Proizvodni procesi i klasifikacija poliakrilamida (PAM)
I. Polimerizacija vodenog rastvora
Prednosti: Niska cijena, jednostavna oprema, visoka sigurnost i mogućnost postizanja vrlo velike molekularne težine; pogodan za veliku proizvodnju suhog praha u vrećama od 25 kg.
1. Priprema i prečišćavanje sastojaka: Dejonizovana voda se pomeša sa prečišćenim akrilamidom (AM). Za anjonski PAM, dodaje se akrilna kiselina (AA); za kationski PAM se dodaju kationski monomeri kao što su DMC ili DAC. Podešava se pH i uvodi se plin dušika kako bi se uklonio kisik (jer kisik inhibira polimerizaciju).
2. Inicijacija i polimerizacija: dodaje se redoks sistem inicijacije (najčešće amonijum persulfat u kombinaciji sa natrijum bisulfitom, često dopunjen azo inicijatorom). Temperatura se održava između 20-50 stepeni, a adijabatska polimerizacija traje 2-6 sati, što rezultira čvrstim, elastičnim gel blokom.
- Nejonski PAM: Proizveden homopolimerizacijom AM.
- Anionski PAM (APAM) – Dvije metode:
① Homopolimerizacija praćena hidrolizom (mainstream pristup): Prvo se proizvodi nejonski gel blok, a zatim se hidrolizira zagrijavanjem s NaOH radi uvođenja karboksilnih grupa. Stupanj hidrolize se može podesiti, a ova metoda daje veće molekularne težine (obično se koristi za APAM visoke molekularne težine u primjenama na naftnim poljima).
② Kopolimerizacija-hidroliza: AM i akrilna kiselina se polimeriziraju zajedno; ovaj proces je jednostavniji, iako je rezultirajuća molekulska težina nešto niža.
- Kationski PAM (CPAM): Proizveden direktnom kopolimerizacijom AM i kationskih monomera. Ovaj tip se ne može podvrgnuti snažnoj alkalnoj hidrolizi; jonski stepen je kontrolisan omjerom monomera, a troškovi proizvodnje su veći.
3. Granulacija: Gel blok se reže ili usitnjava na manje čestice gela.
4. Sušenje vrućim zrakom: Čestice se suše na 80-120 stepeni do sadržaja vlage od<10%. The temperature must be carefully controlled; excessive heat can cause molecular weight degradation or cross-linking, rendering the polymer insoluble.
5. Usitnjavanje i prosijavanje: Materijal se melje u prah i prosijava (obično 80-120 mesh).
6. Ispitivanje kvaliteta (molekulska težina, jonski stepen, brzina rastvaranja, sadržaj zaostalog akrilamida) i pakovanje.
II. Inverzna emulzijska polimerizacija (emulzija PAM, tekući proizvod)
Sistem voda u ulju (W/O): Vodeni rastvor AM služi kao disperzovana faza, dok kerozin ili sličan ugljovodonik deluje kao kontinuirana faza. Bijelo ulje služi kao kontinuirana uljna faza; dodaje se emulgator kako bi se supstanca raspršila u mikro-kapljice, koje se zatim polimeriziraju.
III. Inverzno-fazna suspenzijska polimerizacija
Kapljice monomera su suspendovane i polimerizovane unutar organskog rastvarača, dajući poliakrilamid (PAM) direktno u obliku perli (čestica nalik biseru).
IV. Disperziona polimerizacija (novija metoda)
Proces disperzije na bazi vode koji izbjegava upotrebu velikih količina organskih rastvarača. Dobiveni proizvod je disperzija na bazi vode; brzo se otapa i prvenstveno se koristi u vrhunskoj proizvodnji papira i kao aditiv za premaze. Proizvodni kapaciteti su relativno ograničeni.
Četiri glavne vrste
APAM (anionski PAM)
Pogodno za otpadne vode koje sadrže neorganske suspendirane čvrste tvari - kao što su one iz ispiranja uglja, prerade minerala, postrojenja za pijesak i šljunak, postrojenja za galvanizaciju, čeličane i tretman vode (prečišćavanje). Najefikasniji je u alkalnim pH uslovima i najpristupačnija je opcija.
2. CPAM (kationski PAM)
Primarno se koristi za odvodnjavanje mulja (uključujući mulj iz komunalne kanalizacije, klaonica, preradu hrane i proizvodnju papira) i za prečišćavanje otpadnih voda bogatih organskim tvarima. Kategoriziran je po svom jonskom stupnju (u rasponu od 10 do 60) i najskuplji je tip.
3. NPAM (nejonski PAM)
Koristi se za sisteme kisele vode, kontrolu profila u naftnim bušotinama, zadržavanje vlage u tlu i dimenzioniranje tekstila.
4. Amfoterni PAM
Koristi se za složene otpadne vode koje karakteriziraju značajne fluktuacije u kvaliteti vode; ovaj tip se rjeđe koristi.
