“百業(yè)助劑”----聚丙烯酰胺(PAM)


隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展卡辰,聚丙烯酰胺產(chǎn)品的消費(fèi)也不斷增長。在石油開采邪意、造紙工業(yè)九妈、污水處理等領(lǐng)業(yè)都有廣泛應(yīng)用,素有“百業(yè)助劑”之稱雾鬼。我國聚丙烯酰胺產(chǎn)品主要消費(fèi)在石油開采等領(lǐng)域萌朱,日本主要消費(fèi)在造紙工業(yè),歐美國家主要用于水處理呆贿。但是嚷兔,近年來森渐,我國環(huán)境問題日趨成為公眾熱點(diǎn),而對(duì)環(huán)保的要求也逐漸提高冒晰,我國聚丙烯酰胺在水處理領(lǐng)域的消費(fèi)也隨之增長(張桐郡同衣,2009)。


聚丙烯酰胺合成的主要原料----丙烯酰胺(AM)



丙烯酰胺結(jié)構(gòu)式

1893年壶运,Moureu從丙烯酰氯與氨首次合成了丙烯酰胺耐齐。

1954年,美國氰氨公司采用丙烯腈硫酸水解工藝進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)蒋情。

1972年埠况,日本三井東壓化學(xué)公司首先建立了骨架銅催化丙烯腈水合制丙烯酰胺的工業(yè)裝置,此后各國相繼開發(fā)了不同類型的催化劑棵癣,采用此項(xiàng)工藝進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)辕翰。

80年代,日本日東化學(xué)工業(yè)公司實(shí)現(xiàn)了用生物催化劑由丙烯腈制丙烯酰胺的工業(yè)生產(chǎn)狈谊。

丙烯酰胺是一種白色晶體化學(xué)物質(zhì)喜命,是重要的精細(xì)化工原料,目前90%的丙烯酰胺都用于生產(chǎn)聚丙烯酰胺(吳曉云河劝,2002)壁榕。同時(shí),丙烯酰胺也使一種劇毒物質(zhì)赎瞎,是具有神經(jīng)毒性牌里、生殖毒性和遺傳毒性的潛在致癌物。淀粉類食品在高溫(>120℃)烹調(diào)下容易產(chǎn)生丙烯酰胺务甥。 研究表明牡辽,人體可通過消化道、呼吸道缓呛、皮膚黏膜等多種途徑接觸丙烯酰胺催享,飲水是其中的一條重要接觸途徑。2002年4月瑞典國家食品管理局和斯德哥爾摩大學(xué)研究人員率先報(bào)道哟绊,在一些油炸和燒烤的淀粉類食品,如炸薯?xiàng)l痰憎、炸土豆片等中檢出丙烯酰胺票髓,而且含量超過飲水中允許最大限量的500多倍。之后挪威铣耘、英國洽沟、瑞士和美國等國家也相繼報(bào)道了類似結(jié)果。

香港消費(fèi)者委員會(huì)的研究蜗细,含碳水化合物的食物在經(jīng)油炸之后裆操,都會(huì)產(chǎn)生丙烯酰胺怒详。研究已知丙烯酰胺可致癌。

隨著工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展踪区,丙烯酰胺的使用領(lǐng)域和數(shù)量都日趨擴(kuò)大昆烁,同時(shí)對(duì)環(huán)境和人體健康的影響也會(huì)逐漸增加。因此缎岗,中國作為世界丙烯酰胺使用量最大的國家静尼,相關(guān)行業(yè)丙烯酰胺的常規(guī)檢測(cè)、不同環(huán)境介質(zhì)種的丙烯酰胺含量及分布情況等都會(huì)得到國家和公眾的關(guān)注和重視传泊。


什么是聚丙烯酰胺(PAM)


隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展鼠渺,聚丙烯酰胺產(chǎn)品的消費(fèi)也不斷增長。在石油開采眷细、造紙工業(yè)拦盹、污水處理等領(lǐng)業(yè)都有廣泛應(yīng)用,素有“百業(yè)助劑”之稱溪椎。我國聚丙烯酰胺產(chǎn)品主要消費(fèi)在石油開采等領(lǐng)域掌敬,日本主要消費(fèi)在造紙工業(yè),歐美國家主要用于水處理池磁。但是奔害,近年來,我國環(huán)境問題日趨成為公眾熱點(diǎn)地熄,而對(duì)環(huán)保的要求也逐漸提高华临,我國聚丙烯酰胺在水處理領(lǐng)域的消費(fèi)也隨之增長(張桐郡,2009)端考。

聚丙烯酰胺

PAM(Poly acrylamide)是丙烯酰胺(AM)均聚物或者其他的單體共聚的聚合物的統(tǒng)稱雅潭。又被稱作三號(hào)凝聚劑,產(chǎn)品形態(tài)如粉末却特、乳液扶供、膠粒、粘性液體等裂明,常規(guī)為白色粉末或半透明顆粒椿浓,1.302g/cm3,軟化溫度在210℃闽晦。

PAM屬于線性高分子聚合物扳碍,易溶于水,不溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑仙蛉,具有良好的絮凝性笋敞、粘合性及增稠性等特點(diǎn)。PAM本身不具有毒性荠瘪,其毒性來源于丙烯酰胺單體以及其合成時(shí)攜帶的部分有毒重金屬夯巷。廣泛應(yīng)用于水處理赛惩、石油開采工業(yè)、造紙業(yè)趁餐、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域喷兼。傳統(tǒng)制備方法有水溶液聚合、反相乳液聚合澎怒、反相微乳液聚合褒搔、分散聚合等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展喷面,不斷創(chuàng)新出新的聚合技術(shù)星瘾,包括輻射聚合、活性/可控聚合等惧辈。

聚丙烯酰胺的4種類型


1.非離子型聚丙烯酰胺(NPAM) ? ? ?

2.陽離子型聚丙烯酰胺(CPAM)

3.陰離子型聚丙烯酰胺(APAM) ? ? ?

4.兩性聚丙烯酰胺(AmPAM)


不同類型聚丙烯酰胺的制備


陽離子聚丙烯酰胺制備方法

聚丙烯酰胺的化學(xué)改性

1.Mannich化學(xué)反應(yīng)改性 ? ? ?2.酰胺基Hofmann化學(xué)反應(yīng)改性

丙烯酰胺單體與陽離子單體共聚

天然高分子與丙烯酰胺接枝共聚

陰離子聚丙烯酰胺制備方法

均聚后水解法

均聚共水解法

共聚法

兩性聚丙烯酰胺制備方法

大分子的側(cè)鏈改性

陰琳状、陽離子單體共聚法

天然高分子接枝共聚法

“百業(yè)助劑”----聚丙烯酰胺的應(yīng)用


聚丙烯酰胺絮凝試驗(yàn)

給水處理與污水處理

使用聚丙烯酰胺作為助凝劑或絮凝劑,可以減少絮凝劑的使用量盒齿,并提高廢水處理質(zhì)量念逞,在提高效率的同時(shí),還可以減少水垢的產(chǎn)生边翁,并且可以保護(hù)處理設(shè)備翎承。柳志剛(2008)曾研究過,PAM對(duì)濁度較大的江河水絮凝效果較水庫水符匾、湖泊水等不同水源要更好叨咖;對(duì)水的色度、重金屬離子處理效果不佳啊胶;對(duì)湖泊水中的藻類植物具有較好的絮凝效果甸各。 絮凝效果會(huì)受到水溫、pH焰坪、攪拌速率和時(shí)間等因素的影響趣倾。

石油開采工業(yè)

我國油田開采行業(yè)是聚丙烯酰胺的主要消費(fèi)領(lǐng)域。聚丙烯酰胺主要作為降濾失劑某饰、絮凝劑儒恋、稀釋劑、堵漏劑應(yīng)用于石油開采的鉆井露乏、酸化碧浊、堵水、三次采油等工藝中瘟仿。李輝(2011)等人制備了一種耐熱性良好的三元復(fù)合型油田堵水劑(黃原膠/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/膨潤土),這種制劑在20℃時(shí)吸水可以達(dá)到1677g/g比勉,放置12h后劳较,吸水率仍可以達(dá)到20%以上驹止。

造紙工業(yè)

聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的使用非常廣泛,也是使用最多的化學(xué)助劑之一观蜗。陰離子聚丙烯酰胺可以作為紙漿分散劑臊恋;低相對(duì)分子質(zhì)量聚丙烯酰胺可以作為紙張?jiān)鰪?qiáng)劑;中相對(duì)分子質(zhì)量聚丙烯酰胺作為助留助濾劑墓捻;高相對(duì)分子質(zhì)量聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)廢水處理可以起到絮凝作用抖仅。楊艷(2015)制備了兩性聚丙烯酰胺(AmPAM),將其應(yīng)用于廢紙漿造紙砖第,結(jié)果發(fā)現(xiàn)撤卢,加入AmPAM使紙漿濾水性降低,但是抗張強(qiáng)度增加梧兼,耐破度放吩、撕裂指數(shù)也有不同程度的增加,而且其紙漿經(jīng)過多次回收利用后保水值提高羽杰。

生物醫(yī)藥

在外科整形渡紫、栓塞劑、藥物緩釋等醫(yī)藥領(lǐng)域中考赛,聚丙烯酰胺水凝膠有著很好的應(yīng)用前景惕澎。聚丙烯酰胺水凝膠可控可調(diào)性好,且具有類似人體組織的特性和生物相容性颜骤。有研究表明(Lu S唧喉,2015),聚丙烯酰胺納米凝膠(氨基功能化的粘膜附著劑)裝載抗癌藥物多西紫杉醇(DTX)可以用于研究治療膀胱癌复哆。

其他領(lǐng)域

在礦冶工業(yè)生產(chǎn)作為絮凝劑欣喧、助濾劑;在紡織印染工業(yè)中作為紡紗上漿劑梯找、織物整理劑唆阿;在建筑行業(yè)作為裝飾粘結(jié)劑、水泥添加劑锈锤、水下灌漿材料驯鳖;在農(nóng)林業(yè)中可以用做土壤改良劑、保水劑等久免。聚丙烯酰胺還應(yīng)用于納米材料浅辙、復(fù)合材料等新領(lǐng)域。

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