聚丙烯酰胺(PAM)是一種線(xiàn)型高分子聚合物,化學(xué)式為(C3H5NO)n。在常溫下為堅硬的玻璃態(tài)固體,產(chǎn)品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。熱穩定性良好。能以任意比例溶于水,水溶液為均勻透明的液體。長(cháng)期存放后會(huì )因聚合物緩慢的降解而使溶液粘度下降,特別是在貯運條件較差時(shí)更為明顯。 [1] 聚丙烯酰胺作為潤滑劑、懸浮劑、粘土穩定劑、驅油劑、降失水劑和增稠劑,在鉆井、酸化、壓裂、堵水、固井及二次采油、三次采油中得到了廣泛應用,是一種極為重要的油田化學(xué)品。
應用領(lǐng)域
水處理領(lǐng)域
水處理包括原水處理、污水處理和工業(yè)水處理等。在原水處理中與活性炭等配合使用, 可用于生活水中懸浮顆粒的凝聚、澄清。用有機絮凝劑丙烯酰胺代替無(wú)機絮凝劑, 即使不改造沉降池, 凈水能力也可提高 20%以上; 在污水處理中, 采用聚丙烯酰胺可以增加水回用循環(huán)的使用率, 還可用作污泥脫水; 工業(yè)水處理中用作一種重要的配方藥劑。聚丙烯酰胺在國外應用最大的領(lǐng)域是水處理, 國內在此領(lǐng)域的應用正在推廣。聚丙烯酰胺在水處理中的主要作用:
(1) 減少絮凝劑的用量。在達到同等水質(zhì)的前提下, 聚丙烯酰胺作為助凝劑與其它絮凝劑配合使用, 可以大大降低絮凝劑的使用量;
(2) 改善水質(zhì)。在飲用水處理與工業(yè)廢水處理中, 聚丙烯酰胺與無(wú)機絮凝劑配合使用, 可明顯改善水質(zhì);
(3) 提高絮體強度與沉降速度。聚丙烯酰胺形成的絮體強度高, 沉降性能好, 從而提高固液分離速度, 有利于污泥脫水;
(4) 循環(huán)冷卻系統的防腐與防垢。聚丙烯酰胺的使用可大大減少無(wú)機絮凝劑的用量, 從而避免無(wú)機物質(zhì)在設備表面的沉積, 減緩設備的腐蝕與結垢。
采油中的應用
聚丙烯酰胺是一類(lèi)多功能的油田化學(xué)處理劑,廣泛用于石油開(kāi)采的鉆井、固井、完井、修井、壓裂、酸化、注水、堵水調剖、三次采油作業(yè)過(guò)程中, 特別是在鉆井、堵水調剖和三次采油領(lǐng)域。聚丙烯酰胺水溶液具有較高的粘度, 有較好的增稠、絮凝和流變調節作用, 在石油開(kāi)采中用作驅油劑和鉆井泥漿調節劑。在石油開(kāi)采的中后期, 為提高原油采收率,我國目前主要推廣聚合物驅油和三元復合驅油技術(shù)。通過(guò)注入聚丙烯酰胺水溶液, 改善油水流速比,使采出物中原油含量提高。在三次采油中加入聚丙烯酰胺, 可增加驅油能力, 避免擊穿油層, 提高油床開(kāi)采收率。中國石油工業(yè)是聚丙烯酰胺的最大用戶(hù), 聚丙烯酰胺的科技進(jìn)步促進(jìn)了中國石油工業(yè)的發(fā)展, 石油工業(yè)的需求又加速了聚丙烯酰胺的科技創(chuàng )新步伐與行業(yè)的發(fā)展。
造紙領(lǐng)域
聚丙烯酰胺在造紙領(lǐng)域廣泛用作助留劑、助濾劑、均度劑等以提高紙張的質(zhì)量、料漿脫水性能、細小纖維及填料的留著(zhù)率,減少原材料消耗及對環(huán)境的污染,用作分散劑,可改善紙的均勻度。聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中主要應用在兩個(gè)方面,一是提高填料、顏料等的存留率以降低原材料的流失和對環(huán)境的污染;二是提高紙張的強度。在紙料中加入聚丙烯酰胺,能提高細小纖維和填料粒子在網(wǎng)上的留著(zhù)率,加速紙料的脫水。聚丙烯酰胺的作用機理是漿料中的顆??侩娭泻突蚣軜蚨跄靡栽跒V布上保留下來(lái)。絮塊的形成也能使漿料中的水更易濾出,減少了纖維在白水中的流失量,減少環(huán)境污染,又有利于提高過(guò)濾和沉淀等設備的效率。
醫用材料
聚丙烯酰胺凝膠可用作非凝血酶原?;瘎?,外科,隱形眼鏡原料,微膠囊的外層包復料,并用作制造高質(zhì)量的止血拴,婦女衛生巾及小兒尿布等。粒度幾百微米到幾十微米的聚丙烯酰胺可用于色譜填料(例如凝膠色譜柱填料)),可有效地分離細胞色素等球形蛋白質(zhì)。并能進(jìn)一步對蛋白質(zhì)脫鹽、濃縮等。聚丙烯酰胺樹(shù)脂經(jīng) Mannich反應,在酰胺基側鏈上經(jīng)亞甲基橋引入L-脯氨酸或L-羥脯氨酸,在與銅離子配位,得到手性配體樹(shù)脂,它對一系列DL-氨基酸進(jìn)行有效拆分。經(jīng)Hofmann降解得到的聚乙烯胺樹(shù)脂上手性氨基酸再與銅離子絡(luò )合, 作為配體交換色譜的固定相,可對一系列氨基酸進(jìn)行拆分,對芳香氨基酸的拆分效果尤佳,由于骨架的親水性較強,大大縮短了拆分時(shí)間。
其他行業(yè)
食品行業(yè),用于甘蔗糖、甜菜糖生產(chǎn)中蔗汁澄清及糖漿磷浮法提取。酶制劑發(fā)酵液絮凝澄清工業(yè) ,還用于飼料蛋白的回收、質(zhì)量穩定、性能好,回收的蛋白粉對雞的成活率提高和增重、產(chǎn)蛋無(wú)不良影響,合成樹(shù)脂涂料,土建灌漿材料堵水,建材工業(yè)、提高水泥質(zhì)量、建筑業(yè)膠粘劑,填縫修復及堵水劑,土壤改良、電鍍工業(yè)、印染工業(yè)等。