Quy trình sản xuất và phân loại Polyacrylamide (PAM)
I. Trùng hợp dung dịch nước
Ưu điểm: Chi phí thấp, thiết bị đơn giản, độ an toàn cao, khả năng đạt khối lượng phân tử rất cao; thích hợp cho sản xuất quy mô lớn bột khô đóng bao 25kg.
1. Chuẩn bị và tinh chế thành phần: Nước khử ion được trộn với acrylamide tinh khiết (AM). Đối với PAM anion, axit acrylic (AA) được thêm vào; đối với PAM cation, các monome cation như DMC hoặc DAC được thêm vào. Độ pH được điều chỉnh và khí nitơ được đưa vào để loại bỏ oxy (vì oxy ức chế quá trình trùng hợp).
2. Khởi đầu và trùng hợp: Một hệ thống khởi đầu oxi hóa khử được thêm vào (phổ biến nhất là ammonium Persulfate kết hợp với natri bisulfite, thường được bổ sung chất khởi đầu azo). Nhiệt độ được duy trì trong khoảng 20–50 độ và quá trình trùng hợp đoạn nhiệt diễn ra trong 2–6 giờ, tạo thành khối gel rắn, đàn hồi.
- PAM không ion: Được sản xuất thông qua quá trình đồng trùng hợp của AM.
- PAM anion (APAM) – Hai phương pháp:
① Đồng nhất hóa sau đó là thủy phân (phương pháp chủ đạo): Đầu tiên tạo ra khối gel không ion, sau đó thủy phân bằng cách đun nóng với NaOH để tạo ra các nhóm cacboxyl. Mức độ thủy phân có thể được điều chỉnh và phương pháp này mang lại trọng lượng phân tử cao hơn (thường được sử dụng cho APAM có trọng lượng phân tử cao trong các ứng dụng mỏ dầu).
② Đồng trùng hợp-thủy phân: AM và axit acrylic được trùng hợp với nhau; quá trình này đơn giản hơn, mặc dù trọng lượng phân tử thu được thấp hơn một chút.
- Cationic PAM (CPAM): Được sản xuất bằng phản ứng đồng trùng hợp trực tiếp giữa AM và monome cation. Loại này không thể thủy phân bằng kiềm mạnh; mức độ ion được kiểm soát bởi tỷ lệ monome và chi phí sản xuất cao hơn.
3. Tạo hạt: Khối gel được cắt hoặc băm nhỏ thành các hạt gel nhỏ hơn.
4. Sấy bằng không khí nóng: Các hạt được sấy khô ở nhiệt độ 80–120 độ đến độ ẩm khoảng<10%. The temperature must be carefully controlled; excessive heat can cause molecular weight degradation or cross-linking, rendering the polymer insoluble.
5. Nghiền và sàng: Vật liệu được nghiền thành bột và sàng (thường là 80–120 lưới).
6. Kiểm tra chất lượng (trọng lượng phân tử, độ ion, tốc độ hòa tan, hàm lượng acrylamide dư) và Bao bì.
II. Phản ứng trùng hợp nhũ tương nghịch đảo (PAM nhũ tương, sản phẩm lỏng)
Hệ thống nước trong dầu (W/O): Dung dịch nước của AM đóng vai trò là pha phân tán, trong khi dầu hỏa hoặc hydrocarbon tương tự đóng vai trò là pha liên tục. Dầu trắng đóng vai trò là pha dầu liên tục; một chất nhũ hóa được thêm vào để phân tán chất này thành các giọt siêu nhỏ, sau đó được polyme hóa.
III. Phản ứng trùng hợp huyền phù pha nghịch
Các giọt monome lơ lửng và trùng hợp trong dung môi hữu cơ, thu được polyacrylamide (PAM) trực tiếp ở dạng hạt (hạt giống ngọc trai).
IV. Phản ứng trùng hợp phân tán (Phương pháp mới hơn)
Quá trình phân tán dựa trên nước tránh sử dụng một lượng lớn dung môi hữu cơ. Sản phẩm thu được là chất phân tán gốc nước; nó hòa tan nhanh chóng và chủ yếu được sử dụng trong sản xuất giấy cao cấp và làm chất phụ gia cho lớp phủ. Năng lực sản xuất tương đối hạn chế.
Bốn loại chính
APAM (PAM anion)
Thích hợp cho nước thải có chứa chất rắn lơ lửng vô cơ - chẳng hạn như nước thải từ quá trình rửa than, chế biến khoáng sản, nhà máy cát và sỏi, cơ sở mạ điện, nhà máy thép và xử lý nước (làm trong). Nó hiệu quả nhất trong điều kiện pH kiềm và là lựa chọn hợp lý nhất.
2. CPAM (PAM cation)
Chủ yếu được sử dụng để khử nước bùn (bao gồm bùn từ nước thải đô thị, lò mổ, chế biến thực phẩm và sản xuất giấy) và xử lý nước thải giàu hữu cơ. Nó được phân loại theo mức độ ion (từ 10 đến 60) và là loại đắt nhất.
3. NPAM (PAM không ion)
Được sử dụng cho hệ thống nước có tính axit, kiểm soát biên dạng trong giếng dầu, giữ ẩm cho đất và định cỡ vải.
4. PAM lưỡng tính
Được sử dụng cho nước thải phức tạp có đặc điểm là có sự biến động đáng kể về chất lượng nước; loại này ít được sử dụng hơn.
