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聚丙烯酰胺参数标准和用量

日期:2020-07-09 19:59 来源:南通润源环保科技有限公司

聚丙烯酰胺分类聚丙烯酰胺产品简介:聚丙烯酰胺(PAM)为水溶性高分子聚合物,不溶于大多数有机溶剂,具有良好的絮凝性,可以降低液体之间的摩擦阻力,按离子特性分可分为非离子阴离子阳离子和两性型四种类型。(注:聚丙烯酰胺不同于丙烯酰胺)

  • 中文名: 聚丙烯酰胺
  • 外文名: poly(N-isopropyl-acrylamide)
  • 种类: 阳离子 阴离子 非离子 乳液
  • 阳离子用途: 污泥分离
  • 阴非离子用途: 粘合剂 高浊度沉淀剂
  • 有效PH: 7-14

不同名称

中文别名:絮凝剂3号;简称PAM;聚丙烯酰胺被称为三号凝聚剂;聚丙烯酰胺分为阴离子聚丙烯酰胺;阳离子聚丙烯酰胺;非离子聚丙烯酰胺;两性离子聚丙烯酰胺;英文名称;PAM(acrylamide)

英文别名:Polyacrylamide absorbent Gel; Polyacrylamide solution; Acrylamide resin (low M.Wt.; Acrylamide resin (high M.Wt.); Acrylamide gel

solution; Polyacrylamide,hydrolyzed; Polyacrylamide; PAM

CAS:9003-05-8分子式:(C3H5NO)n 分子量:71.07

物理化学性质

PAM 聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺(AM)单体经自由基引发聚合而成的水溶性线性高分子聚合物,具有良好的絮凝性,可以降低液体之间的摩擦阻力,按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。聚丙烯酰胺(PAM)不溶于大多数有机溶剂,如甲醇、乙醇、丙酮、 乙醚、脂肪烃和芳香烃,有少数极性有机溶剂除外,如乙酸、丙烯酸、氯乙酸、乙二醇、甘 油、熔融尿素和甲酰胺。但这些有机溶剂的溶解性有限,往往需要加热,否则无多大应用价值。

在适宜的低浓度下,聚丙烯酰胺溶液可视为网状结构,链间机械的缠结和氢键共同形成网状节点;浓度较高时,由于溶液含有许多链一链接触点,使得PAM溶液呈凝胶状。PAM水溶液与许多能和水互溶的有机物有很好的相容性,对电解质有很好的相容性,对氯化胺、硫酸钙、硫酸铜、氢氧化钾、碳酸钠、硼酸钠、硝酸钠、磷酸钠、硫酸钠、氯化锌、硼酸及磷酸等物质不敏感。

聚丙烯酰胺目数:目数是指物料的粒度或粗细度,目数是单位面积上的方格数.一般定义是指在1英寸*1英寸的面积内有多少个网孔数,即筛网的网孔数。如600目是每平方英寸有600个方网孔,聚丙烯酰胺的目数20目~80目,也就是0.85mm~0.2mm之间,这是颗粒状的聚丙烯酰胺的目数大小,粉状聚丙烯酰胺的目数大小可控制在100目左右,目数越大的聚丙烯酰胺越容易溶解,单凭聚丙烯酰胺目数的大小是无法衡量产品的好坏的!

聚丙烯酰胺为白色粉末或者小颗粒状物,密度为1.32g/cm3(23度),玻璃化温度为188度,软化温度近于210度,一般方法干燥时含有少量的水,干时又会很快从环境中吸取水分,用冷冻干燥法分离的均聚物是白色松软的非结晶固体,但是当从溶液中沉淀并干燥后则为玻璃状部分透明的固体,完全干燥的聚丙烯酰胺PAM是脆性的白色固体,商品聚丙烯酰胺干燥通常是在适度的条件下干燥的,一般含水量为5%~15%,浇铸在玻璃板上制备的高分子膜,则是透明、坚硬、易碎的固体,固体聚丙烯酰胺的物理性质见表:

固体聚丙烯酰胺的物理性质:

性质参数 数值
外观 白色粉末或半透明颗粒
气味 无臭
密度(23度)(g/cm3) 1.302
临界表面张力(10-5N/cm) 30~40
玻璃化温度(度) 165
  188
  194,204
软化温度 210
热失重(度) 初失重,约290
  失重70%,约430
  失重98%,约555
热分解气体  
<300度 NH3
> 300度 H2,CO、NH3
链结构 链的链接具有一般的头——尾结构,少量有些头——头加成,链的立体结构以无规立构为主
热稳定性 温度超过120度时易分解
溶解性 溶于水,几乎不溶于有机溶剂,如苯、甲苯、乙醇、丙酮、酯类等,仅在乙二醇、甘油、甲方酰胺、乳酸、丙烯酸中溶解1%左右
毒性 无毒,单体有剧毒
腐蚀性 无腐蚀性
吸湿性 固体有吸湿性

毒性

聚丙烯酰胺本身及其水解体没有毒性,聚丙烯酰胺的毒性来自其残留单体丙烯酰胺(AM)。丙烯酰胺为神经性致毒剂,对神经系统有损伤作用,中毒后表性出肌体无力,运动失调等症状。因此各国卫生部门均有规定聚丙烯酰胺工业产品中残留的丙烯酰胺含量,一般为0.5%---0.05%。聚丙烯酰胺用于工业和城市污水的净化处理方面时,一般允许丙烯酰胺含量0.2%以下,用于直接饮用水处理时,丙烯酰胺含量需在0.05%以下。

关于聚丙烯酰胺的毒性,某些阳离子型聚丙烯酰胺的情况就复杂得多,这是因为阳离子型聚丙烯酰胺引入的氨基类等基团,其毒性往往数十至数百倍地高于阴离子型和非离子型,他们的慢性毒性正进一步研究中。

事实上,关于PAM的毒性早在1965年美国道化学公司McCollister等人就曾做了一份关于AM类聚合物的毒理学研究报告,他们对老鼠和狗进行了一次口服和两年连续口服试验,结果表明,即使饲喂5-10%浓度的高聚物也未发现有任何影响。日本有人曾用代表性的三类PAM进行老鼠试验,其结果(LD50(大鼠一次口服)):HPAM在5000mg/kg以上;NPAM在6000 mg/kg以上;CPAM在5800 mg/kg以上。标注:【毒性分级(LD50(大鼠一次口服)):<50mg/kg为剧毒、高毒;50-4500mg/kg为低度、中毒;>4500基本无毒】。

国际健康卫生组织1985年出生的聚丙烯酰胺标准指出:聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺量控制在0.05%以下并控制用量时,处理后水中的含量将低于0.25ug/L,符合大多数国家的饮用水标准。PAM商品早已被美国环境保护局或食品、药品管理局批准,可用于饮用水、糖汁澄清、水果、蔬菜洗涤等领域。PAM无毒,但PAM的原料单体AM则是有毒性的,尤其是对哺乳动物的神经有损害,因此,欧美国家包括我国都对食品级PAM中的残余单体AM含量有其严格要求,一般要求低于0.05%,应用的最大剂量也是有限制的,但在废水的处理、污泥脱水等领域里的应用,工作人员没有必要担忧PAM的毒性(残单体)对人体的伤害。

行业应用

(PAM的应用性很强)

   1、用于造纸工业、一是提高填料、颜料等存留率。以降低原材料的流失和对环境的污染;二是提高纸张的强度(包括干强度和湿强度),另外,使用PAM还可以提高纸抗撕性和多孔性,以改进视觉和印刷性能,还用于食品及茶叶包装纸中。

   2、用于石油工业、采油、钻井泥浆、废泥浆处理、防止水窜、降低摩阻、提高采收率、三次采油得到广泛运用。

   3、用于纺织上浆剂、浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁。

   4、PAM还广泛应用于增稠、稳定胶体、减阻、粘结、成膜、生物医学材料等方面。

   5、其他行业,食品行业,用于甘蔗糖、甜菜糖生产中蔗汁澄清及糖浆磷浮法提取。酶制剂发酵液絮凝澄清工业 ,还用于饲料蛋白的回收、质量稳定、性能好,回收的蛋白粉对鸡的成活率提高和增重、产蛋无不良影响,合成树脂涂料,土建灌浆材料堵水,建材工业、提高水泥质量、建筑业胶粘剂,填缝修复及堵水剂,土壤改良、电镀工业、印染工业等。

气浮选用聚丙烯酰胺

首先了解下哪些行业常用到气浮行业,气浮法主要是利用气体使污水得到氧化,气浮大多数是针对二级生物处理的深度处理,目前最常见的行业是针对含油污水隔油后的补充处理。气浮法可以有效地用于活性污泥的浓缩;污水中悬浮杂质的去除。气浮选用阴离子的聚丙烯酰胺效果比较好,特别是部分回流溶气气浮法,兼备全回流、全溶气气浮的工艺优点,而相比布气气浮法具有处理污水量大,处理效果高的特点;相比电解气浮法具有节省电能和运行费用较低的优点,适合现代企业节能、环保、减耗、增效的要求。

工艺

本项目采用水解酸化+混凝沉淀(聚丙烯酰胺PAM)+离子氧化+ABR+SBR的组合处理工艺:

工艺处理效果分析  各单元的处理效果由表1结果显示, 经过各处理单元处理后,污水的水质情况得到较大的改观。主要污染物 BOD5 = 30mg/ L、 CODCr = 150mg/ L、 NH3-N = 25mg/ L、 AOX = 500mg/ L。各项指标完全符合国家排放标准( GB8978- 1996) 二级标准。ABR 池和 SBR池的去除效果最为显著, 对 CODCr和 BOD5 的去除, ABR均为 50%, SBR 分别为 91%和 86. 7%。两池对 AOX 的去除也较为理想, 体现了 ABR- SBR 组合工艺对该公司制药废水的适用性。

结构分析

应用

石油开采是目前国内PAM用量最大的领域,其消费量占国内总需求量的56%。我国许多大型油田如大庆、胜利、中原、华北、辽河、大港等已进入开采中后期,为了稳定油田产量一般采用3次采油技术。大庆油田已工业性推广应用聚合物驱油技术,胜利、辽河油田也进行了聚合物驱油试验,取得了较好的增油效果。水处理是国内PAM第二大消费领域,2012年占总消费量的26%。由于成本因素,2013年应用还不普遍。在城市污水处理方面,PAM主要用于污泥脱水,少部分用于废水澄清。在未来的几年,大部分城市污水处理厂将会采用PAM作絮凝剂。PAM在造纸行业中主要用作助留剂、干增强剂和废水处理的絮凝剂。我国是造纸生产和消费大国,纸张产量居世界第3位,纸制品的实际消费量居世界第2位,对造纸助剂的需求非常旺盛。另外PAM在采矿、冶金、煤炭、高吸水性树脂、粘合剂、皮革复鞣剂等领域也得到利用。

生产

由于我国PAM主要用于油田企业,所以石油化工企业成为生产PAM的主力军,引进PAM生产线本身的高成本、PAM的高市场价格及石油化工企业的实力决定其成为生产PAM的主力。美国、日本、欧洲是PAM的主要生产和消费国,其生产能力大约占世界总生产能力的85%。国外主要PAM的生产商家有美国汽巴特种化学品公司、美国道化学公司、氰胺公司、马拉松石油公司、纳尔科公司,日本的聚丙烯酰胺公司、日东化学公司、三井化学公司、三菱化成公司、Arakawa公司、Harimo公司,英国的汽巴特种化学品公司,法国SNF圣泰公司,德国的斯托豪森公司、纳尔科公司、巴斯公司和芬兰赛特公司等。我国PAM产品的开发始于20世纪50年代末期,1962年我国最早的聚丙烯酰胺生产厂是胜利油田、后来山东聊城北方嘉惠也随之而上,生产水溶胶产品。目前国内生产厂家有100多家。

产品

国内由于生产技术上的原因,一般采用间歇式生产工艺,能耗大、效率低、成本高,这样限制了其品种的发展,国内PAM的品种主要是干粉和胶体,也有极少部分的乳液,而不像国外那样有乳液、悬乳液、粉状及球状等多种形式。国外专利型产品多,其中阳离子PAM产品占50%以上,而我国相应地比较缺乏,主要靠进口解决。

安全术语

S24/25Avoid contact with skin and eyes.

避免与皮肤和眼睛接触。

特点

1、絮凝性。PAM能使悬浮物质通过电中和,起到絮凝作用

2、粘合性。可以通过物理的化学作用等起到粘合作用

3、增稠剂。在中性和酸性条件下都有增稠作用,如果PH值在10以上PAM容易水解。

注意事项

阳离子聚丙烯酰胺使用注意事项:

1、絮团的大小:絮团太小会影响排水的速度,絮团太大会使絮团约束较多水而降低泥饼干度。经过选择聚丙烯酰胺的分子量能够调整絮团的大小。

2、污泥特性:第一点理解污泥的来源,特性以及成分,所占比重。依据性质的不同,污泥可分为有机和无机污泥两种。阳离子聚丙烯酰胺用于处置有机污泥,相对的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂用于无机污泥,碱性很强时用阴离子聚丙烯酰胺,而酸性很强时不宜用阴离子聚丙烯酰胺,固含量高时污泥通常聚丙烯酰胺的用量也大。

3、絮团强度:絮团在剪切作用下应坚持稳定而不破碎。进步聚丙烯酰胺分子量或者选择适宜的分子构造有助于进步絮团稳定性。

4、聚丙烯酰胺的离子度:针对脱水的污泥,可用不同离子度的絮凝剂经过先做小试进行挑选,选出最佳适宜的聚丙烯酰胺,这样即能够获得最佳絮凝剂效果,又可使加药量最少,节约本钱。

5、聚丙烯酰胺的溶解:溶解良好才能充分发挥絮凝作用。有时需求加快溶解速度,这时可思索进步聚丙烯酰胺溶液的浓度。

聚丙烯酰胺和聚合氯化铝可以同时使用吗

其实在平时处理污水的时候,有些污水,使用单一的一种絮凝剂是达不到效果的,必须两种结合使用,在使用无机絮凝剂PAC和聚丙烯酰胺复合絮凝剂处理污水会达到更好的效果,但是添加药剂的时候要注意顺序,顺序不正确,也是达不到效果.

聚丙烯酰胺和其它絮凝剂混合使用添加的顺序方法:

在使用复合絮凝剂的时候必须注意添加的先后顺序和投加时间间隔!PAC与PAM联合使用就是让PAC先完成中和电荷/胶体脱稳形成细小絮体之后,进一步加大絮体体积有利于充分沉淀。由于聚合氯化铝PAC反应时间很短,所以加入后需要强烈的混合,PAM作用时间要长,混合注意先强后弱——先强是为了混合均匀后弱是为了避免破坏絮体!聚丙烯酰胺属于絮凝剂,聚合氯化铝属于混凝剂,一般情况下是先加混凝剂再加聚丙烯酰胺,但为了保险起见,还是建议大家通过实验效果来确定添加的顺序!加药点、加药量、加药时间以及混合强度需要实验确定,切记千万不能把他们两种药剂放在一起使用,否则会影响效果,增大使用成本。

聚丙烯酰胺絮凝剂失效的判断方法

经常遇到很多污水处理厂,特别是南方地区,由于气候潮湿,一些污水厂的聚丙烯酰胺因堆放久了或者是包装口没有扎紧导致吸潮结块,针对聚丙烯酰胺絮凝剂结块情况,很多人有疑问,是不是失效了,还可不可以再用,其实像这种情况只要你能把它溶开,水溶液有粘度,是没有失效,但结块后的聚丙烯酰胺是很难溶解开的,其实也意味着资源的浪费。实不同种类的聚丙烯酰胺的保质期是有很大的区别的,这个和其结构有关联,相对来说阴离子聚丙烯酰胺的有效期时间要长点,阳离子聚丙烯酰胺一般我们国家规定保质期为1年。超出这个期限,均视为超过保质期。就有失效的风险,聚丙烯酰胺失效可以从两个方面来判断,一个是粘度降低,二是絮凝效果变差。

使用特性

行业的废水和造纸行业的废水最难处理,应该加大使用数量,把使用数量设置在一百到三百公斤比较合理,电镀废水行业和普通的工业用水一般都不要超过五十公斤。注意:(这几种行业的使用数量都是每一千吨废水的数量)。

2、生活污水根据处理方法的不同脱泥用的絮凝剂是不一样的。

如果工艺主体采用生化方法,也就是剩余污泥脱水(可能含有部分初沉泥),只需要阳离子PAM作为污泥脱水剂即可。

如果工艺主体采用物化方法,如一级强化,加载磁分离等工艺,一般是先加PAC调质,然后再加阴离子絮凝剂,最后加阳离子絮凝剂脱水。具体投加量要根据污水水质而定。

也有很多污水处理站,污泥脱水直接加PAC或者其他无机絮凝剂即可,这个在板框压滤机,特别是电子厂或者是小型污水处理站应用比较广泛。

PAM在作为污泥脱水剂使用的时候一般要与水的配比在0.1%--0.2%之间。溶解成胶水状的液体以后,再投加到污泥中进行混合处理。

与污泥的配比一般在5%--10%,有的更低,这个要根据污泥的浓度来确定,最好是通过现场的烧杯实验来确定最佳投加量和使用型号。不同污泥、不同药剂、不同设备、不同管理水平,污泥的处理效果是不同的。

3、污水处理厂用阳离子聚丙烯酰胺作为污水运营污泥脱水剂。在和客户沟通的过程中,客户经常问到在污水处理污泥脱水过程中,污泥脱水剂投加量的问题。要相对准确的知道污泥脱水剂投加量的问题,首先了解这些参量,污泥的含水率,泥饼含水率,进泥量,进药量,配药浓度等。

污泥含水率:污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。

泥饼含水率:被脱污泥即泥饼的所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为泥饼含水率。

还要通过以下几个公式进行运算

1、加药量mg/L=加药质量/处理水量/配药浓度

2、处理水量投加药量=处理水量m3/h*加药量g/m3

3、干泥量=处理水量*【(1-污泥含水率)/(1-泥饼含水率)】

4、每吨干泥的药剂消耗g/m3=加药量/干泥量

以上计算所得结果误差可能比较大,仅做污水运行时参考。实际耗药量要进行实际上机运营试验。

技术指标

技术指标

项目 型号 外观 分子量(万) 固含量% 离子度或水解度% 残余单体% 使用范围
阴离子型 白色颗粒或粉末 300—2200 ≥88 水解度 10—35 ≤0.2 水的PH值为中性或碱性
阳离子型 白色颗粒 500-1200 ≥88 离子度 5-80 ≤0.2 带式机离心式压滤机
非离子型 白色颗粒 200—1500 ≥88 水解度 0-5 ≤0.2 水的PH值为中性或碱性
两性离子型 白色颗粒 500—1200 ≥88 离子度 5-50 ≤0.2 带式机离心式压滤机
阴离子型 比重 0.62 容重 0.5    

作用原理

1)絮凝作用原理:PAM用于絮凝时,与被絮凝物种类表面性质,特别是动电位,粘度、浊度及悬浮液的PH值有关,颗粒表面的动电位,是颗粒阻聚的原因加入表面电荷相反的PAM,能使动电位降低而凝聚。

2)吸附架桥:PAM分子链固定在不同的颗粒表面上,各颗粒之间形成聚合物的桥,使颗粒形成聚集体而沉降。

3)表面吸附:PAM分子上的极性基团颗粒的各种吸附。

4)增强作用:PAM分子链与分散相通过种种机械、物理、化学等作用,将分散相牵连在一起,形成网状。

技术流程

PAM沉淀是发生化学反应时生成了不溶于反应物所在溶液的物质。从字意上理解就是在重力作用下沉淀去除。污水中的悬浮物质,可以这是一种物理过程,简便易行,效果良好,是污水处理的重要技术之一。

根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝剂聚丙烯酰胺凝性能,沉淀可以分为:自然沉淀,絮凝沉淀,区域沉淀。域沉淀的悬浮颗泣浓度较高(5000mg/L以上),颗粒的沉降受到周围其它颗粒影响,颗粒间相对位置保持不变,形成一个整体共同下沉,与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中均有区域沉淀发生。

絮凝沉淀是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程。在水中投加混凝剂后,其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚,其尺寸和质量不断变大,沉速不断增加。悬浮物的去除率不但取决于沉淀速度,而且与沉淀深度有关。地面水中投加混凝剂后形成的矾花,生活污水中的有机悬浮物,活性污泥在沉淀过程中都会出现絮凝沉淀的现象。

加药方式

药剂的投加方式

药剂的投加采用重力投加和压力投加,无论哪种投加方式,由溶解池到溶液池,到药液投加点,均应设置药液提升设备,常用的药液提升设备是计量泵和水射器。

1.重力投加

利用重力将药剂投加在水泵吸水管内或者吸水井的吸水喇叭口处,利用水泵叶轮混合。

2.压力投加

利用水泵或者水射器将药剂投加到原水管中,适用于将药剂投加到压力水管中,或者需要投加到标高较高、距离较远的净水构筑物内。

3.水泵投加

水泵投加是在溶液池中提升药液到压力管中,有直接采用计量泵和采用耐酸从而起增强作用。

聚丙烯酰胺在使用之前一般都需配制成0.1 %~0.5%的稀释溶液备用,配制好的溶液最好不要存放太长时间才用,这个浓度范围的溶液在使用之前还需要近一步稀释成0.01~0.05的溶液,原因就是可以更有肋于絮凝剂在悬浮体系中的分散,可以降低用量,而且可以取得更好的絮凝效果!

宏观离子

阴离子

阴离子聚丙烯酰胺(APAM)产品描述:阴离子聚丙烯酰胺(APAM)外观为白色粉粒,分子量从600万到2500万,水溶解性好,能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂。有效的PH值范围为4到14,在中性碱性介质中呈高聚合物电解质的特性,与盐类电解质敏感,与高价金属离子能交联成不溶性凝胶体。

分子式:

工业废水处理:对于悬浮颗粒,较出、浓度高、粒子带阳电荷,水的PH值为中性或碱性的污水,钢铁厂废水,电镀厂废水,冶金废水,洗煤废水等污水处理,效果最好。饮用水处理:我国很多自来水厂的水源来自江河,泥沙及矿物质含量高,比较浑浊,虽经过沉淀过滤,仍不能达到要求,需要投加絮凝剂,投加量是无机絮凝剂的1/50,但效果是无机絮凝剂的几倍,对于有机物污染严重的江河水可采用无机絮凝剂和阳离子聚丙烯酰胺配合使用效果更好。现投加阴离子聚丙烯酰胺,使淀粉微粒絮凝沉淀,然后将沉淀物经压滤机压滤变成饼状,可作饲料,酒精厂的酒精也可采用阴离子聚丙烯酰胺脱水,压滤进行回收。用于河水泥浆沉降。用于造纸干强剂。

用于造纸助剂、助率剂。在造纸前泵口式储浆池中加入微量PAM-LB-3阴离子聚丙烯酰胺可使水中填料与细小纤维在网上存留提高20-30%。每吨可节约纸浆20-30kg。

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