Bei der Auswahl von PAM (Polyacrylamid) müssen mehrere Schlüsselindikatoren berücksichtigt werden.

Kationisches Polyacrylamid (CPAM): Eine lineare Polymerverbindung. Aufgrund seiner verschiedenen aktiven Gruppen kann es durch Affinität und Adsorption mit vielen Substanzen Wasserstoffbrückenbindungen eingehen. Es flockt vor allem negativ geladene Kolloide aus.

Anionisches Polyacrylamid (APAM): Ein wasserlösliches Polymer, das hauptsächlich zur Flockung und Sedimentation in verschiedenen industriellen Abwasserbehandlungen verwendet wird, wie zum Beispiel Abwasser aus Stahlwerken, Galvanikanlagen, Hüttenwerken und Kohlewaschanlagen sowie zur Schlammentwässerung. Es kann auch zur Trinkwasserklärung und -reinigung verwendet werden. Da seine Molekülkette eine bestimmte Anzahl polarer Gruppen enthält, kann es in Wasser suspendierte Feststoffpartikel adsorbieren, die Partikel verbrücken oder ihre Ladungen neutralisieren und so große Flocken bilden. Daher kann es die Sedimentation von Partikeln in der Suspension beschleunigen, was die Klärung der Lösung erheblich beschleunigt und die Filtration fördert.

Nichtionisches Polyacrylamid (NPAM): Dies ist ein hoch-molekulares-Polymer oder Polyelektrolyt. Seine Molekülkette enthält eine bestimmte Menge polarer Gruppen, die in Wasser suspendierte Feststoffpartikel adsorbieren und die Partikel zu großen Flocken verbrücken können. Es beschleunigt die Sedimentation von Partikeln in der Suspension, was die Klärung der Lösung erheblich beschleunigt und die Filtration fördert. Aufgrund des Vorhandenseins von Amid- oder ionischen Gruppen in seiner Molekülkette ist seine wesentliche Eigenschaft eine hohe Hydrophilie, die es ihm ermöglicht, sich in verschiedenen Anteilen in Wasser aufzulösen. Diese Art von wässriger Polyacrylamidlösung weist eine gute Toleranz gegenüber Elektrolyten wie Ammoniumchlorid und Natriumsulfat auf und ist auch mit Tensiden kompatibel.

Zu den technischen Indikatoren von Polyacrylamid gehören im Allgemeinen Molekulargewicht, Hydrolysegrad, Ionisierungsgrad, Viskosität und Restmonomergehalt. Daher kann die Qualität von PAM auch anhand dieser Indikatoren beurteilt werden.

1. Molekulargewicht

PAM hat ein sehr hohes Molekulargewicht, und dieses hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Das in den 1970er Jahren verwendete PAM hatte im Allgemeinen ein Molekulargewicht von mehreren Millionen; Seit den 1980er Jahren haben die meisten hocheffizienten PAMs ein Molekulargewicht von über 15 Millionen, einige erreichen sogar 20 Millionen. Jedes PAM-Molekül wird aus mehr als 100.000 Acrylamid- oder Natriumacrylat-Molekülen polymerisiert (Acrylamid hat ein Molekulargewicht von 71 und PAM mit 100.000 Monomeren hat ein Molekulargewicht von 7,1 Millionen).

Im Allgemeinen weist PAM mit höherem Molekulargewicht eine bessere Flockungsleistung auf. Acrylamid hat ein Molekulargewicht von 71, während PAM mit 100.000 Monomeren ein Molekulargewicht von 7,1 Millionen hat. Polyacrylamid und seine Derivate haben Molekulargewichte im Bereich von Hunderttausenden bis über zehn Millionen und können basierend auf dem Molekulargewicht in niedrige Molekulargewichte (unter 1 Million), mittlere Molekulargewichte (1 Million bis 10 Millionen), hohe Molekulargewichte (10 Millionen bis 15 Millionen) und ultrahohe Molekulargewichte (über 15 Millionen) eingeteilt werden.

Das Molekulargewicht hochmolekularer organischer Verbindungen ist selbst innerhalb desselben Produkts nicht völlig einheitlich; das nominale Molekulargewicht ist sein Durchschnittswert.

2. Hydrolysegrad und Ionisationsgrad

Der Ionisierungsgrad von PAM beeinflusst seine Leistung erheblich, sein optimaler Wert hängt jedoch von der Art und den Eigenschaften des behandelten Materials ab; Unterschiedliche Bedingungen führen zu unterschiedlichen optimalen Werten. Wenn das zu verarbeitende Material eine hohe Ionenstärke aufweist (eine große Menge an anorganischen Stoffen enthält), sollte das verwendete PAM einen höheren Ionisierungsgrad aufweisen und umgekehrt. Im Allgemeinen wird der Anionisierungsgrad als Hydrolysegrad bezeichnet. Der Ionisationsgrad bezieht sich üblicherweise speziell auf Kationen.

Ionisationsgrad=n/(m+n)*100 %

Früher hergestelltes PAM wurde aus einem einzigen Monomer, Polyacrylamid, polymerisiert und enthielt ursprünglich keine -COONa-Gruppen. Vor der Verwendung musste es mit NaOH erhitzt werden, um einige der -CONH2-Gruppen zu -COONa zu hydrolysieren, wie in der folgenden Reaktion gezeigt:

-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3 ↑

Während des Hydrolyseprozesses wird Ammoniakgas freigesetzt. Der Anteil der in PAM hydrolysierten Amidgruppen wird als Hydrolysegrad bezeichnet, also als Anionisierungsgrad. Diese Art von PAM war unpraktisch in der Anwendung und hatte eine schlechte Leistung (die Erhitzungshydrolyse führte unweigerlich zu einem erheblichen Rückgang des Molekulargewichts und der Leistung von PAM) und wurde seit den 1980er Jahren nur noch selten verwendet.

Modern hergestellte PAMs sind in verschiedenen Produkten mit unterschiedlichem Anionisierungsgrad erhältlich. Benutzer können den geeigneten Typ entsprechend ihren Anforderungen und durch tatsächliche Tests auswählen. Es ist keine weitere Hydrolyse erforderlich; es kann direkt nach der Auflösung verwendet werden.

Aus Gewohnheit bezeichnen manche Menschen den Auflösungsprozess von Flockungsmitteln jedoch immer noch als Hydrolyse. Es ist zu beachten, dass Hydrolyse eine Zersetzung mit Wasser bedeutet, eine chemische Reaktion, und dass bei der Hydrolyse von PAM Ammoniakgas freigesetzt wird; während die Auflösung lediglich ein physikalischer Prozess ohne chemische Reaktion ist. Die beiden unterscheiden sich grundlegend und sollten nicht verwechselt werden.

3. Restmonomergehalt

Der Restmonomergehalt von PAM bezieht sich auf die Menge an Acrylamidmonomer, die bei der Polymerisation von Acrylamid zu Polyacrylamid nicht vollständig reagiert hat und letztendlich im Polyacrylamidprodukt verbleibt. Sie ist ein wichtiger Parameter zur Beurteilung der Eignung für die Lebensmittelindustrie. Polyacrylamid ist ungiftig, Acrylamid weist jedoch einen gewissen Grad an Toxizität auf.

In Polyacrylamid in Industriequalität bleiben zwangsläufig Spurenmengen an nicht polymerisiertem Acrylamidmonomer zurück. Daher muss der Restmonomergehalt in PAM-Produkten streng kontrolliert werden. Internationale Vorschriften schreiben vor, dass der Restmonomergehalt in PAM, das im Trinkwasser und in der Lebensmittelindustrie verwendet wird, 0,05 % nicht überschreiten darf. Bei bekannten internationalen Produkten liegt dieser Wert unter 0,03 %.

4. Viskosität

PAM-Lösungen sind sehr viskos. Je höher das Molekulargewicht von PAM ist, desto höher ist die Viskosität der Lösung. Dies liegt daran, dass PAM-Makromoleküle lange und dünne Ketten sind, was zu einem erheblichen Widerstand gegen Bewegung in Lösung führt. Die Viskosität spiegelt im Wesentlichen die Größe der Reibung innerhalb einer Lösung wider, auch bekannt als innerer Reibungskoeffizient.

Lösungen verschiedener hochmolekularer organischer Verbindungen weisen im Allgemeinen eine hohe Viskosität auf, die mit zunehmendem Molekulargewicht zunimmt. Eine Methode zur Bestimmung des Molekulargewichts hoch-molekularer-gewichtiger organischer Verbindungen besteht darin, die Viskosität einer Lösung einer bestimmten Konzentration unter bestimmten Bedingungen zu messen und dann ihr Molekulargewicht mithilfe einer bestimmten Formel zu berechnen; Dies wird als „viskositäts-durchschnittliches Molekulargewicht“ bezeichnet.

Polyacrylamid kann aufgrund seiner ionischen Eigenschaften in nicht-ionische, anionische und kationische Typen eingeteilt werden. Basierend auf dem Molekulargewicht gibt es verschiedene Spezifikationen, Ionizität usw., die zu vielen verschiedenen Modellen führen. Angesichts der komplexen Spezifikationen auf dem Markt ist die Auswahl des optimalen Polyacrylamid-Modells für Ihr Abwassersystem tatsächlich sehr schwierig. Hier finden Sie einige Tipps zur Lösung häufiger Probleme bei der Auswahl von Polyacrylamid für die Abwasser- oder Schlammbehandlung.

1. Die Quelle von Schlamm verstehen

Schlamm ist ein unvermeidliches Nebenprodukt der Abwasserbehandlung. Zunächst sollten wir die Quelle, die Eigenschaften, die Zusammensetzung und den Feststoffgehalt des Schlamms verstehen. Anhand der Hauptbestandteile lässt sich Schlamm in organischen Schlamm und anorganischen Schlamm einteilen.

Im Allgemeinen wird kationisches Polyacrylamid zur Behandlung von organischem Schlamm verwendet, während anionisches Polyacrylamid zur Behandlung von anorganischem Schlamm verwendet wird. Kationisches Polyacrylamid ist nicht für stark alkalische Bedingungen geeignet, während anionisches Polyacrylamid nicht für stark saure Bedingungen geeignet ist. Ein höherer Feststoffgehalt im Schlamm erfordert in der Regel eine höhere Dosierung von Polyacrylamid.

2. Auswahl des Polyacrylamid-Molekulargewichts

Das Molekulargewicht von Polyacrylamid bezieht sich auf die Länge der Molekülkette. Das Molekulargewicht von Polyacrylamid liegt zwischen 5 und 18 Millionen. Im Allgemeinen ist die Viskosität umso höher, je höher das Molekulargewicht des Polyacrylamidprodukts ist. In der Praxis bedeutet ein höheres Molekulargewicht jedoch nicht unbedingt eine bessere Leistung. Das geeignete Molekulargewicht muss auf der Grundlage der spezifischen Anwendungsbranche, der Wasserqualität und der Aufbereitungsausrüstung bestimmt werden.

Polyacrylamid ist ein Gerinnungshilfsmittel mit hohem-molekularem-Gewicht. Produkte können nach ihrem durchschnittlichen Molekulargewicht in drei Kategorien eingeteilt werden: niedriges Molekulargewicht (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 Millionen).

Polyacrylamid wird in der Abwasserbehandlung verwendet und ist ein hoch-molekulares-gewichtiges wasser-lösliches organisches Polymer mit Molekulargewichten im Bereich von mehreren Millionen bis zu mehreren zehn Millionen. Bei ausschließlicher Verwendung als Koagulationshilfsmittel gilt im Allgemeinen: Je höher das Molekulargewicht, desto dichter sind die Flocken und desto weniger Chemikalien werden benötigt. Es wird jedoch empfohlen, das Molekulargewicht von anionischem Polyacrylamid 20 Millionen nicht zu überschreiten.

Zur Schlammentwässerung: Beim Einsatz einer Siebbandpresse darf das Molekulargewicht grundsätzlich nicht zu hoch sein. Ein hohes Molekulargewicht kann das Filtertuch verstopfen und die Entwässerungswirkung beeinträchtigen. Bei Verwendung einer Zentrifugalfilterpresse ist die Anforderung an das Molekulargewicht höher, da bei Zentrifugalfilterpressen Flocken möglichst scher-beständig sein müssen; Daher sollte ein Produkt mit einem relativ hohen Molekulargewicht ausgewählt werden.

3. Auswahl des Polyacrylamid-Ionengrades

Für den zu entwässernden Schlamm können durch kleine Experimente Flockungsmittel mit unterschiedlichem Ionengrad getestet werden, um das optimale Polyacrylamid auszuwählen. Dadurch wird die beste Flockungswirkung bei minimaler Dosierung erreicht und Kosten gespart. Die Schlüsselfaktoren für die Auswahl des Ionengrades sind:

(1) Flockengröße

Zu kleine Flocken beeinträchtigen die Entwässerungsgeschwindigkeit, während zu große Flocken mehr Wasser binden und so die Trockenheit des Schlammkuchens verringern. Die Flockengröße kann durch Auswahl des Molekulargewichts des Polyacrylamids eingestellt werden.

(2) Flockenstärke (Feuchtigkeitsgehalt)

Die Flocken sollten stabil bleiben und unter Scherbeanspruchung nicht brechen. Die Erhöhung des Molekulargewichts von Polyacrylamid oder die Auswahl einer geeigneten Molekülstruktur trägt zur Verbesserung der Flockenstabilität bei.

(3) Mischen von Polyacrylamid und Schlamm

Um eine Flockung zu erreichen, muss Polyacrylamid an einem bestimmten Punkt in der Entwässerungsanlage vollständig mit dem Schlamm reagieren. Daher muss die Viskosität der Polyacrylamidlösung geeignet sein, um unter den vorhandenen Anlagenbedingungen eine gründliche Durchmischung mit dem Schlamm zu gewährleisten. Eine gleichmäßige Durchmischung ist ein entscheidender Erfolgsfaktor. Die Viskosität der Polyacrylamidlösung hängt von ihrem Molekulargewicht und ihrer Konzentration ab.

(4) Auflösung von Polyacrylamid

Eine gute Auflösung ist für eine wirksame Flockung unerlässlich. Wie bereits erwähnt, ist der Auflösungsprozess von Polyacrylamid im Wesentlichen sein Reifungsprozess. Manchmal ist es notwendig, die Auflösungsgeschwindigkeit zu beschleunigen; in diesem Fall kann eine Erhöhung der Konzentration der Polyacrylamidlösung in Betracht gezogen werden.

Daher sollte die optimale Produktauswahl durch Laborbecherversuche ermittelt werden. Aus dem oben Gesagten ist ersichtlich, dass die Auswahl von Molekulargewicht und Ionizität nicht absolut ist. Es ist am besten, vor der Auswahl von Polyacrylamid Auswahltests und Betriebstests durchzuführen, um möglichst genaue Daten zu erhalten und die beste Kosteneffizienz des ausgewählten Polyacrylamids sicherzustellen.