Processos de producció i classificació de la poliacrilamida (PAM)
I. Polimerització en solució aquosa
Avantatges: baix cost, equips senzills, alta seguretat i la capacitat d'aconseguir pesos moleculars molt elevats; adequat per a la producció a gran escala de pols seca ensacada de 25 kg.
1. Preparació i purificació dels ingredients: l'aigua desionitzada es barreja amb acrilamida purificada (AM). Per al PAM aniònic, s'afegeix àcid acrílic (AA); per al PAM catiònic, s'afegeixen monòmers catiònics com el DMC o el DAC. S'ajusta el pH i s'introdueix nitrogen gasós per eliminar l'oxigen (ja que l'oxigen inhibeix la polimerització).
2. Iniciació i polimerització: s'afegeix un sistema d'iniciació redox (més comunament persulfat d'amoni combinat amb bisulfit de sodi, sovint complementat amb un iniciador azoic). La temperatura es manté entre 20 i 50 graus i la polimerització adiabàtica continua durant 2 a 6 hores, donant lloc a un bloc de gel sòlid i elàstic.
- PAM no iònic: Produït mitjançant l'homopolimerització de AM.
- PAM aniònic (APAM) – Dos mètodes:
① Homopolimerització seguida d'hidròlisi (enfocament principal): primer es produeix un bloc de gel no iònic, després s'hidrolitza escalfant amb NaOH per introduir grups carboxil. El grau d'hidròlisi es pot ajustar i aquest mètode produeix pesos moleculars més alts (utilitzat habitualment per a APAM d'alt pes molecular en aplicacions de camps petroliers).
② Copolimerització-hidròlisi: l'AM i l'àcid acrílic es polimeritzen junts; aquest procés és més senzill, tot i que el pes molecular resultant és lleugerament inferior.
- PAM catiònic (CPAM): Produït per la copolimerització directa de monòmers AM i catiònics. Aquest tipus no pot patir hidròlisi alcalina forta; el grau iònic està controlat per la proporció de monòmers i el cost de producció és més elevat.
3. Granulació: el bloc de gel es talla o es tritura en partícules de gel més petites.
4. Assecat a l'aire calent: les partícules s'assequen a 80-120 graus fins a un contingut d'humitat de<10%. The temperature must be carefully controlled; excessive heat can cause molecular weight degradation or cross-linking, rendering the polymer insoluble.
5. Pulverització i tamisat: el material es tritura en pols i es tamisa (normalment 80-120 malles).
6. Proves de qualitat (pes molecular, grau iònic, velocitat de dissolució, contingut d'acrilamida residual) i embalatge.
II. Polimerització d'emulsió inversa (Emulsió PAM, producte líquid)
Sistema d'aigua en oli (W/O): una solució aquosa d'AM serveix com a fase dispersa, mentre que el querosè o un hidrocarbur similar actua com a fase contínua. L'oli blanc serveix com a fase d'oli contínua; s'afegeix un emulsionant per dispersar la substància en microgotes, que després es polimeritzen.
III. Polimerització en suspensió en fase inversa
Les gotes de monòmer es suspenen i es polimeritzen dins d'un dissolvent orgànic, produint poliacrilamida (PAM) directament en forma de perles (partícules semblants a perles).
IV. Polimerització per dispersió (un mètode més nou)
Un procés de dispersió a base d'aigua que evita l'ús de grans quantitats de dissolvents orgànics. El producte resultant és una dispersió a base d'aigua; es dissol ràpidament i s'utilitza principalment en la fabricació de paper d'alta gamma i com a additiu per a recobriments. La capacitat de producció és relativament limitada.
Quatre tipus principals
APAM (PAM aniònic)
Adequat per a aigües residuals que contenen sòlids inorgànics en suspensió, com ara el de rentat de carbó, processament de minerals, plantes de sorra i grava, instal·lacions de galvanoplastia, fàbriques d'acer i tractament d'aigua (aclariment). És més eficaç en condicions de pH alcalí i és l'opció més assequible.
2. CPAM (PAM catiònic)
S'utilitza principalment per a la deshidratació de fangs (inclosos els fangs d'aigües residuals municipals, escorxadors, processament d'aliments i fabricació de paper) i per al tractament d'aigües residuals riques en orgànica. Es classifica pel seu grau iònic (entre 10 i 60) i és el tipus més car.
3. NPAM (PAM no iònic)
S'utilitza per a sistemes d'aigua àcida, control de perfils en pous de petroli, retenció d'humitat del sòl i dimensionament tèxtil.
4. PAM amfòter
S'utilitza per a aigües residuals complexes caracteritzades per fluctuacions importants en la qualitat de l'aigua; aquest tipus s'utilitza amb menys freqüència.
