terbaik poliakrilamida yang dipilih.