Isang Komprehensibong Gabay sa Polyacrylamide: Ang Kamangha-manghang mga Lihim at Malawak na Aplikasyon ng "All-Industry Additive"

Isang Komprehensibong Gabay sa Polyacrylamide: Ang Kamangha-manghang mga Lihim at Malawak na Aplikasyon ng "All-Industry Additive"

08-07-2025

I. Ano ang Polyacrylamide?

Ang polyacrylamide (PAM), sa chemically speaking, ay isang linear polymer na nalulusaw sa tubig na nabuo ng free radical-initiated polymerization ng acrylamide (AM) monomers, na may molekular na formula (C₃H₅NO)n. Lumilitaw ito bilang isang matigas na malasalamin na solid sa temperatura ng silid, ngunit sa mga praktikal na aplikasyon, madalas natin itong makatagpo sa mga anyo tulad ng mga colloidal na likido, latex, puting pulbos, translucent na kuwintas, at mga natuklap.

Ang polyacrylamide ay may dalawang mahalagang structural parameter: molekular na timbang at ionic na ari-arian. Batay sa timbang ng molekular, maaari itong nahahati sa mababang timbang ng molekular, katamtamang timbang ng molekular, mataas na timbang ng molekular, at napakataas na timbang ng molekular. Ayon sa pag-aari ng ionic, iyon ay, ang mga katangian ng ionization sa may tubig na solusyon, maaari itong maiuri sa mga non-ionic, anionic, cationic, at amphoteric na mga uri ng ionic. Ang iba't ibang uri ng polyacrylamide ay nagpapakita ng mga natatanging katangian dahil sa mga pagkakaiba sa istruktura, kaya umaangkop sa iba't ibang mga sitwasyon ng aplikasyon.

II. Mga Katangian ng Polyacrylamide

(I) Mga Natatanging Pisikal na Katangian

Solubility: Maaari itong matunaw sa tubig sa anumang proporsyon, na bumubuo ng isang pare-pareho at transparent na may tubig na solusyon. Ginagawa nitong lubos na maginhawa ang property na ito sa maraming senaryo na nangangailangan ng paghahalo sa tubig. Gayunpaman, pagkatapos ng pangmatagalang imbakan, ang lagkit ng solusyon ay bababa dahil sa mabagal na pagkasira ng polimer, lalo na kapag ang mga kondisyon ng imbakan at transportasyon ay hindi maganda.

Lagkit: Ang lagkit ng polyacrylamide aqueous solution ay malapit na nauugnay sa konsentrasyon; habang tumataas ang konsentrasyon, tumataas ang lagkit nang naaayon. Bukod dito, sa parehong konsentrasyon, ang lagkit ng mataas na molekular na timbang na polyacrylamide na solusyon ay medyo mas mataas. Samantala, ang halaga ng pH ng solusyon ay nakakaapekto rin sa lagkit. Sa mataas na pH na solusyon, dahil sa hydrolysis, ang mga carboxylate anion ay nabuo sa mga molekula, at ang mga molecular chain ay umaabot dahil sa electrostatic repulsion, at sa gayon ay tumataas ang lagkit ng solusyon.

Flocculation: Ang polyacrylamide na may mataas na molecular weight ay may mahusay na pagganap ng flocculation. Ang mga molecular chain nito ay maaaring matalinong bumuo ng "bridges" sa pagitan ng mga adsorbed na particle, na nagkokonekta ng ilan o kahit dose-dosenang mga particle nang magkasama, na nagsusulong ng mabilis na pagbuo ng mga floc at lubos na pinabilis ang sedimentation rate ng mga particle. Ang mga singil na dala sa mga molecular chain ay maaaring magbigay ng electrostatic attraction sa mga particle, at ang haba ng mga molecule ay nagbibigay ng mahusay na adsorption performance at binding sites na may hydrogen bonds. Ang mga salik na ito ay nagtutulungan upang higit pang ma-optimize ang epekto ng flocculation.

(II) Mga Rich Chemical Properties

Hydrolysis Reaction: Ang polyacrylamide ay maaaring ma-convert sa isang polymer na naglalaman ng mga carboxyl group sa pamamagitan ng hydrolysis ng amide group, at ang produkto ay tinatawag na partially hydrolyzed polyacrylamide. Sa acidic na kondisyon, kahit na ang hydrolysis reaksyon ay pinahusay ng acid, ang rate ay mas mabagal kaysa sa alkaline hydrolysis at karaniwang nangangailangan ng mas mataas na temperatura.

Hydroxymethylation Reaction: Maaari itong tumugon sa formaldehyde upang bumuo ng hydroxymethylated polyacrylamide. Ang reaksyong ito ay maaaring magpatuloy sa ilalim ng parehong acidic at alkaline na kondisyon, ngunit ang rate ng reaksyon ay mas mabilis sa ilalim ng alkaline na kondisyon. Sa acidic na mga kondisyon, dahil ang formaldehyde ay kadalasang umiiral sa isang chain form, ang epektibong konsentrasyon ay bumababa, na nagreresulta sa isang mas mabagal na rate ng reaksyon.

Sulfomethylation Reaction: Ang reaksyong ito ay isinasagawa sa ilalim ng alkaline na kondisyon at may dalawang paraan ng pagpapakain. Ang isa ay ang polyacrylamide ay direktang tumutugon sa sodium bisulfite at formaldehyde sa ilalim ng alkaline na kondisyon upang makabuo ng anionic derivative - sulfomethylated polyacrylamide; ang isa pa ay ang sodium bisulfite ay unang idinagdag sa methylated polyacrylamide solution, at ang sulfomethylated polyacrylamide ay nakuha pagkatapos ng pangalawang reaksyon. Ang reaksyong ito ay lubhang sensitibo sa halaga ng pH. Kapag ang pH value ay mas mababa sa 10, ang reaksyon ay napakabagal sa 70°C; kapag ang halaga ng pH ay higit sa 10, ang rate ng reaksyon ay tumataas nang malaki.

Aminomethylation Reaction: Kilala rin bilang reaksyon ng Mannich, ang polyacrylamide, dimethylamine, at formaldehyde ay maaaring makabuo ng dimethylamine - N - methylpropenyl o-phenylenediamine polymer sa pamamagitan ng reaksyong ito. Ito ay isang karaniwang paraan para sa paghahanda ng cationic polyacrylamide, at ang nagreresultang produkto, dahil sa aktibong mga side chain ng grupo sa molecular chain, ay maaaring mapabuti ang clarification rate ng wastewater kapag ginamit bilang flocculant.

Hofmann Degradation Reaction: Ang polyacrylamide ay maaaring tumugon sa mga hypohalite tulad ng sodium hypochlorite o sodium hypobromite sa ilalim ng alkaline na mga kondisyon upang makabuo ng cationic polyvinylamine.

Crosslinking Reaction: Ang may tubig na solusyon ng polyacrylamide ay bubuo ng hindi matutunaw na crosslinked polyacrylamide gel kapag pinainit sa ilalim ng acidic na mga kondisyon. Bilang karagdagan, maaari rin itong sumailalim sa mga reaksyon ng crosslinking na may glyoxal, urea-formaldehyde resin, melamine resin, phenolic resin, atbp. Ang may tubig na solusyon ng hydrolyzed polyacrylamide at acrylamide copolymer ay maaari ding sumailalim sa mga reaksyon ng crosslinking na may polynuclear hydroxyl bridged ions na nabuo ng mga high metal ions, chromium saltconium, tulad ng aluminum. manganese salts, at titanium salts upang bumuo ng mga gel.

III. Mga Paraan ng Paghahanda ng Polyacrylamide

(I) Polimerisasyon ng Aqueous Solution

Ito ang pinakalumang paraan para sa paggawa ng polyacrylamide, na may mga pakinabang ng ligtas na produksyon at ekonomiya, at isang mahalagang ruta ng produksyon para sa polyacrylamide. Sa pamamagitan ng pagbabago ng mga kondisyon ng reaksyon tulad ng sistema ng initiator, medium na halaga ng pH, uri at dosis ng mga additives, solvent, at temperatura ng polymerization, ang impluwensya sa mga katangian ng reaksyon ng polymerization at mga katangian ng produkto ay maaaring tuklasin. Gayunpaman, dahil sa paggamit ng tubig bilang isang solvent, ang impurity content sa system ay mababa, ang chain transfer constant ng monomers sa aqueous solution ay mababa, at limitado sa pamamagitan ng mga kondisyon ng proseso, ang solid content ng polymerization products sa aqueous solution ay mababa, at ang imidization reaction ay madaling mangyari upang makabuo ng mga gel, na nagpapahirap sa pagkuha ng mataas na kamag-anak na molekular na timbang polyacrylamide.

(II) Polimerisasyon ng Pag-ulan

Kapag ang nagreresultang polimer ay hindi matunaw sa mga solvent tulad ng acetone at ethanol, ang polimer ay patuloy na mamuo mula sa solusyon habang nagpapatuloy ang reaksyon, kaya ang pangalan ng pamamaraang ito ng polimerisasyon. Ang polyacrylamide na inihanda ng pamamaraang ito ay may medyo mataas na molekular na timbang at mahusay na pagkakapareho.

(III) Dispersion Polymerization

Ang dispersion polymerization ay isang uri ng free radical polymerization, na may kinetic behavior na katulad ng bulk polymerization, at maaaring ituring bilang isang espesyal na uri ng precipitation polymerization. Ang prinsipyo nito ay upang ikalat ang mga monomer sa tubig upang bumuo ng isang may tubig na solusyon ng isang tiyak na konsentrasyon, at pagkatapos ay magdagdag ng isang initiator para sa polimerisasyon. Sa panahon ng proseso ng polimerisasyon, ang mga prepolymerized na monomer at initiator ay natutunaw sa medium ng reaksyon upang bumuo ng isang homogenous na sistema; ang nabuong polimer ay namuo dahil hindi ito madaling natutunaw sa medium ng reaksyon, at ang namuo na polimer ay nagsasama-sama sa isa't isa, at sa ilalim ng pagkilos ng isang stabilizer, stably na sinuspinde sa solusyon sa reaksyon sa anyo ng mga pinong particle, na bumubuo ng isang heterogenous dispersion. Ang dispersion polymerization system na ito ay may mataas na solid content, mababang lagkit, at magandang shear stability.

IV. Mga Larangan ng Application ng Polyacrylamide

(I) Larangan ng Paggamot ng Tubig

Raw Water Treatment: Sa proseso ng raw water treatment, ang polyacrylamide ay ginagamit kasabay ng activated carbon at iba pang mga substance upang mag-coagulate at linawin ang mga nasuspinde na particle sa domestic water. Kung ikukumpara sa mga inorganic na flocculant, ang paggamit ng organic flocculant polyacrylamide ay maaaring mapabuti ang kapasidad ng paglilinis ng tubig ng higit sa 20% kahit na hindi binabago ang tangke ng sedimentation.

Wastewater Treatment: Ang polyacrylamide ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa wastewater treatment. Hindi lamang nito mapapalaki ang rate ng muling paggamit ng pag-recycle ng tubig ngunit magagamit din ito bilang ahente ng pag-dewatering ng putik. Bukod dito, kapag ginamit kasabay ng mga inorganic na flocculant, maaari itong makabuluhang mapabuti ang kalidad ng tubig at bawasan ang dosis ng mga flocculant. Kasabay nito, ang mga floc na nabuo ng polyacrylamide ay may mataas na lakas at mahusay na pagganap ng sedimentation, na maaaring epektibong mapabuti ang bilis ng paghihiwalay ng solid-liquid at mapadali ang pag-dewater ng putik.

Pang-industriya na Paggamot ng Tubig: Sa pang-industriya na paggamot ng tubig, ang polyacrylamide ay isang mahalagang ahente ng formula. Ang paggamit nito ay maaaring lubos na mabawasan ang dosis ng mga inorganic na flocculant, maiwasan ang pagtitiwalag ng mga inorganic na sangkap sa ibabaw ng kagamitan, sa gayon ay nagpapabagal sa kaagnasan at scaling ng kagamitan. Iniulat na 37% ng kabuuang kabuuang output ng polyacrylamide ay ginagamit para sa wastewater treatment, at ang kahalagahan nito sa larangan ng water treatment ay maliwanag.

(II) Larangan ng Pagkuha ng Langis

Ang polyacrylamide ay isang versatile oilfield chemical treatment agent, na malawakang ginagamit sa maraming operasyon ng oil extraction tulad ng pagbabarena, pagsemento ng balon, pagkumpleto, workover, fracturing, acidizing, water injection, water plugging at profile control, at tertiary oil recovery, lalo na sa drilling, water plugging at profile control, at tertiary oil recovery. Ang may tubig na solusyon nito ay may mataas na lagkit at mahusay na pampalapot, flocculation, at rheological adjustment effect. Sa gitna at mas huling mga yugto ng pagkuha ng langis, upang mapabuti ang pagbawi ng langis, pangunahing itinataguyod ng Tsina ang polymer flooding at ASP (alkaline-surfactant-polymer) na mga teknolohiya sa pagbaha. Sa pamamagitan ng pag-iniksyon ng polyacrylamide na may tubig na solusyon, ang ratio ng daloy ng langis-tubig ay maaaring mapabuti, at ang nilalaman ng langis na krudo sa ginawang likido ay maaaring tumaas. Ang pagdaragdag ng polyacrylamide sa tertiary oil recovery ay maaaring mapahusay ang oil displacement capacity, maiwasan ang breakthrough ng oil layer, at sa gayon ay mapabuti ang recovery rate ng oil reservoir. Ang industriya ng petrolyo ng China ay ang pinakamalaking gumagamit ng polyacrylamide.

(III) Larangan ng Paggawa ng Papel

Sa larangan ng paggawa ng papel, ang polyacrylamide ay malawakang ginagamit bilang isang tulong sa pagpapanatili, tulong sa pagpapatuyo, at ahente ng pagkakapareho. Mapapabuti nito ang kalidad ng papel, mapahusay ang pagganap ng pag-dewater ng pulp, pataasin ang rate ng pagpapanatili ng mga pinong hibla at tagapuno, at bawasan ang pagkonsumo ng mga hilaw na materyales at polusyon sa kapaligiran. Bilang isang dispersant, maaari din itong mapabuti ang pagkakapareho ng papel. Sa partikular, ang aplikasyon ng polyacrylamide sa industriya ng paggawa ng papel ay pangunahing makikita sa dalawang aspeto: ang isa ay upang mapabuti ang rate ng pagpapanatili ng mga filler, pigment, atbp., na binabawasan ang pagkawala ng mga hilaw na materyales at polusyon sa kapaligiran; ang isa ay upang mapahusay ang lakas ng papel, kabilang ang tuyo na lakas at basang lakas. Kasabay nito, ang paggamit ng polyacrylamide ay maaari ring mapabuti ang paglaban ng luha at porosity ng papel, mapahusay ang pagganap ng visual at pag-print ng papel, at ginagamit din ito sa papel ng packaging ng pagkain at tsaa.

(IV) Iba pang mga Larangan

Industriya ng Tela: Ang polyacrylamide ay maaaring gamitin bilang isang textile sizing agent, na may matatag na pagganap ng sizing, mas kaunting pagkawala ng sukat, na maaaring epektibong mabawasan ang rate ng pagkasira ng mga tela at gawing makinis ang ibabaw ng tela.

Mga Medikal na Materyal: Maaaring gamitin ang polyacrylamide gel para gumawa ng mga non-prothrombin granulating agent, surgical supply, raw materials para sa contact lens, outer coating materials para sa microcapsules, atbp., at maaari ding gawing de-kalidad na hemostatic plug, pambabaeng sanitary napkin, at baby diaper. Ang polyacrylamide na may naaangkop na laki ng butil ay maaaring gamitin bilang chromatographic packing para sa paghihiwalay, desalination, konsentrasyon ng mga protina at iba pang mga sangkap.

Industriya ng Pagkain: Sa paggawa ng asukal sa tubo at asukal sa beet, maaaring gamitin ang polyacrylamide para sa paglilinaw ng juice at pagkuha ng syrup flotation. Ito ay ginagamit din sa flocculation at paglilinaw ng enzyme paghahanda fermentation sabaw at pagbawi ng feed protina, at ang nakuhang protina powder ay walang masamang epekto sa survival rate, pagtaas ng timbang, at produksyon ng itlog ng mga manok.

Industriya ng Konstruksyon: Ang polyacrylamide ay maaaring gumanap ng isang papel sa pag-plug ng tubig ng mga civil grouting na materyales, pagpapabuti ng kalidad ng semento sa industriya ng mga materyales sa gusali, mga construction adhesive, joint repair, at water plugging agent.

Pagpapaganda ng Lupa: Maaaring pahusayin ng polyacrylamide ang kakayahan ng lupa na labanan ang pagguho ng hangin at pagguho ng tubig, at may partikular na halaga ng aplikasyon sa pagpapabuti ng lupa. Bilang karagdagan, ginagamit din ito sa mga materyales na sumisipsip ng tubig sa mga lampin ng sanggol.


Kunin ang pinakabagong presyo? Tumugon kami sa lalong madaling panahon (sa loob ng 12 oras)

Patakaran sa privacy