阴离子聚丙烯酰胺的生产工艺方法和用途

 2021-02-15 07:20

  由于阴离子聚丙烯酰胺的特点和不同的性能使它的应用非常的广泛,但是我们使用到的阴离子聚丙烯酰胺是如何生产出来的。相信您很想知道。对于阴离子聚丙烯酰胺生产工艺方法和用途就由北京海畅清为您分析:

  高分子量阴离子聚丙烯酰胺制备方法,包括丙烯酰胺单体纯化、加碱绝热均聚、水解、造粒、烘干和粉碎等,其特征在于采用前加碱聚合后水解制备方法,在聚合时加入多元引发剂,并通入二氧化碳控制聚合体系ph值。 采用前加碱聚合后水解,通过控制反应体系ph值,并加入过硫酸盐、水溶性有机偶氮盐和氮三丙烯酸胺多元引发剂引发丙烯酰胺水溶液均聚,然后进行水解、烘干、粉碎,可制备分子量1千到两千万粉状阴离子型聚丙烯酰胺,该方法简单实用,易于大规模工业化生产,制备的高分子量hpam可广泛用于聚合物驱油、固液分离、污水处理及饮用水处理。

  1、硫酸水合法:先使丙烯腈于100℃以下水解成丙烯酰胺硫酸盐,再中和得丙烯酰胺(AM)。初期通过丙烯酰胺均聚制得了非离子型聚丙烯酰胺,产品比较单一。不久开发了用碱部分水解(后水解法)的阴离子型聚丙烯酰胺。

  2、铜催化水合法:采用丙烯腈在铜基催化剂存在下经水合反应来制备丙烯酰胺,所述方法包括使反应体系中出现在一个分子中具有活性亚甲基基团和酸性基团的化合物或其盐,然后使该含有丙烯酰胺的溶液与弱碱性或中度碱性的阴离子交换树脂接触。在上述水合反应中,杂质的生成得到抑制,而催化剂活性却不受任何影响,所得丙烯酰胺可用来制造分子量高并且水溶性好的絮凝剂。

  3、铜催化水合法也可将丙烯腈至少通过两个纯化步骤来处理,首先使丙烯腈与强酸性阳离子交换树脂接触,然后与具有伯氨基或仲氨基的树脂或与活性炭接触。最后在铜基催化剂存在下使所得到的丙烯腈经过水合反应。即使采用一般品质的丙烯腈,该方法也能制出高品质的丙烯酰胺,并能进一步制出具有良好水溶性的聚丙烯酰胺。铜催化水合法的缺点是需要回收丙烯腈以及分离铜,浪费资源和能源;同时副反应较多,不容易控制,产品纯度不高。

  4、微生物法:将丙烯腈、水和固定化生物催化剂调配成水合溶液,在催化反应后分离出废催化剂就可得到丙烯酰胺产品。与传统的铜催化水合法相比,其特点是:在常温常压下反应,设备简单,操作安全;单程转化率极高,无需分离回收未反应丙烯腈;酶的特异性能使选择性极高,无副反应。采用J-1菌种时,反应温度为5-15℃,PH值为78,反应区丙烯腈浓度为1%-2%。丙烯腈转化率为99.99%,丙烯酰胺选择性为99.98%,反应器出口丙烯酰胺浓度接近50%;失活的酶催化剂排出系统外的量小于产品的0.1%;无需铜分离工段,无需离子交换处理,使分离精制操作大为简化;产品浓度高,无需提浓操作,整个过程操作简便,设备投资少,生产经济效益高,利于小规模生产。

  1、应用膜技术的微生物法。该方法包含的工序有微生物菌体培养、菌体重悬液的制备、用游离菌体作生物催化剂进行丙烯腈水合反应、分离反应所得的丙烯酰胺水合液。其特征是用微滤膜来洗涤净化发酵液中的菌体以制备菌体重悬液,用超滤膜来分离丙烯酰胺水合液及生物杂质。采用该工艺生产丙烯酰胺可以明显提高生产效率和菌体利用率,同时水合液产品中的生物杂质含量降低,得到的丙烯酰胺质量好、纯度高。

  2、微生物连续催化法。该法通过发酵生产含有腈水合酶的丙酸棒杆菌或其诱变株细胞,然后用游离细胞法或固定化细胞法催化丙烯腈水合成丙烯酰胺,然后处理,得到高纯度的丙烯酰胺。

  3、使用经丙烯酸水溶液洗涤的微生物催化剂。该法先用丙烯酸水溶液洗涤微生物催化剂,然后将经洗涤的微生物催化剂用于转化反应来制备丙烯酰胺。

  阴离子聚丙烯酰胺用于工业废水处理对于悬浮颗粒,较粗、浓度高、粒子带阳电荷,水的PH值为中性或碱性的污水,钢铁厂废水,电镀厂废水,冶金废水,洗煤废水等污水处理,效果最好。

  阴离子聚丙烯酰胺用于饮用水处理。分子量一般选用DFH-H-3为宜。我国很多自来水厂的水源来自江河,泥沙及矿物质含量高,比较浑浊,虽经过沉淀过滤,仍不能达到要求,需要投加絮凝剂。过去水厂多采用无机絮凝剂,但投加量大,造成二次污泥增加。现采用DFH-H-3作絮凝剂,投加量是无机絮凝剂的1/50,但效果是无机絮凝剂的几倍。对于有机物污染严重的江河水可采用无机絮凝剂和我公司生产的阳离子聚丙烯酰胺(DFH-H-4或DFH-H-5)配合使用效果更好。

  阴离子聚丙烯酰胺用于淀粉厂及酒精厂的流失淀粉酒糟的回收。现在很多淀粉厂的废水内含淀粉很多。现投加DFH-H-2,使淀粉微粒絮凝沉淀,然后将沉淀物经压滤机压滤变成饼状,可作饲料。酒精厂的酒糟也可采用DFH-H-4脱水,压滤进行回收。

  1、用于纺织、印染工业。聚丙烯酰胺作为织物处理的上浆剂、整理剂,以及可生成柔顺、防皱、防霉菌的保护层。利用聚丙烯酰胺的吸湿性强的特点,能减少纺细纱时的断张率。聚丙烯酰胺作后处理剂可以防止织物的静电和阻燃。用作印染助剂时,可使产品附着牢度大、鲜艳度高,还可作为漂白的非硅高分子稳定剂。

  2、主要用作絮凝剂:对于悬浮颗粒,较粗、浓度高、粒子带阳电荷,水PH值为中性或碱性的污水,由于其分子链中含有一定量极性基能吸附水中悬浮的固体粒子,使粒子间架桥形成大的絮凝物。因此它加速悬浮液中的粒子的沉降,有非常明显的加快溶液的澄清,促进过滤等效果。阴离子聚丙烯酰胺广泛用于化学工业废水、废液的处理,市政污水处理。自来水工业、高浊度水的净化、沉清、洗煤、选矿、冶金、钢铁工业、锌、铝加工业、电子工业等水处理。

  3、用于石油工业、采油、钻井泥浆、废泥浆处理、防止水窜、降低摩阻、提高采收率、三次采油得到广泛运用。

  4、用于造纸工业、一是提高填料、颜料等存留率。以降低原材料的流失和对环境的污染;二是提高纸张的强度(包括干强度和湿强度),另外,使用PAM还可以提高纸抗撕性和多孔性,以改进视觉和印刷性能,还用于食品及茶叶包装纸中。

  5、用于食品行业,用于甘蔗糖、甜菜糖生产中蔗汁澄清及糖浆磷浮法提取。酶制剂发酵液絮凝澄清工业,阴离子聚丙烯酰胺还用于饲料蛋白的回收、质量稳定、性能好,回收的蛋白粉对鸡的成活率提高和增重、产蛋无不良影响,合成树脂涂料,土建灌浆材料堵水,建材工业、提高水泥质量、建筑业胶粘剂,填缝修复及堵水剂,土壤改良、电镀工业、印染工业等。