מה זה פוליווינילמין?
פוליאקרילאמיד (בקיצור PAM) מסווג לסוגים קטיוניים, אניונים ולא-יוניים, עם משקל מולקולרי שנע בין 4 מיליון ל-20 מיליון. מוצר זה הוא אבקה לבנה הנמסה בקלות במים; עם זאת, הוא מתפרק בקלות כאשר הטמפרטורות עולות על 120 מעלות. פולי-אקרילאמיד הוא חומר פולימרי סינתטי-המכונה בדרך כלל "Separan"-ושייך לקבוצת הפוליאלקטרוליטים. הוא נמצא בשימוש נרחב בתהליכי הפרדת נוזלים-של מוצקים של שטיפת תמיסות במפעלי אורניום (כגון בתהליכי שטיפה נגד זרם{10}) כדי לשפר את תכונות ההבהרה, השקיעה והסינון של התמיסה.
מאפיינים: קולואיד צמיג חסר צבע או צהבהב. זהו שרף מסיס במים- שניתן להמיס במים בכל פרופורציה. במספר מוגבל של ממיסים-כגון חומצה קרחונית, חומצה אקרילית, אתילן גליקול, פורמאמיד, גליצרול וחומצה לקטית-המסיסות שלה היא רק כ-1%. זה כמעט בלתי מסיס לחלוטין בממיסים אורגניים. זה מתפרק בקלות כאשר הטמפרטורות עולות על 120 מעלות.
אקרילאמיד מסונתז מאקרילוניטריל בנוכחות זרז נחושת. לאחר מכן, האקרילאמיד עובר פילמור בנוכחות K₂S₂O₈ (אשלגן פרסולפט) ליצירת פוליאקרילאמיד. לאחר טיפול אלקליין ושטיפת מים, מכינים סגסוגת אלומיניום-נחושת כזרז ומועמסת לתוך כור הידרציה. חומר ההזנה של האקרילוניטריל נשאב לתוך מיכל אגירה ולאחר מכן מוזן לתוך מיכל מדידה. מים מטוהרים- שעברו-טיפול בחילופי יונים-מוכנסים למיכל המדידה ואז נשאבים ברציפות לכור ההידרציה ביחס פרופורציונלי באמצעות מחמם חומרי הזנה.
תגובת ההידרציה ממשיכה בטמפרטורה של 85-125 מעלות, ומניבה תמיסה מימית של אקרילאמיד. כל שאריות אקרילוניטריל מנותבת מעמודת מאייד הבזק בחזרה למעבה, ואז זורמת למיכל מדידת מים לצורך מיחזור. תמיסת האקרילאמיד זורמת ממאייד הבזק לתוך מיכל אגירה; לאחר מכן הוא נשאב לתוך מיכל עילי, עובר דרך עמודת חילופי שרף, ולבסוף מופנה למיכל אגירה כדי להכין תמיסת מונומר בריכוז של 7-8%. תמיסה זו מוזנת לאחר מכן לקומקום פילמור כדי לייצר מוצר פוליאקרילאמיד קולואידי, וכתוצאה מכך החומר המוגמר הסופי.
פוליאקרילאמיד זמין בעיקר בשתי צורות: אבקה וקולואיד. מכיוון שהצורה הקולואידית קשה להובלה ולטפל בה, אבקת פוליאקרילאמיד (PAM) זכה לרווחה משמעותית בקרב המשתמשים בשנים האחרונות. פיזור פולימרים-במיוחד תחליב PAM- משכו גם תשומת לב רבה בשל מסיסותם המצוינת במים. מפרטי פוליאקרילאמיד: משקל מולקולרי יחסי הוא אחד ממדדי הביצועים העיקריים המשמשים להבדיל בין סוגים שונים של פוליאקרילאמיד. PAM בעל משקל-מולקולרי- גבוה משמש בעיקר כחומר פלוקולט; PAM בעל משקל-מולקולרי-בינוני משמש בעיקר כסוכן חוזק יבש- בייצור נייר; ו-PAM בעל משקל-מולקולרי- נמוך מתפקד כחומר מפזר.
כיצד בוחרים חומר צפצופים קטיוני?
מדוע הבחירה בסוג היוני הספציפי היא קריטית לחלוטין כאשר משתמשים בפוליאקרילאמיד קטיוני לטיפול בשפכים? מכיוון שמפעלים תעשייתיים רבים מייצרים בוצה תעשייתית ומי שפכים, וסוגים שונים של שפכים דורשים בחירה של סוגים ספציפיים של פוליאקרילאמיד קטיוני. לכן, אילו גורמים יש לקחת בחשבון בעת בחירת הפוליאקרילאמיד הקטיוני המתאים?
ראשית, חיוני להבין את המקור, המאפיינים, ההרכב ותכולת המוצקים של הבוצה. בהתבסס על המרכיבים העיקריים שלהם, ניתן לסווג את סוגי הבוצה באופן רחב לבוצה אורגנית ולבוצה אנאורגנית. באופן כללי, פוליאקרילאמיד קטיוני משמש לטיפול בבוצה אורגנית ולהתייבשות בוצה, בעוד שפוליאקרילאמיד אניוני משמש לטיפול בבוצה אורגנית. פוליאקרילאמיד קטיוני אינו מנוצל בקלות בסביבות בסיסיות מאוד, בעוד שפוליאקרילאמיד אניוני אינו מתאים לשימוש בסביבות חומציות מאוד. בדרך כלל, ככל שתכולת המוצקים של הבוצה גבוהה יותר, כך המינון הנדרש של פוליאקרילאמיד גדול יותר.
בחירת היוניות של פוליאקרילאמיד קטיוני: עבור בוצה המיועדת לפירוק, ניתן לערוך בדיקות מעבדה בקנה מידה קטן- על מנת לסנן פקקים של פוליאקרילאמיד בדרגות יוניות שונות, ובכך לזהות את המוצר המתאים ביותר. גישה זו לא רק מבטיחה תוצאות צניפות אופטימליות אלא גם ממזערת את המינון הנדרש של פוליאקרילאמיד, ובכך מפחיתה את העלות הכוללת של כימיקלים לטיפול במים. הקריטריונים העיקריים לבחירת היוניות המתאימה הם גודל הפקעת המתקבלת וחוזק הגוש (באופן ספציפי, תכולת המים של הגוש).
גודל הפלאק: אם הצירים קטנים מדי, מהירות השקיעה שלהם תיפגע; לעומת זאת, אם הגושים גדולים מדי, הם יספגו כמויות מוגזמות של מים, וכתוצאה מכך לחדירות ירודה בתוך מטריצת הבוצה. ניתן לשלוט ביעילות על גודל הפלוק על ידי התאמת המשקל המולקולרי של הפוליאקרילאמיד.
חוזק פלק: הצקות חייבות להישאר יציבות ולהתנגד להתמוטטות תחת כוחות גזירה. בחירת פוליאקרילאמיד עם דרגת יוניות מתאימה מסייעת לשפר את חוזק הפלאק.
הבה נבחן כמה תעשיות ספציפיות כדוגמאות:
תהליכי שטיפת פחם ושטיפת חול הם בדרך כלל פשוטים יחסית, ומאפשרים שימוש ישיר בפוליאקרילאמיד קטיוני.
טיפול בשפכים בתעשייה הכימית.
שפכים הנוצרים על ידי תעשיות ההלבנה, הצביעה וייצור הנייר קשים במיוחד לטיפול; כתוצאה מכך, יש להגדיל את המינון של חומרי הטיפול ולשמור על רמה מתאימה.
ריכוזי המזהמים בשפכים באלקטרוניקה ובשפכים תעשייתיים כלליים אינם עולים בדרך כלל על תקני הטיפול שנקבעו עבור שפכים ביתיים. שיטות הטיפול בשפכים ביתיים משתנות, וכך גם חומרי הצקה הספציפיים המשמשים. אם נעשה שימוש בשיטת טיפול ביוכימית, נדרש פוליאקרילאמיד קטיוני אך ורק כחומר לפירוק בוצה.
אם מאמצים שיטת טיפול פיזיקוכימית, ניתן להוסיף תחילה אלומיניום כלוריד פולימרי, ולאחר מכן פוליאקרילאמיד אניוני.
פוליאקרילאמיד קטיוני משמש למטרות הסרת מים; יש לקבוע את המינון הספציפי הנדרש לסוגים שונים של שפכים בהתבסס על המאפיינים הייחודיים של איכות המים.
