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目前,國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺的生產(chǎn)與國(guó)外先進(jìn)水平相比還存在一定差別,為此,還需要改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝,提高技術(shù)水平,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量,使產(chǎn)品系列化。與國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺主要用于采油不同,國(guó)外聚丙烯酰胺的主要消費(fèi)領(lǐng)域是水處理和造紙行業(yè)
聚丙烯酰胺(英文縮寫(xiě):PAM)應(yīng)用范圍非常廣泛,具有“百業(yè)助劑”、“工業(yè)味精”之稱(chēng),應(yīng)用范圍非常廣泛 。聚丙烯酰胺的用途在這里不作過(guò)多闡述,今天主要談?wù)勀壳熬郾0吩趪?guó)內(nèi)與國(guó)際上的主要應(yīng)用領(lǐng)域,就目前而言,中國(guó)已成為聚丙烯酰胺大生產(chǎn)制造國(guó)和大消費(fèi)使用國(guó),國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺制造行業(yè)的集中度很高,行業(yè)前5家企業(yè)產(chǎn)能占總產(chǎn)能的54%左右,就行業(yè)集中度較高而言,對(duì)那些龍頭公司較為有利,能夠保證議價(jià)能力,維持較高的毛利水平。建議攪拌器60—200轉(zhuǎn)/min,否則會(huì)導(dǎo)致聚合物降解,影響使用效果。在國(guó)內(nèi),聚丙烯酰胺主要用于三次采油.
與國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺主要用于采油不同,國(guó)外聚丙烯酰胺的主要消費(fèi)領(lǐng)域是水處理和造紙行業(yè), 其用量占80%以上。水處理是聚丙烯酰胺的消費(fèi)市場(chǎng), 約占總消費(fèi)量的67%。
國(guó)內(nèi)城市污水處理率雖然逐年提高,但與發(fā)達(dá)國(guó)家近100%的污水處理率相比還有相當(dāng)大的差距。我國(guó)污水處理廠僅普及到縣城,且縣城覆蓋率僅32%,另外還有17,000多個(gè)建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施基本空白,未來(lái)城市污水處理市場(chǎng)的空間巨大。此外,聚丙烯酰胺作為標(biāo)準(zhǔn)造紙助劑,在造紙市場(chǎng)也有較大的用量。我國(guó)作為全球第二大紙及紙制品生產(chǎn)國(guó),08年聚丙烯酰胺在造紙上的應(yīng)用量為5.5萬(wàn)噸。沼渣是由部分未分解的原料和新生的微生物菌啼組成,分為三部分:一是有機(jī)質(zhì)30—50%,,腐植酸10—20%,對(duì)改良土壤起重要作用,二是氮磷鉀等元素,滿足生物的生長(zhǎng)需要,三是未腐熟原料,施入農(nóng)田繼續(xù)發(fā)酵,釋放肥效。水處理和造紙行業(yè)成目前乃至未來(lái)重點(diǎn)開(kāi)拓的市場(chǎng)。
目前,國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺的生產(chǎn)與國(guó)外先進(jìn)水平相比還存在一定差別,為此,還需要改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝,提高技術(shù)水平,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量,使產(chǎn)品系列化。
聚丙烯酰胺分子式為[C3H5ON]n,具有很強(qiáng)的絮凝作用。聚丙烯酰胺與水接觸時(shí),疏水基由于疏水作用轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè),形成不溶于水的粒狀結(jié)構(gòu),親水基團(tuán)通過(guò)氫鍵與水分子結(jié)合形成水合水。聚丙烯酰胺分子結(jié)構(gòu)中三維網(wǎng)絡(luò)上-COOH基團(tuán)遇水發(fā)生解離,產(chǎn)生-COO-和H 離子,由于高分子鏈上的-COO-不能向水中擴(kuò)散,則網(wǎng)絡(luò)中的H 濃度高于水中的H 濃度,產(chǎn)生了濃度差,使高分子聚合物網(wǎng)絡(luò)外 部的水向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部滲透,以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外H 濃度的平衡,因此網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)外產(chǎn)生了滲透壓,水分子便在滲透壓的作用下向網(wǎng)內(nèi)滲透形成了網(wǎng)孔水。這種網(wǎng)孔水是被高分子網(wǎng)空 間所束縛的自由水,但這種被束縛的水分子仍具有普通水的理化性質(zhì),只是水分子的運(yùn)動(dòng)受到限制。施用聚丙烯酰胺, 在土壤中形成很多的“小水庫(kù)”,當(dāng)遇到干旱時(shí),“小水庫(kù)”因滲透壓的作用而緩慢釋放水分供作物吸收利用,從而有效防止水分流失和無(wú)效蒸發(fā),達(dá)到抗旱保墑。聚丙烯酰胺分子在土壤中遇水溶解時(shí),分子與土壤顆粒相互作用,對(duì)土壤團(tuán)聚 體的形成起到了一定促進(jìn)作用,促使土壤的沉降系數(shù)、結(jié)構(gòu) 系數(shù)和各級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體總量明顯提高,并增加土壤水分入 滲率,阻礙土壤結(jié)皮的形成,減少地表徑流,為作物增產(chǎn)提供條件。在目前的水驅(qū)條件下,石油的采收率僅為35%~45%,也就是說(shuō),水驅(qū)結(jié)束后尚有大部分油殘留在地下。聚丙烯酰胺能減少0.1mm粒徑 的顆粒51.3%~62.5%。通過(guò)多次試驗(yàn)摸索, 選定的操作程序?yàn)? 取含水97%~98%污泥一定容積置燒杯中,如需調(diào)PH值時(shí)先調(diào)至所需的pH值, 將攪拌漿伸至泥中, 如系二次加藥式, 先開(kāi)攪拌器控制速度在40轉(zhuǎn)/分左右, 加入陽(yáng)離子聚丙烯酰胺, 混均后, 攪拌速度降至20轉(zhuǎn)/分左右, 然后加入陰離子聚丙烯酰胺并計(jì)時(shí)間2分鐘停止攪拌, 做顆粒對(duì)比。如果是混合加藥或只加一種藥劑, 那么只慢速(200轉(zhuǎn)/分)攪拌2分鐘即可?,F(xiàn)將部分結(jié)果列于表3 。膠體的每個(gè)顆粒表面都帶有負(fù)電荷,互相之間就像同性磁極一樣排斥,無(wú)法形成大的顆粒,即絮凝物,不容易沉降。
從試驗(yàn)結(jié)果可看出污泥的PH值對(duì)造粒效果影響比較顯著, 而且不同的藥劑有其不同的適宜的PH范圍。如季陽(yáng)與弱陰搭配使用,在PH值7.5以上可造出較好的顆粒。而陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的與陰離子聚丙烯酰胺的搭配, 用在PH值6.5以下為好如圖15所示: