2025-07-01
Полиакриламид (ПАМ) — это линейный водорастворимый полимер с химической формулой (C₃H₅NO)ₙ. Благодаря своей превосходной флокуляции, загущению, снижению сопротивления и химической стабильности он стал «звездным материалом» в областях очистки воды, добычи нефти, производства бумаги, сельского хозяйства и т. д. В этой статье будут всесторонне проанализированы научные тайны полиакриламида с точки зрения классификации, механизма действия, сценариев применения и методов использования .
1.Классификация и характеристики полиакриламида
Полиакриламид можно разделить на четыре категории в зависимости от его ионных свойств:
● Анионный полиакриламид (АПАМ): Молекулярная цепь несет отрицательный заряд и подходит для флокуляции положительно заряженных взвешенных частиц, таких как сточные воды сталелитейных заводов и гальванических сточных вод. Его молекулярный вес обычно составляет от 6 до 25 миллионов, с хорошей растворимостью в воде и высокой эффективностью флокуляции.
● Катионный полиакриламид (CPAM): Молекулярная цепь несет положительный заряд и в основном используется для обезвоживания ила, очистки бытовых сточных вод и очистки органических сточных вод. Его молекулярный вес обычно составляет от 8 до 12 миллионов, и он обладает сильной адсорбционной способностью, особенно подходит для ила, содержащего органические вещества.
● Неионный полиакриламид (NPAM): Молекулярная цепь не заряжена и подходит для процессов флокуляции в кислых и нейтральных растворах, таких как удерживающие добавки в бумажной промышленности и загустители в нефтедобыче. Он обладает превосходной электролитной стойкостью и хорошей совместимостью с поверхностно-активными веществами.
● Цвиттер-ионный полиакриламид (AmPAM): молекулярная цепь несет как положительные, так и отрицательные заряды и подходит для комплексной очистки воды, например, сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, полиграфических и красильных производств и т. д. Его характеристики двойного заряда позволяют ему сочетаться со взвешенными частицами с положительными и отрицательными зарядами одновременно, образуя стабильные флокулы.
● Кроме того, полиакриламид также можно разделить на низкомолекулярный (<1 миллиона), среднемолекулярный (от 1 миллиона до 10 миллионов), высокомолекулярный (от 10 миллионов до 15 миллионов) и ультрамолекулярный (>15 миллионов) в зависимости от молекулярной массы. Продукты с разной молекулярной массой подходят для различных отраслевых нужд.
2.Механизм действия полиакриламида
Механизм действия полиакриламида в основном включает два аспекта:
● Нейтрализация заряда и адсорбционное мостовое соединение: заряд молекулярной цепи нейтрализуется зарядом взвешенных частиц, чтобы уменьшить электростатическое отталкивание между частицами. В то же время, длинная цепочечная структура используется для адсорбции нескольких частиц с образованием крупных хлопьев.
● Эффект сетки: полимерные цепи образуют в растворе трехмерную сетчатую структуру, захватывая и обволакивая взвешенные частицы и ускоряя седиментацию.
3.Сферы применения полиакриламида
● Область водоподготовки: Как флокулянт, он широко используется при очистке промышленных сточных вод, бытовых сточных вод и питьевой воды. Например, анионный ПАМ может обеспечить удаление взвешенных твердых частиц более 90% при очистке сточных вод сталелитейных заводов; применение катионного ПАМ при обезвоживании шлама может снизить влажность шлама с 95% до менее 80%.
● Добыча нефти: в качестве агента вытеснения нефти он может увеличить скорость извлечения на 5–20 %; в качестве понизителя водоотдачи он может сократить потери бурового раствора.
● Бумажная промышленность: как удерживающее средство, он улучшает прочность бумаги и гладкость поверхности; как фильтр для воды, он ускоряет процесс обезвоживания.
● Сельское хозяйство: как почвенный кондиционер, он может уменьшить эрозию почвы, улучшить водоудерживающую способность и сократить потери почвы и воды примерно на 30%.
● Медицинская область: используется для приготовления гелей для электрофоретического разделения биологических макромолекул, таких как белки и нуклеиновые кислоты.
4.Как использовать полиакриламид
● Приготовление раствора:
Выбор концентрации: Обычно рекомендуемая концентрация составляет 0,1%~0,5%, то есть добавьте 1~5 граммов порошка полиакриламида в 1 литр воды.
Этапы растворения: используйте чистую нейтральную воду, добавьте воду в емкость, включите мешалку, чтобы образовалась воронка, медленно всыпьте порошок полиакриламида и перемешивайте в течение 30–60 минут до его полного растворения.
● Метод дозирования:
Дозировка: определяется в зависимости от количества очищаемой воды и качества воды. Общая дозировка составляет 3~10PPM (3~10 грамм на тонну воды).
Метод дозирования: Используйте дозирующий насос или дозирующее устройство для равномерного добавления раствора в очищаемую воду и способствуйте его соединению с частицами в воде посредством перемешивания или подачи.
● Примечание:
Температура растворения: Температура воды должна быть выше 5℃ и ниже 40℃.
Выбор оборудования: Избегайте использования железных контейнеров. Рекомендуется использовать контейнеры из нержавеющей стали, пластика или стекловолокна.
Хранение раствора: Приготовленный раствор следует готовить перед применением, срок хранения не должен превышать 5 суток.
5.Перспективы рынка и технологические инновации полиакриламида
С ростом осведомленности об охране окружающей среды и усилением нехватки воды рыночный спрос на полиакриламид продолжает расти. Данные показывают, что размер рынка полиакриламида в Китае превысил 5 млрд юаней в 2021 году и, как ожидается, достигнет 10 млрд юаней к 2025 году со средним годовым темпом роста более 15%. С точки зрения технологических инноваций, путем улучшения процесса полимеризации можно производить более эффективный анионный, катионный и неионный полиакриламид, можно улучшить эффект флокуляции и снизить стоимость использования.
