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影响聚丙烯酰胺质量的因素
来源:天恒净水 作者:Admin 发布时间:2021-06-22 浏览

影响聚丙烯酰胺质量的因素

聚丙烯酰胺根据其侧链所带的官能团不同,可以分为非离子聚丙烯酰胺(PAM)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和阴离子聚丙烯酰胺(PHP)。如图1所示。

影响聚丙烯酰胺质量的因素

1.电导率的影响

一般来说,电导越小聚合速率越快,原料过滤后电导一般在0-6之间即可。但由于没有国家标准和行业标准来控制原材料丙烯酰胺的质量,其质量完全由生产厂家决定。从外观上看,丙烯酰胺呈透明胶状液体,不易分出质量的好坏。若有结块现象,为自然聚合,这种聚合体分子量较低,不能使用。原理上,电导越小聚合速率越快。质量较好的原料,其纯度高,电导率在5-6之间也能聚合出分子量很高的PHP;若原料质量较差,杂质较多,就要尽量将电导率控制在较低的水平,较好在0.2左右,也能聚合出达到要求的成品。

2. 温度的影响

温度对聚丙烯酰胺溶液的影响具有4个方面的作用:

(1)疏水基团间的相互作用是吸热的熵驱动过程,即随温度升高,聚合物溶液体系的熵增加,疏水基团的缔合作用增强,利于溶液粘度的增加;

(2)随温度的升高,离子基团的热运动加剧,分子内正负离子间的相互作用减弱,引起大分子链伸展,粘度提高;

(3)疏水基团的热运动加剧,疏水缔合作用被消弱,同时,水分子的热运动加剧,从而改变了疏水基团周围水分子结构与状态,使水一疏水基团的作用发生变化,疏水缔合作用进一步被消弱,粘度降低;

(4)随温度的增加,离子基团的水化作用减弱,大分子链收缩,导致粘度下降。所有因素综合作用的结果是,溶液粘度有所变化(上升或下降)。

3. 树脂的影响

原料经过树脂层的过滤,杂质大部分被祛除,电导率降低。当电导率高于所要求时,就要更换新的树脂。用过的树脂经酸碱清洗后,能够重复使用。清洗过的树脂,其洁净度对再次利用有很大的影响,洁净度越高的树脂使用时间越长。清洗树脂可以使用工业用酸碱和分析纯酸碱。工业用的酸碱,价格便宜,但清洗过的树脂洁净度低,使用时间短,只能过滤2-3桶原料;分析纯价格高,效果好,清洗过的树脂可以过滤10桶左右的原料。从提高树脂利用率和节约人工、提高工作效率的角度讲,使用分析纯的酸碱要优于使用工业用酸碱。

4. 疏水基团的影响

疏水基团是疏水缔合类聚丙烯酰胺溶液性质的一个重要影响因素,主要体现在疏水基团的含量、种类和分布等对疏水缔合类聚丙烯酰胺溶液流变性的影响。疏水基团的含量对疏水缔合类聚丙烯酰胺溶液的性质会产生重要的影响,随着疏水基团的大小和含量的增加,缔合作用增强,粘度增加; 在临界缔合浓度(CAC)以上,分子间缔合使这种趋势更加明显。疏水基团的种类对疏水缔合类聚丙烯酰胺溶液的性质也会产生重要的影响,在疏水基上引入芳香基和碳氟侧链能更有效地提高聚合物溶液粘度,特别是在疏水基团含量较高时更是如此。研究表明,碳氟链具有较小的内聚能密度和表面能,与碳氢链相比,具有更强的亲水性,因此有更强的增粘性能。另外,疏水基团与主链相连,其间隔基团的种类也会产生影响,若疏水基团通过酰胺基与聚合物主链相连,则在毗邻的酰胺隔基间存在氢键缔合,加大了分子间缔合的潜能,在浓度较高时易形成密实的单分子

胶束;若疏水基团是通过酯基间隔与大分子主链相连,则在较稀的情况下,溶液可能发生分子间缔合,形成多个大分子胶束聚集体。不同疏水基团的聚丙烯酰胺溶液的流变行为,由于疏水基团的改性,在CAC以上,大分子由于交连溶液表现为粘弹性,不管是对改性均聚物还是共聚物,储存模量增加。疏水基团在大分子中的序列分布是影响聚合物在溶液中发生分子间缔合或分子内缔合的又一个重要因素,微嵌段结构较无规结构具有更强的分子间缔合作用,嵌段长度增加,分子间缔合能力增强,溶液粘度增加。

5. 醋酸和尿素的影响

醋酸的作用是用来调节反应槽内的酸碱度,使其呈弱碱性,有利于丙烯酰胺的聚合。在搅拌过程中要随时监测槽内pH值,不断调节,使其控制在7-8之间;尿素是用来调节成品的溶解度。当原料的质量较差时,成品不易溶解,严重影响分子量的测定和使用效果。适当的增加尿索的使用量,可以提高产品的溶解度,也加快了溶解时间,不仅提高了产品在实际使用中的有效使用量,也为客户节约了宝贵的时间,提高了工作效率。

6. 聚丙烯酰胺分子置、阴离子度等对絮凝效果的影响

以聚丙烯酰胺对煤泥水的絮凝效果为例。

聚丙烯酰胺分子量、阴离子度等对絮凝效果的影响

在合成非离子型聚丙烯酰胺时,控制条件合成了不同分子量的聚丙烯酰胺,其分子量分别为400万、600万、800万、1000万、1200万。

非离子型聚丙烯酰胺的絮凝效果(透光率)与其分子量有关,随分子量增加,对煤泥水的絮凝效果渐好。这是由于聚丙烯酰胺的酰胺基(一C0NH2)与煤泥粒子亲和、吸附形成氢键,同时高分子链在被吸附的粒子间形成桥联,因而非离子型聚丙烯酰胺的絮凝效果主要取决于聚丙烯酰胺的分子量。但由于聚丙烯酰胺的溶解性随分子量的增加而降低,当分子量大于600万后,絮凝效果增加趋缓,大于800万以后增加不明显。一般认为,用于煤泥水处理的聚丙烯酰胺絮凝剂,其分子量为800万左右比较合适。

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