Tipi di PAM
Poliacrilammide cationica (CPAM): un composto polimerico lineare. Grazie ai suoi vari gruppi attivi, può formare legami idrogeno con molte sostanze attraverso affinità e adsorbimento. Principalmente floccula colloidi caricati negativamente.
Poliacrilammide anionico (APAM): un polimero solubile in acqua-, utilizzato principalmente per la flocculazione e la sedimentazione in vari trattamenti delle acque reflue industriali, come le acque reflue provenienti da acciaierie, impianti galvanici, impianti metallurgici e impianti di lavaggio del carbone, nonché disidratazione dei fanghi. Può essere utilizzato anche per la chiarificazione e la purificazione dell'acqua potabile. Poiché la sua catena molecolare contiene un certo numero di gruppi polari, può adsorbire particelle solide sospese nell'acqua, collegando le particelle o neutralizzando le loro cariche per formare grandi fiocchi. Pertanto, può accelerare la sedimentazione delle particelle in sospensione, accelerando notevolmente la chiarificazione della soluzione e favorendo la filtrazione.
Poliacrilammide non ionico (NPAM): è un polimero o polielettrolita ad alto-peso molecolare-. La sua catena molecolare contiene una certa quantità di gruppi polari che possono adsorbire particelle solide sospese nell'acqua, collegando le particelle per formare grandi fiocchi. Accelera la sedimentazione delle particelle in sospensione, accelerando notevolmente la chiarificazione della soluzione e favorendo la filtrazione. A causa della presenza di gruppi ammidici o ionici nella sua catena molecolare, la sua caratteristica significativa è l'elevata idrofilia, che gli consente di dissolversi in acqua in varie proporzioni. Questo tipo di soluzione acquosa di poliacrilammide ha una buona tolleranza agli elettroliti, come cloruro di ammonio e solfato di sodio, ed è anche compatibile con i tensioattivi.
Indicatori tecnici del PAM
Gli indicatori tecnici della poliacrilammide comprendono generalmente il peso molecolare, il grado di idrolisi, il grado di ionizzazione, la viscosità e il contenuto di monomero residuo. Pertanto, la qualità del PAM può essere giudicata anche da questi indicatori.
1. Peso molecolare
Il PAM ha un peso molecolare molto elevato e questo è aumentato notevolmente negli ultimi anni. Il PAM utilizzato negli anni '70 aveva generalmente un peso molecolare di diversi milioni; dagli anni '80, la maggior parte dei PAM ad alta-efficienza ha un peso molecolare superiore a 15 milioni, e alcuni raggiungono i 20 milioni. Ciascuna molecola PAM è polimerizzata da più di 100.000 molecole di acrilammide o acrilato di sodio (l'acrilammide ha un peso molecolare di 71 e il PAM contenente 100.000 monomeri ha un peso molecolare di 7,1 milioni).
In generale, il PAM a peso molecolare più elevato presenta prestazioni di flocculazione migliori. L'acrilammide ha un peso molecolare di 71, mentre il PAM contenente 100.000 monomeri ha un peso molecolare di 7,1 milioni. La poliacrilammide e i suoi derivati hanno pesi molecolari che vanno da centinaia di migliaia a oltre dieci milioni e possono essere classificati in base al peso molecolare come a basso peso molecolare (inferiore a 1 milione), a peso molecolare medio (da 1 milione a 10 milioni), ad alto peso molecolare (da 10 milioni a 15 milioni) e a peso molecolare ultra-alto (superiore a 15 milioni).
Il peso molecolare dei composti organici ad alto peso molecolare non è completamente uniforme, anche all'interno dello stesso prodotto; il peso molecolare nominale è il suo valore medio.
2. Grado di idrolisi e grado di ionizzazione
Il grado di ionizzazione del PAM incide notevolmente sulle sue prestazioni, ma il suo valore ottimale dipende dalla tipologia e dalle proprietà del materiale da trattare; condizioni diverse daranno come risultato valori ottimali diversi. Se il materiale da lavorare ha un'elevata forza ionica (contenente una grande quantità di materia inorganica), il PAM utilizzato dovrebbe avere un grado di ionizzazione più elevato e viceversa. Generalmente, il grado di anionizzazione è chiamato grado di idrolisi. Il grado di ionizzazione di solito si riferisce specificamente ai cationi.
Grado di ionizzazione=n/(m+n)*100%
Il PAM prodotto inizialmente era polimerizzato da un singolo monomero, la poliacrilammide, e originariamente non conteneva gruppi -COONa. Prima dell'uso, era necessario riscaldarlo con NaOH per idrolizzare alcuni dei gruppi -CONH2 in -COONa, come mostrato nella seguente reazione:
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
Durante il processo di idrolisi viene rilasciato gas di ammoniaca. La proporzione dei gruppi ammidici idrolizzati nel PAM è chiamata grado di idrolisi, che è il grado di anionizzazione. Questo tipo di PAM era scomodo da usare e aveva scarse prestazioni (l'idrolisi termica causava inevitabilmente una diminuzione significativa del peso molecolare e delle prestazioni del PAM) ed è stato utilizzato raramente dagli anni '80.
I PAM prodotti modernamente sono disponibili in vari prodotti con diversi gradi di anionizzazione. Gli utenti possono scegliere il tipo appropriato in base alle proprie esigenze e attraverso test effettivi. Non è necessaria alcuna ulteriore idrolisi; può essere utilizzato direttamente dopo la dissoluzione.
Tuttavia, per abitudine, alcuni chiamano ancora idrolisi il processo di dissoluzione dei flocculanti. Va notato che l'idrolisi significa decomposizione con acqua, una reazione chimica, e l'idrolisi del PAM rilascia gas di ammoniaca; mentre la dissoluzione è semplicemente un processo fisico senza una reazione chimica. I due sono fondamentalmente diversi e non devono essere confusi.
3. Contenuto residuo di monomero
Il contenuto di monomero residuo di PAM si riferisce alla quantità di monomero di acrilammide che non ha reagito completamente durante la polimerizzazione dell'acrilammide in poliacrilammide e che alla fine rimane nel prodotto di poliacrilammide. È un parametro importante per valutarne l'idoneità per l'industria alimentare. La poliacrilammide non è-tossica, ma l'acrilammide presenta un certo grado di tossicità.
Nella poliacrilammide di tipo industriale-rimangono inevitabilmente tracce di monomero di acrilammide non polimerizzato. Pertanto, il contenuto di monomero residuo nei prodotti PAM deve essere rigorosamente controllato. Le normative internazionali stabiliscono che il contenuto di monomero residuo nel PAM utilizzato nell'acqua potabile e nell'industria alimentare non deve superare lo 0,05%. Questo valore per prodotti internazionali ben-noti è inferiore allo 0,03%.
4. Viscosità
Le soluzioni PAM sono molto viscose. Maggiore è il peso molecolare del PAM, maggiore è la viscosità della soluzione. Questo perché le macromolecole PAM sono catene lunghe e sottili, che comportano una significativa resistenza al movimento in soluzione. La viscosità riflette essenzialmente l'entità dell'attrito all'interno di una soluzione, noto anche come coefficiente di attrito interno.
Le soluzioni di vari composti organici ad alto-peso molecolare-hanno generalmente un'elevata viscosità, che aumenta con l'aumentare del peso molecolare. Un metodo per determinare il peso molecolare dei composti organici ad alto-peso molecolare- consiste nel misurare la viscosità di una soluzione di una certa concentrazione in condizioni specifiche, quindi calcolarne il peso molecolare utilizzando una formula specifica; questo è chiamato "viscosità-peso molecolare medio".
Selezione PAM
La poliacrilammide può essere classificata in tipi non-ionici, anionici e cationici in base alle sue proprietà ioniche. In base al peso molecolare, esistono varie specifiche, ionicità, ecc., che portano a molti modelli diversi. Date le complesse specifiche del mercato, selezionare il modello di poliacrilammide ottimale per il proprio sistema di acque reflue è davvero molto difficile. Ecco alcuni suggerimenti per risolvere i problemi comuni nella scelta del poliacrilammide per il trattamento delle acque reflue o dei fanghi.
1. Comprendere la fonte dei fanghi
I fanghi sono un sottoprodotto inevitabile del trattamento delle acque reflue. Innanzitutto, dovremmo comprendere la fonte, le proprietà, la composizione e il contenuto di solidi dei fanghi. In base ai componenti principali i fanghi possono essere suddivisi in fanghi organici e fanghi inorganici.
Generalmente la poliacrilammide cationica viene utilizzata per trattare i fanghi organici, mentre la poliacrilammide anionica viene utilizzata per trattare i fanghi inorganici. La poliacrilammide cationica non è adatta a condizioni altamente alcaline, mentre la poliacrilammide anionica non è adatta a condizioni altamente acide. Un contenuto di solidi più elevato nei fanghi richiede solitamente un dosaggio maggiore di poliacrilammide.
2. Selezione del peso molecolare della poliacrilammide
Il peso molecolare della poliacrilammide si riferisce alla lunghezza della catena molecolare. Il peso molecolare della poliacrilammide varia da 5 milioni a 18 milioni. In generale, maggiore è il peso molecolare del prodotto di poliacrilammide, maggiore è la viscosità. Tuttavia, nella pratica, un peso molecolare più elevato non significa necessariamente prestazioni migliori. Il peso molecolare appropriato deve essere determinato in base al settore applicativo specifico, alla qualità dell'acqua e all'apparecchiatura di trattamento.
La poliacrilammide è un coadiuvante coagulante ad alto-peso molecolare-. I prodotti possono essere classificati in tre categorie in base al loro peso molecolare medio: a basso peso molecolare (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 milioni).
La poliacrilammide viene utilizzata nel trattamento delle acque reflue ed è un polimero organico solubile in acqua-molecolare-ad alto peso-con pesi molecolari che vanno da diversi milioni a decine di milioni. Se utilizzato esclusivamente come coadiuvante coagulante, in genere, maggiore è il peso molecolare, più densi sono i fiocchi e meno sostanze chimiche sono necessarie. Tuttavia, si raccomanda che il peso molecolare della poliacrilammide anionica non superi i 20 milioni.
Per la disidratazione dei fanghi: quando si utilizza un filtropressa a nastro, il peso molecolare generalmente non può essere troppo elevato. Un peso molecolare elevato può intasare il tessuto filtrante, influenzando l'effetto disidratante. Quando si utilizza un filtropressa centrifuga, il requisito del peso molecolare è più elevato perché le filtropresse centrifughe richiedono che i fiocchi siano il più resistenti possibile al taglio-; pertanto, dovrebbe essere selezionato un prodotto con un peso molecolare relativamente elevato.
3. Selezione del grado di ione poliacrilammide
Per la disidratazione dei fanghi, i flocculanti con diversi gradi di ioni possono essere vagliati attraverso piccoli esperimenti per selezionare la poliacrilammide ottimale. In questo modo si ottiene il miglior effetto flocculante riducendo al minimo il dosaggio e risparmiando sui costi. I fattori chiave per la selezione del grado di ioni sono:
(1) Dimensione del fiocco
Fiocchi troppo piccoli influenzeranno la velocità di drenaggio, mentre fiocchi troppo grandi legheranno più acqua, riducendo la secchezza del pannello di fango. La dimensione del fiocco può essere regolata selezionando il peso molecolare della poliacrilammide.
(2) Forza del fiocco (contenuto di umidità)
I fiocchi dovrebbero rimanere stabili e non rompersi sotto lo stress di taglio. Aumentare il peso molecolare della poliacrilammide o selezionare una struttura molecolare adatta aiuta a migliorare la stabilità dei fiocchi.
(3) Miscelazione di poliacrilammide e fanghi
La poliacrilammide deve reagire completamente con i fanghi in un certo punto dell'impianto di disidratazione per ottenere la flocculazione. Pertanto, la viscosità della soluzione di poliacrilammide deve essere adeguata per garantire una miscelazione completa con i fanghi nelle condizioni delle apparecchiature esistenti. La miscelazione uniforme è un fattore chiave per il successo. La viscosità della soluzione di poliacrilammide è correlata al suo peso molecolare e alla sua concentrazione.
(4) Dissoluzione della poliacrilammide
Una buona dissoluzione è essenziale per una flocculazione efficace. Come accennato in precedenza, il processo di dissoluzione della poliacrilammide è essenzialmente il suo processo di maturazione. A volte è necessario accelerare il tasso di dissoluzione; in questo caso si può prendere in considerazione l'aumento della concentrazione della soluzione di poliacrilammide.
Pertanto, la selezione ottimale del prodotto dovrebbe essere determinata attraverso esperimenti in bicchieri di laboratorio. Da quanto sopra si può vedere che la selezione del peso molecolare e della ionicità non è assoluta. È meglio condurre test di selezione e test operativi prima di selezionare il poliacrilammide per ottenere i dati più accurati e garantire il miglior rapporto costo-efficacia-del poliacrilammide selezionato.