Poliakrilamido (PAM) gamybos procesai ir klasifikacija
I. Vandeninio tirpalo polimerizacija
Privalumai: maža kaina, paprasta įranga, didelis saugumas ir galimybė pasiekti labai didelę molekulinę masę; tinka didelio masto 25 kg sausų miltelių, supakuotų į maišus, gamybai.
1. Ingredientų paruošimas ir valymas: Dejonizuotas vanduo sumaišomas su išgrynintu akrilamidu (AM). Anijoniniam PAM pridedama akrilo rūgšties (AA); katijoniniam PAM pridedami katijoniniai monomerai, tokie kaip DMC arba DAC. Sureguliuojamas pH ir azoto dujos įvedamos deguoniui pašalinti (nes deguonis slopina polimerizaciją).
2. Iniciacija ir polimerizacija: pridedama redokso inicijavimo sistema (dažniausiai amonio persulfatas kartu su natrio bisulfitu, dažnai papildomas azoiniciatoriumi). Temperatūra palaikoma 20–50 laipsnių, o adiabatinė polimerizacija vyksta 2–6 valandas, todėl susidaro tvirtas, elastingas gelio blokas.
- Nejoninė PAM: gaminama homopolimerizuojant AM.
- Anijoninis PAM (APAM) – du būdai:
① Homopolimerizacija, po kurios seka hidrolizė (pagrindinis metodas): pirmiausia gaminamas nejoninis gelio blokas, po to hidrolizuojamas kaitinant NaOH, kad būtų įvestos karboksilo grupės. Hidrolizės laipsnį galima reguliuoti ir šis metodas duoda didesnę molekulinę masę (dažniausiai naudojamas didelės molekulinės masės APAM naftos telkiniuose).
② Kopolimerizacija-hidrolizė: AM ir akrilo rūgštis polimerizuojami kartu; šis procesas yra paprastesnis, nors gaunama molekulinė masė yra šiek tiek mažesnė.
- Katijoninis PAM (CPAM): gaminamas tiesiogiai kopolimerizuojant AM ir katijoninius monomerus. Šio tipo negalima atlikti stiprios šarminės hidrolizės; joninis laipsnis reguliuojamas monomerų santykiu, o gamybos savikaina didesnė.
3. Granuliavimas: gelio blokas supjaustomas arba susmulkinamas į mažesnes gelio daleles.
4. Džiovinimas karštu oru: dalelės džiovinamos 80–120 laipsnių temperatūroje iki<10%. The temperature must be carefully controlled; excessive heat can cause molecular weight degradation or cross-linking, rendering the polymer insoluble.
5. Purškimas ir sijojimas: medžiaga sumalama į miltelius ir sijojama (paprastai 80–120 akių).
6. Kokybės tikrinimas (molekulinė masė, joninis laipsnis, tirpimo greitis, likutinis akrilamido kiekis) ir pakavimas.
II. Atvirkštinė emulsinė polimerizacija (emulsija PAM, skystas produktas)
Vanduo aliejuje (W/O) sistema: vandeninis AM tirpalas yra dispersinė fazė, o žibalas ar panašus angliavandenilis veikia kaip ištisinė fazė. Baltasis aliejus tarnauja kaip nuolatinė aliejaus fazė; pridedamas emulsiklis, kuris paskirsto medžiagą į mikrolašelius, kurie vėliau polimerizuojami.
III. Atvirkštinės fazės pakabos polimerizacija
Monomero lašeliai suspenduojami ir polimerizuojami organiniame tirpiklyje, todėl tiesiogiai gaunamas poliakrilamidas (PAM) granulių (perlų pavidalo dalelių) pavidalu.
IV. Dispersinė polimerizacija (naujesnis metodas)
Vandens pagrindu pagamintas dispersijos procesas, kurio metu išvengiama didelio kiekio organinių tirpiklių naudojimo. Gautas produktas yra vandens pagrindu pagaminta dispersija; jis greitai tirpsta ir pirmiausia naudojamas aukštos klasės popieriaus gamyboje ir kaip dangų priedas. Gamybos pajėgumai yra gana riboti.
Keturi pagrindiniai tipai
APAM (anijoninis PAM)
Tinka nuotekoms, kuriose yra neorganinių suspenduotų kietųjų dalelių, pvz., anglies plovimo, mineralų perdirbimo, smėlio ir žvyro gamyklų, galvanizavimo įrenginių, plieno gamyklų ir vandens valymo (skaidrinimo). Jis yra veiksmingiausias šarminėmis pH sąlygomis ir yra pats prieinamiausias pasirinkimas.
2. CPAM (katijoninis PAM)
Pirmiausia naudojamas dumblo nusausinimui (įskaitant dumblą iš komunalinių nuotekų, skerdyklų, maisto perdirbimo ir popieriaus gamybos) ir nuotekoms, kuriose gausu organinių medžiagų, valyti. Jis yra suskirstytas į kategorijas pagal jo joninį laipsnį (svyruoja nuo 10 iki 60) ir yra pats brangiausias tipas.
3. NPAM (nejoninis PAM)
Naudojamas rūgštinio vandens sistemoms, profilių kontrolei naftos gręžiniuose, dirvožemio drėgmės sulaikymui ir tekstilės dydžiavimui.
4. Amfoterinis PAM
Naudojamas sudėtingoms nuotekoms, kurioms būdingi dideli vandens kokybės svyravimai; šis tipas naudojamas rečiau.
