聚丙烯酰胺的应用
聚丙烯酸胺由于具有高分子化合物的水溶性以及其主链上活泼的酰基,是一类多功能的水溶性高分子材料,因而在石油开采、水处理、纺织印染、造纸、选矿、洗煤、医药、制糖、养殖、建材、农业等行业具有广泛的应用。
1.在水处理中的应用
聚丙烯酰胺在水处理中的应用主要包括原水处理、污水处理和工业水处理三个方面。
(1)在原水处理中,聚丙烯酰胺与活性炭等配合使用,可用于生活水中悬浮颗粒的凝聚和澄清。用有机絮凝剂聚丙烯酰胺代替无机絮凝剂,即使 不改造沉降池,净水能力也可提高20%以上。所以目前许多城市在供水紧张或水质较差时,都采用聚丙烯酰胺作为补充。
(2)在污水处理中,采用聚丙烯酰胺可以增加水冋用循环的使用率,还用于污泥脱水。
(3)在工业水处理中,聚丙烯酰胺主要用作配方药剂。现阶段在水处 理中广泛使用的高分子絮凝剂是在聚丙烯酰胺组成中,含有酯类型的如二甲胺基甲基丙烯酸酯的季铵盐或盐酸盐的阳离子絮凝剂。但这类絮凝剂对于有机质含量高的污泥,通常难以获得充分的脱水效果,存在着脱水滤饼含水率高,絮凝体的强度弱或者悬浮物质回收率低等问题。遇到这类情况,处理厂只好采用曼尼希(Mannich)改性的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂,或者采用阳离子高分子絮凝剂和阴离子高分子絮凝剂并用的方法。采用这些方法,虽然对上述存在的问题有一定程度的改善,但在不同使用场合下,各成分混合比的选定和混合操作变得繁琐。此外,经曼尼希改性的高分子絮凝剂也存在贮存稳定性不够好和不适宜于处理高pH值的污泥等诸多问题。
2.在造纸中的应用
聚丙烯酰胺在造纸领域中广泛用作驻留剂、助滤剂、均度剂等,作用是能够提高纸张的质量,提高浆料的脱水性能,提髙细小纤维及填料 的留着率,减少原材料的消耗以及对环境的污染等。聚丙烯酰胺在造纸中 使用的效果取决于其平均分子量、离子性质、离子强度及其共聚物的活性。非离子型聚丙烯酰胺主要用于提高纸浆滤性,增加干纸强度,提高纤维及 填料的留着率;阴离子型共聚物主要用作纸张的干湿增强剂和驻留剂;阳离子型共聚物主要用于造纸废水处理和助滤作用,另外对于提高填料的留着率也有较好的效果。此外,聚丙烯酰胺还应用于造纸废水处理和纤维回收。
朱强、沈一丁等以丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸和阳离子化试剂等 为原料制备了两性聚丙烯酰胺纸张增强剂。综合应用试验的结果表明:当该两性聚丙烯酰胺纸张增强剂加入量为0.5%时,可以使全木浆强度提高 15%-18%,全草浆强度提高14%,混合浆强度提高22%;当加入量为1% 时,浆提高30%,草浆提高32%。在我国,造纸用木材口益缺乏,非木 浆产量已占60%,用草浆代替木浆,用废纸代替新鲜纸浆所带来的一个突出问题就是纸张强度的下降。而且,目前国内的纸张增强剂多以氧化淀粉、植物胶、三聚氰胺-甲醛树脂以及阴、阳、中性离子型号的聚丙烯酰胺类为主,仅处于世界发达国家60年代末到80年代初的水平。因此,加强对高效两性聚丙烯酰胺纸张增强剂的研究和开发就显得更为迫切。
3.在采油中的应用
聚内烯酰胺及其共聚物在石油钻采方面用量很大,目前,许多油田已 进入二次、三次开采。为了提高石油的开采率,聚丙烯酰胺除具有更高的 分子量(M>IO7以上)外,其主要开发方向就是使AM与其它耐高温、耐水 解的单体共聚,如制备两性聚电解质和阴性聚电解质。两性聚丙烯酰胺在 钻井液中及油田堵水方面具有重要的作用。
王中华以丙烯酰胺、丙烯酸、烯丙基磺酸和膨润土为基本原料,采用氧化-还原引发体系合成了_种耐温抗盐的丙烯酸_丙烯酰胺-烯丙基 磺酸和膨润土接枝聚合物钻井液处理荆,并对其泥浆性能进行了评价。结 果表明:丙烯酸_丙烯酰胺-烯丙基磺酸和膨润土接枝聚合物作为钻井液处理剂热稳定性好,降滤失能力和抗温抗盐能力强。王正良等选用乙烯 基阴离子单体(A)、乙烯基阳离子单体(B)、乙烯基非离子单体(C)和少量自由基引发剂(D),用水溶液聚合法合成了一种P(A/B/C)复合离子 共聚物。产物的性能评价结果表明:这种共聚物与混合金属层状氢氧化物(MMH)正电胶钻井液配伍性能好,能保持正电胶钻井液的结构特性,同 时具有很好的降失水性能和很好的抗盐、抗钙和抗温性能。此外,岳钦艳等也对两性聚丙烯酰胺在泥浆体系的稀释作用进行了一些探索性的研究工作,并取得了良好的效果。
傅奎仕等以丙烯酰胺、阳离子烯丙基单体和阴离子单体等为原料制 备j两性离子聚合物FT-213、交联剂BY系列及基于此种聚合物和胶粘剂的 凝胶堵水调剖剂。通过封堵效果及其它性能的评估,证明F7-213调剖剂具 有地面粘度小、凝胶时间可调、耐盐性好、凝胶粘度大和封堵效率高的特点,适用于井温45-125X:的注水调剖。
4.在吸水材料中的应用
高吸水性树脂是一种应用相当广泛的新型功能性高分子材料,其吸水能力可达数百倍至数千倍,吸水后其凝胶加适当的压力,水也不离析出来,具有优良的保水性。董瑞等合成了一系列的两性聚丙烯酰胺高吸水性树脂,发现以AMPS、AM和2-甲基丙烯酰羟乙基二甲基铵(MEDMA)为单 体的共聚物(其中AMPS/MEDMA占15mol%)经0.05mol%的甲基二丙烯酰胺交联后其吸水、吸尿性能最佳,其吸去离子水、合成尿的量分别为1500g/g, 120g/g。Salamone等以AMPS、AM、3-甲基丙烯酸丙基三甲基氯化铵(MPTMA)、淀粉或羟乙基纤维素为原料,通过接枝共聚的方法合 成两性多糖类聚丙烯酰胺树脂,性能测试结果表明:MPTMA: AMPS的含量越大,树脂的吸水性越强。
5.其它方面的应用
聚丙烯酰胺还可使用在其它领域,例如沈一丁等以MA、AA、AM、AN、甲醛和二甲胺等为原料所合成的两性丙烯酸树脂,在作为皮革复鞣剂使用时,可解决以往阴离子型丙烯酸树脂复鞣后皮革表面阳电荷减少,难以和带阴电荷的酸性染料结合的问题。两性聚丙烯酰胺还可在纺织工业中用作上浆剂、整理剂和印染助剂。此外,低分子量的两性聚丙烯酰胺也是良好的表面活性剂。
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