תהליכי ייצור וסיווג של פוליאקרילאמיד (PAM)
I. פילמור תמיסה מימית
יתרונות: עלות נמוכה, ציוד פשוט, בטיחות גבוהה ויכולת להשיג משקלים מולקולריים גבוהים מאוד; מתאים לייצור בקנה מידה גדול של אבקה יבשה בשקיות של 25 ק"ג.
1. הכנה וטיהור של מרכיבים: מים מפושטים מעורבבים עם אקרילאמיד מטוהר (AM). עבור PAM אניוני, חומצה אקרילית (AA) מתווספת; עבור PAM קטיוני, מוסיפים מונומרים קטיוניים כגון DMC או DAC. ה-pH מותאם, וגז חנקן מוכנס כדי להסיר חמצן (כיוון שחמצן מעכב פילמור).
2. התחלת ופולימריזציה: מתווספת מערכת ייזום חיזור (בדרך כלל אמוניום פרסולפט בשילוב עם סודיום ביסולפיט, לרוב בתוספת ייזום אזו). הטמפרטורה נשמרת בין 20-50 מעלות, והפילמור האדיאבטי נמשך 2-6 שעות, וכתוצאה מכך נוצר בלוק ג'ל מוצק ואלסטי.
- PAM לא-יוני: מיוצר באמצעות הומפולימריזציה של AM.
- PAM אניוני (APAM) - שתי שיטות:
① הומופולימריזציה ואחריה הידרוליזה (הגישה המרכזית): תחילה מיוצר בלוק ג'ל לא-יוני, ולאחר מכן עובר הידרוליזה על ידי חימום עם NaOH להחדרת קבוצות קרבוקסיל. ניתן להתאים את דרגת ההידרוליזה, ושיטה זו מניבה משקלים מולקולריים גבוהים יותר (בשימוש נפוץ עבור APAM בעל משקל מולקולרי גבוה ביישומי שדות נפט).
② קופולימריזציה-הידרוליזה: AM וחומצה אקרילית מפולמרים יחד; תהליך זה פשוט יותר, אם כי המשקל המולקולרי המתקבל מעט נמוך יותר.
- PAM קטיוני (CPAM): מיוצר על ידי קופולימריזציה ישירה של AM ומונומרים קטיוניים. סוג זה אינו יכול לעבור הידרוליזה אלקלית חזקה; הדרגה היונית נשלטת על ידי יחס המונומרים, ועלות הייצור גבוהה יותר.
3. גרנולציה: גוש הג'ל נחתך או מגורר לחלקיקי ג'ל קטנים יותר.
4. ייבוש באוויר חם: החלקיקים מיובשים ב-80-120 מעלות עד לתכולת לחות של<10%. The temperature must be carefully controlled; excessive heat can cause molecular weight degradation or cross-linking, rendering the polymer insoluble.
5. פיזור וניפוי: החומר נטחן לאבקה ומסננת (בדרך כלל 80-120 mesh).
6. בדיקת איכות (משקל מולקולרי, תואר יוני, קצב פירוק, תכולת אקרילאמיד שיורית) ואריזה.
II. פילמור תחליב הפוך (תחליב PAM, מוצר נוזלי)
מערכת מים בשמן (W/O): תמיסה מימית של AM משמשת כפאזה המפוזרת, בעוד נפט או פחמימן דומה פועלים כפאזה הרציפה. שמן לבן משמש כשלב שמן רציף; מוסיפים חומר מתחלב כדי לפזר את החומר לטיפות מיקרו, אשר לאחר מכן עוברות פילמור.
III. פולמור השעיה הפוך-שלב
טיפות מונומר מרחפות ומפילמרות בתוך ממס אורגני, מה שמניב פוליאקרילאמיד (PAM) ישירות בצורה של חרוזים (חלקיקים דמויי פנינה).
IV. פילמור פיזור (שיטה חדשה יותר)
תהליך פיזור על בסיס מים המונע שימוש בכמויות גדולות של ממיסים אורגניים. המוצר המתקבל הוא פיזור על בסיס מים; הוא מתמוסס במהירות ומשמש בעיקר בייצור נייר יוקרתי וכתוסף לציפויים. כושר הייצור מוגבל יחסית.
ארבעה סוגים עיקריים
APAM (אניוני PAM)
מתאים לשפכים המכילים מוצקים מרחפים אנאורגניים - כגון אלה משטיפת פחם, עיבוד מינרלים, מפעלי חול וחצץ, מתקני ציפוי, מפעלי פלדה וטיפול במים (בירור). זה היעיל ביותר בתנאי pH אלקליין והוא האפשרות המשתלמת ביותר.
2. CPAM (Cationic PAM)
משמש בעיקר לפיזור בוצה (כולל בוצה מביוב עירוני, משחטות, עיבוד מזון וייצור נייר) ולטיפול בשפכים עשירים אורגניים. הוא מסווג לפי הדרגה היונית שלו (נע בין 10 ל-60) והוא הסוג היקר ביותר.
3. NPAM (PAM לא-יוני)
משמש למערכות מים חומציות, בקרת פרופילים בבארות נפט, שימור לחות בקרקע, ומידוד טקסטיל.
4. PAM אמפוטרי
משמש לשפכים מורכבים המאופיינים בתנודות משמעותיות באיכות המים; סוג זה מועסק בתדירות נמוכה יותר.
