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      淺說(shuō)PAM

      2016-03-16 03:41:18趙占華
      環(huán)球市場(chǎng) 2016年7期
      關(guān)鍵詞:丙烯酰胺分子量油田

      趙占華

      濮陽(yáng)龍豐紙業(yè)有限公司

      淺說(shuō)PAM

      趙占華

      濮陽(yáng)龍豐紙業(yè)有限公司

      簡(jiǎn)要介紹了聚丙烯酰胺(PAM)的相關(guān)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),使用概況,并著重闡述了其應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)還推薦了簡(jiǎn)易的鑒別方法。

      聚丙烯酰胺;使用;應(yīng)用價(jià)值;鑒別

      自2004年從事造紙化學(xué)品的驗(yàn)收研發(fā)工作以來(lái),接觸過(guò)許多不同層次,不同規(guī)模企業(yè)生產(chǎn)的造紙化學(xué)品,特別是聚丙烯酰胺,不同的供應(yīng)商,產(chǎn)品使用效果差別很大。由于企業(yè)要控制生產(chǎn)成本,無(wú)休的殺價(jià),非常偏愛(ài)低價(jià)格的產(chǎn)品。而供貨商為了開(kāi)拓市場(chǎng)或包住現(xiàn)有市場(chǎng),相互間搞起了價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。有些缺乏誠(chéng)信的供應(yīng)商沖著低價(jià)格的這類用戶,不講質(zhì)量,只求低價(jià)格,玩起了假冒偽劣游戲。

      面對(duì)這種惡性價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)形勢(shì),心里有著一種說(shuō)不出的滋味。能做的只有對(duì)PAM作科普宣傳,以提高對(duì)PAM的認(rèn)知能力,使企業(yè)對(duì)PAM有足夠的認(rèn)知,從而獲益。

      1 PAM簡(jiǎn)介

      聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)簡(jiǎn)稱PAM,由丙烯酰胺單體聚合而成,是一種水溶性線型高分子物質(zhì)。單體丙烯酰胺化學(xué)性質(zhì)非?;顫?,在雙鍵及酰胺基處可進(jìn)行一系列的化學(xué)反應(yīng),采用不同的工藝,導(dǎo)入不同的官能基團(tuán),可以得到不同電荷產(chǎn)品:陰離子、陽(yáng)離子、非離子、兩性離子聚丙烯酰胺。PAM的平均分子量從數(shù)千到數(shù)千萬(wàn)以上沿鍵狀分子有若干官能基團(tuán),在水中可大部分電離,屬于高分子電解質(zhì)。根據(jù)它可離解基團(tuán)的特性分為陰離子型(如--COOH,--SO3H,--OSO3H等)陽(yáng)離子型(如--NH3OH,--NH2OH,-CONH3OH)和非離子型。[1]產(chǎn)品外觀為白色粉末,易溶于水,幾乎不溶于苯,乙醚、酯類、丙酮等一般有機(jī)溶劑,其水溶液幾近透明的粘稠液體,屬非危險(xiǎn)品,無(wú)毒、無(wú)腐蝕性,固體PAM有吸濕性,吸濕性隨離子度的增加而增加,PAM熱穩(wěn)定性好;加熱到100℃穩(wěn)定性良好,但在150℃以上時(shí)易分解產(chǎn)中氮?dú)猓诜肿娱g發(fā)生亞胺化作用而不溶于水,密度(克)毫升23℃1.302。玻璃化溫度153℃,PAM在應(yīng)力作用下表現(xiàn)出非牛頓流動(dòng)性。

      2 PAM使用發(fā)展概況

      國(guó)內(nèi):

      我國(guó)聚丙烯酰胺產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)50年代末期。1962年上海天原化工廠建成我國(guó)第一套聚丙烯酰胺的生產(chǎn)裝置,生產(chǎn)水溶膠產(chǎn)品。隨后,吉化公司研究院、中科院廣州化學(xué)所也研制成功聚丙烯酰胺并投入生產(chǎn)。此后,由于聚丙烯酰胺在油田三次采油的大量應(yīng)用,以及在污水處理、造紙等方面用量的增加,我國(guó)聚丙烯酰胺的生產(chǎn)能力不斷增加,目前生產(chǎn)廠家已經(jīng)達(dá)到60多家,總生產(chǎn)能力約為16萬(wàn)噸/年,總消費(fèi)量約為12萬(wàn)噸/年。

      國(guó)外:

      目前,世界上聚丙烯酰胺的總生產(chǎn)能力約為450kt/a,產(chǎn)量約400kt/a,美國(guó)、日本、歐洲是聚丙烯酰胺的主要生產(chǎn)和消費(fèi)地,其生產(chǎn)能力約占世總生產(chǎn)能力的85%。國(guó)外聚丙烯酰胺的生產(chǎn)廠家主要有美國(guó)的道化學(xué)公司、氰胺公司、聯(lián)合膠體公司、拉爾科公司,日本的日東化學(xué)公司、三井東亞公司、三井氫胺公司、三菱化學(xué)公司、三洋化成公司,法國(guó)SNF圣泰公司,德國(guó)的斯托豪森公司、巴斯夫公司和英國(guó)聯(lián)合膠體公司等。

      3 PAM的應(yīng)用

      3.1石油開(kāi)采

      根據(jù)美國(guó)油田化學(xué)品研究報(bào)告指出,采用化學(xué)技術(shù)驅(qū)油提高石油采收率。無(wú)論是采用膠束一聚合物驅(qū)油還是用聚合物驅(qū)油,都需要大量使用PAM系聚合物。據(jù)統(tǒng)計(jì),PAM在美國(guó)有31%左右用于油田,而我國(guó)則高達(dá)60%以上,在油田化學(xué)品中,PAM是具有多方面作用的添加劑,如鉆井液、洗井液、注水采油及提高采收率都有重要的作用。

      在現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的今天,實(shí)驗(yàn)儀器的微機(jī)化、數(shù)字化、智能化,給我們實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了新的氣息,同時(shí)為我們改變?cè)械膶?shí)驗(yàn)教學(xué)模式開(kāi)辟了一條新途徑.所以,我們?cè)谏韺W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,引進(jìn)了生物信號(hào)采集處理系統(tǒng),并安裝了相應(yīng)的配套軟件,可取代傳統(tǒng)的記錄儀、示波器和刺激器等實(shí)驗(yàn)儀器,使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)智能處理.實(shí)景仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^的了解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng),其中包括實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)裝置和儀器等.另外,通過(guò)了解實(shí)驗(yàn)方法、技術(shù)及手術(shù)過(guò)程,可以更加全面的了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程.實(shí)景仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用大大提高了實(shí)驗(yàn)成功率,節(jié)省了實(shí)驗(yàn)成本,增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力.

      3.2用作驅(qū)油劑

      在提高石油采收率的三次采油諸方法中,用PAM作驅(qū)油劑占有重要地位。聚合物的作用是調(diào)節(jié)注入水的流變性,增加驅(qū)動(dòng)液的粘度,改善水驅(qū)波發(fā)效率,降低地層中水相滲透率,使水與油能勻速地向前流動(dòng)。

      3.3用作堵水調(diào)整劑

      在油田生產(chǎn)過(guò)程中,由于地層的非均質(zhì)性,常產(chǎn)生水浸問(wèn)題,需要進(jìn)行堵水,其實(shí)質(zhì)是改變水在地層中的滲流狀態(tài),以達(dá)到減少油田產(chǎn)水、保持地層能量、提高油田最終采收率的目的。

      3.4用作鉆井液調(diào)整劑

      作為鉆井液調(diào)整劑,經(jīng)常使用的是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM),它由PAM水解而得。其作用是調(diào)節(jié)鉆井液的流變性,攜帶巖屑,潤(rùn)滑鉆頭,減少流體損失等。

      3.5用作壓裂液添加劑

      壓裂工藝是油田開(kāi)發(fā)致密層的重要增產(chǎn)措施,其作用是開(kāi)通巖石的通過(guò),讓油流過(guò),亞甲基PAM交聯(lián)而成的壓裂液,由于具有高粘度、低摩阻、良好的懸砂能力以及配制方便和成本低的優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用。[8]

      3.6用于礦冶行業(yè)

      采礦過(guò)程中,通常使用大量的水,最后常需回收水中的有用固體,并將廢水凈化回收使用。應(yīng)用PAM絮凝,可促進(jìn)團(tuán)粒的下沉、液體的澄清和泥餅的脫水,從而可提高生產(chǎn)效率,減少尾礦流失和水消耗,降低設(shè)備投資和加工成本,并避免環(huán)境污染。鈾礦提取是PAM最早的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一,用酸或磺酸鹽溶液瀝取鈾礦石時(shí),在瀝取物的濃縮和過(guò)濾中,添加PAM處理非常有效。[9]

      3.7紡織、印染工業(yè)中的應(yīng)用

      在紡織工業(yè)中,聚丙烯酰胺作為織物處理的上漿劑、整理劑、可以生成柔順、防皺、防霉菌的保護(hù)層。利用它的吸濕性強(qiáng)的特點(diǎn),能減少紡細(xì)紗時(shí)的斷張率。聚丙烯酰胺作后處理劑可以防止織物的靜電和阻燃。

      3.8水處理

      如前所述,PAM的酰胺基團(tuán)可與許多物質(zhì)親和形成氫鍵。高分子PAM在被吸附的粒子間形成“橋聯(lián)”,它還可通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化或共聚變成含有陰、陽(yáng)、非及兩性離子的完整絮凝劑體系。這些使得PAM成為當(dāng)前最理想,最重要的絮凝劑。PAM在國(guó)外水處理業(yè)的應(yīng)用非常廣泛,美國(guó)約有43%的PAM應(yīng)用在水處理中,日本約30%。

      3.9造紙

      PAM作為造紙助劑在國(guó)外的使用量是相當(dāng)大的,添加不同分子量,不同官能基團(tuán)的PAM有增加填料保留,紙頁(yè)纖維干濕增強(qiáng)及提高表面性質(zhì),油墨吸附等多種作用,例如,PAM是一種優(yōu)良的表面涂布劑,表面涂布劑是改善紙表面強(qiáng)度,提高紙張適印性而施涂在紙面的一種助劑,常用的有PAM,聚乙烯醇(PUA),淀粉(氧化淀粉和改性淀粉)PAM對(duì)紙具有較好的滲透性。

      4 簡(jiǎn)易鑒別方法

      用戶與其買摻假的聚丙烯酰胺,不如使用高分子量的聚丙烯酰胺。理論上講,300萬(wàn)和2000萬(wàn)的聚丙烯酰胺生產(chǎn)成本是一樣的,但廠家出售的聚丙烯酰胺價(jià)格是隨著分子量變化而變化的,分子量越高,售價(jià)越高。為了避免上當(dāng)受騙,給缺乏化驗(yàn)檢測(cè)手段的用戶介紹如下簡(jiǎn)易可靠的鑒別方法:

      4.1定量檢測(cè)聚丙烯酰胺的灰分

      為了能在驗(yàn)收聚丙烯酰胺時(shí),快速的鑒別真假,先后采取電導(dǎo)率、比重、粘度、灰分等分析方法,最終確定了采用灰分方法,定量的檢測(cè)出摻假(鹽)的含量。

      4.2辨別聚丙烯酰胺絮凝劑的味道

      對(duì)聚丙烯酰胺原有味道的改變:高分子量的聚丙烯酰胺填料低分子量的聚丙烯酰胺常用的填料之一:工業(yè)食鹽食鹽,即氯化鈉,價(jià)格低,外觀和聚丙烯酰胺相似,食鹽的加入,能達(dá)到增溶的作用,即能提高聚丙烯酰胺PAM的稠度。但是加入量太大,會(huì)影響聚丙烯酰胺和其他物質(zhì)的相溶性。純的聚丙烯酰胺是沒(méi)有味道的,而摻食鹽的聚丙烯酰胺,往往帶有咸味,你可以嘗一下您購(gòu)買的聚丙烯酰胺PAM,看看是否有咸的味道? 常用的填料之一:尿素,價(jià)格低,外觀和聚丙烯酰胺相似,尿素的加入,能減少聚丙烯酰胺PAM鏈間的氫鍵數(shù)量,因此在聚丙烯酰胺PAM溶于水時(shí),能加速聚丙烯酰胺的溶解,減少結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象。這時(shí)您采購(gòu)的聚丙烯酰胺是沒(méi)有味道的。在使用聚丙烯酰胺做膠水增稠時(shí),使用中等分子量的聚丙烯酰胺,這樣能滿足增稠和潤(rùn)滑的雙重作用。

      5 結(jié)束語(yǔ)

      作為造紙企業(yè),抄紙和污水的處理都要用到PAM,量體裁衣為自己選擇貨真價(jià)實(shí)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的PAM是很有意義的。我們一向反對(duì)用偽劣產(chǎn)品來(lái)擾亂市場(chǎng)蒙坑的行為,我們倡導(dǎo)應(yīng)以誠(chéng)信為本,以優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品去參與市場(chǎng)的公平競(jìng)爭(zhēng)。希望這篇拙作能給相關(guān)用戶一丁點(diǎn)啟示。

      [1]毛欣,聶雅玲.高分子量聚丙烯酰胺的制備[J].遼寧化工,2007,36(6):384-386.

      [2][3]程麗鴻,國(guó)內(nèi)聚丙烯酸胺市場(chǎng)研究.《產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)》,2009年4月6日,第十七卷,第7期

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