四川聚丙烯酰胺“陰離子型”廠家

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聚合氯化鋁在造紙中的應用
摘要：敘述了聚合氯化鋁的基礎理論、聚合氯化鋁的水解形態(tài)及其組成、聚合氯化鋁的制造方法及其發(fā)展現狀，討論其在水處理、造紙中的應用及作用機理。 長期以來，作為一種的絮凝劑，聚合氯化鋁一直廣泛用于水處理過程中。近些年來，聚合氯化鋁也越來越多地應用于造紙工業(yè)。八十年代初，歐洲率先開發(fā)了分散松香膠(DRS) / 聚合氯化鋁(PAC)中性施膠系統(tǒng)，用聚合氯化鋁代替硫酸鋁成功地實現了松香中性施膠。與此同時，聚合氯化鋁在造紙濕部還能起到良好的助留、助濾作用。
1、聚合氯化鋁的基本概念 聚合氯化鋁（Polyaluminium Chloride），簡稱 PAC, 通常也稱作堿式氯化鋁、聚羥基鋁等，它是介于氯化鋁和氫氧化鋁兩種物質之間的一種水溶性無機高分子聚合物，通常以通式 Aln (OH)mCl3n-m 來表示，其中 n 代表聚合程度，這取決于制備過程中的多方面因素，m 表示某種聚合氯化鋁產品的中性化程度，即氫氧根離子取代氯離子的多少程度。由此可見，聚合氯化鋁所代表的并不是某一種特定的無機化合物，而是一系列無機聚合物的總稱[2~3]。 聚合氯化鋁的聚合程度受到多種因素的影響，而其中直接、對其影響zui大的是其中氫氧根的含量，因此，人們通常將 Al 和 Cl 的比值或堿化度（也稱作鹽基度）作為其特性參數來描述聚合程度，而尤以后者使用更為普遍。PAC 的堿化度按如下公式定義： 堿化度 B(%) = [OH-] / 3 [Al3+] ×100 其中，[OH-] 和 [Al3+] 分別表示氫氧根和鋁離子的摩爾濃度，不難發(fā)現，堿度還可表示為： 堿化度 B（%）= m / 3 n × 100 也有一些習慣用羥鋁比（[OH-]/[Al3+]）來表示的，但其實質上是相同的。 2、聚合氯化鋁在水處理中的作用機理 聚合氯化鋁廣泛應用于廢水、清水處理中用作水處理絮凝劑。
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有關鋁鹽凝聚絮凝作用機理的研究成果大多都是來自于水處理混凝領域，多來凈水在總結長期以來許多研究者所提出的混凝作用機理后，認為混凝過程中主要存在以下四種作用機理：
2.1 雙電層壓縮理論 雙電層壓縮理論認為膠體顆粒間的相互作用力主要來自于范德華引力和靜電斥力，當溶液中含有與膠體電荷相反的電解質時，膠體顆粒表面雙電層中的擴散層因反離子（與膠體顆粒電性相反）作用而被壓縮，電位降低。當水中電解質濃度增加到某一數值時，膠體顆粒相互靠近，體系發(fā)生快速凝聚絮凝作用，使膠體顆粒發(fā)生凝聚所需的zui低電解質濃度稱為臨界凝聚濃度。雙電層壓縮理論忽視了水中反離子水解形態(tài)的專屬化學吸附作用，認為導致凝聚作用的主要是一些如 Al3+、Fe3+離子等高價金屬離子壓縮雙電層作用的結果。
2.2 電中和/吸附理論 電中和/吸附理論強調膠體微粒與絮凝劑水解產物之間存在某種專屬化學作用，即形成某種離子化合態(tài)，吸附在膠體顆粒表面并中和其負電荷，使膠體顆粒脫穩(wěn)而隨即發(fā)生絮凝作用。電中和/吸附理論可以解釋物理理論所不能解釋的現象，并已廣泛用于解釋各種水解金屬鹽凝聚劑對膠體顆粒產生的凝聚脫穩(wěn)作用。該理論認為，膠體顆粒發(fā)生凝聚脫穩(wěn)作用，除靜電作用力外，重要的是其專屬化學作用，如表面絡合、離子交換吸附、共價鍵合等等。
2.3 吸附架橋理論 吸附架橋理論是在電中和/吸附理論的基礎上提出的，主要用于解釋有機高分子聚合物對膠體顆粒產生的凝聚絮凝作用。該理論著重強調了同種電荷的高分子絮凝劑與膠體顆粒的化學吸附架 橋作用，其作用原理是伸展在溶液中的長鏈狀聚合物分子的各活性基團可同時占據膠體表面一個或多個吸附位，或同時占據兩個或更多個膠粒，通過膠體顆粒間的“架橋”方式將多個顆粒隨意地束縛在聚合物分子活性鏈節(jié)、尾端各活性基團上，從而形成橋聯狀的粗大絮狀物。在高分子絮凝劑對膠體的絮凝過程中，陽離子型絮凝劑對帶負電荷膠粒的絮凝可看作為電中和/吸附凝聚與架橋絮凝的綜合作用結果，其兩者間作用的強弱明顯取決于分子量及其所含離子官能團的種類及數量。
2.4 卷掃絮凝理論 卷掃絮凝理論認為當金屬鹽絮凝劑，如鋁鹽或鐵鹽的劑量超過其溶度積時，產生氫氧化物沉淀，由于初生的絮狀金屬氫氧化物擁有很大的表面積且仍帶有一定的正電荷量，故具有一定的靜電粘附能力，因此在沉淀物形成過程中，膠體顆?？梢酝瑫r粘附、卷掃在沉淀物中迅速沉淀。該理論主要是用于解釋在高 pH 值時的各種水解金屬鹽沉淀絮體與膠體顆粒間產生的異相凝聚絮凝作用，它實際是凝聚脫穩(wěn)及絮凝沉淀綜合作用的結果。 以上所述的四種絮凝機理各自解釋了凝聚絮凝過程中的絮凝劑與膠體顆粒相互作用的機理。
實際上，四種作用機理是有機聯系的，無論是作為絮凝劑還是作為施膠沉淀劑、助留助濾劑，往往是幾種機理綜合作用或在某種環(huán)境中以某種機理為主，因此其使用效果不僅取決于所使用絮凝劑的物化特性，也與處理對象的化學環(huán)境有密切的關系。 3、PAC 在造紙工業(yè)中的應用 聚合氯化鋁在造紙工業(yè)中除部分用于污水和清水處理（造紙中）外，其主要用途是用于松香中性施膠沉淀劑和助留、助濾劑，此外，它還可用于控制樹脂障礙和作為陰離子雜質的捕捉劑等等。
（1）聚合氯化鋁用于松香中性施膠沉淀劑 由于范圍內的資源緊缺，造紙用原料變得越來越寶貴，用更廉價的CaCO3 填料來盡可能多地替代纖維變得更為實際，因此歐洲于八十年代中期率先采用松香中性施膠技術生產中性紙張，該生產過程可用 CaCO3 作為填料，這項技術成功的關鍵之一是用聚合氯化鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的明礬作為施膠沉淀劑。由于聚合氯化鋁可在中性甚至堿性范圍內仍能保持較高的正電性，而不像 Al2(SO4)3 那樣很快形成 Al(OH)3 沉淀，而且由于聚合氯化鋁的預水解，它不像 Al2(SO4)3 那樣把系統(tǒng)的 pH 值降得很低，所以，聚合氯化鋁是十分理想的進行中性施膠的鋁源，其施膠 pH 值可達到 7.5。繼歐洲之后，北美和其他許多地區(qū)的紙廠都相繼采用了這項技術變酸性造紙為中性造紙。利用這種方法進行中性施膠不僅大大降低了生產成本，同時也克服了用合成膠料（如 AKD 等）進行中性施膠時存在的一些難以避免的缺點（如打滑、施膠度難以控制等）。即使如此，由于聚合氯化鋁是一種處于亞穩(wěn)狀態(tài)下的、復雜的無機高分子聚合物，因此，在使用過程中還存在著能否合理選用及其產品本身的穩(wěn)定性等諸多問題，這還有待于在今后的研究和開發(fā)中進一步得到解決。
（2） 聚合氯化鋁用作助留、助濾劑 濕部化學是研究在脫水、成形過程中，紙料中的各種細小組分、添加劑以及纖維之間相互作用的表面及膠體化學的規(guī)律。在過去的十幾年當中，濕部化學的主要發(fā)展趨勢是造紙過程由酸性向中、堿性環(huán)境的過渡，而近些年來，另一種發(fā)展趨勢是在造紙濕部廣泛使用各種各樣的化學添加劑及添加系統(tǒng)。我國造紙工業(yè)以非木材纖維原料為主，其中又以禾本科植物纖維原料為主，由于草漿本身存在纖維短，雜細胞含量高，造成紙張強度差，抄紙過程中濾水困難，因而研究其在中、堿性條件下抄紙及利用各種助劑提高留著、濾水性能是適合我國國情的濕部化學的研究方向。
a、助留劑 目前，許多學說都認為，細小纖維和填料等在紙頁中的留著主要通過兩種方式作用，即機械截留和膠體絮凝作用來實現的，而隨著對留著機理不斷深入的研究，認為后一種作用更為重要。機械截留作用主要是顆粒機械地留著在逐漸形成的紙頁結構中，這種機理類似于過濾作用，它僅僅適用于紙料中的較長纖維部分，無法說明細小組分留著率高的原因，也無法解釋助留劑的助留 效果。 當前，越來越多的研究集中于有關細小纖維及填料的留著機理，這些研究建立了許多不同的概念和模型，為解釋和發(fā)展留著機理、優(yōu)化工藝過程提供了理論基礎。膠體絮聚作用包括凝聚作用（coagulation）和絮凝作用（flocculation）。凝聚作用（coagulation）指用無機鹽或分子量小、電荷密度較高的聚合物使膠體懸浮液失去穩(wěn)定性而發(fā)生絮聚的作用，所產生的絮聚物是細小而緊密聚集的沉淀物，它主要是通過電荷中和、異相凝聚和補綴作用幾種形式來實現的。 絮凝作用（flocculation）指用一長鏈聚合物將膠體結合在一起，使膠體懸浮液失去穩(wěn)定性而發(fā)生絮聚的作用，所產生的絮凝物為粗大、疏松、多孔的團塊。絮凝作用主要通過橋聯絮凝作用和網絡絮凝作用兩種形式來實現。
b、助濾劑 由于紙料的脫水過程會直接影響紙張的質量和紙機的運行性能，而且濾水性能的提高可以提高生產率，改善紙頁成形，降低干燥部能耗等，所以提高紙料的濾水性能是濕部化學研究的重要內容之一。在通常情況下，幾乎所有的助留劑和電荷中和劑均兼有助濾功能，所以硫酸鋁、聚合氯化鋁、陰離子淀粉、聚電解質以及微粒助留系統(tǒng)都可以起到助濾作用。


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PAM，又分陰離子(APAM)陽離子(CPAM)，非離子(NPAM)是一種線型高分子聚合物，是水溶性高分子化合物中應用為廣泛的品種之一，聚丙烯酰胺和它的衍生物可以用作有效的絮凝劑、增稠劑、紙張增強劑以及液體的減阻劑等，廣泛應用于水處理、造紙、石油、煤炭、礦冶、地質、輕紡、建筑等工業(yè)部門。
技術指標:

名稱 分子量(萬) 離子度(%) PH 固含量% 殘單% 外觀
陽離子聚丙烯酰胺
CPAM 800-1200 10-88 1-14 ≥90 0.05 白色顆粒粉末
陰離子聚丙烯酰胺
APAM 800-2000 7-14 ≥90 0.05 白色顆粒粉末
非離子聚丙烯酰胺
NPAM 800-1500 ≤3 1-8 ≥90 0.05 白色顆粒粉末
多佳離子聚丙烯酰胺
NPAM 1000-6000 5-50 1-14 ≥90 0.05- 白色顆粒粉末

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性能特點:

  1、聚丙烯酰胺分子中具有陽性基因，絮凝能力強，用量少，處理效果明顯。

  2、溶解性好，活性高，在水體中凝聚形成的礬花大，沉降快，比其他高分子聚合物凈化能力大2-3倍。

  3、適應性強受水體PH值和溫度影響小，原水凈化后達到引用水標準，處理后水中懸浮顆粒達到絮凝澄清的目的，有利于離子交換處理和高純水的制備。

  4、腐蝕性小，操作簡便，能改善投藥工序的勞動強度和勞動條件。

四川聚丙烯酰胺“陰離子型”廠家聚丙烯酰胺應用范圍

  聚丙烯酰胺分子中具有陽性基因(-CONH2)，能于分散于溶液中的懸浮粒子吸咐和架橋，有著強的絮凝作用，它能夠加速懸浮液中的粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液的澄清，促進過濾等效果，所以廣泛用于水處理及電力、采礦、選煤、石棉制品、石油化工、造紙、紡織、制糖、醫(yī)藥、環(huán)保等。
  1、作為絮凝劑，主要應用于工業(yè)上的固液分離過程，包括沉降、澄清、濃縮及污泥脫水等工藝，應用的主要行業(yè)有:城市污水處理、造紙工業(yè)、食品加工業(yè)、石化工業(yè)、冶金工業(yè)、選礦工業(yè)、染色工業(yè)和制糖工業(yè)及各種工業(yè)的廢水處理。用在城市污水及肉類、禽類、食品加工廢水處理過程中的污泥沉淀及污泥脫水上，通過其所含的正電荷基團對污泥中的負電荷有機膠體電性中和作用及高分子優(yōu)異的架橋凝聚功能，促使膠體顆粒聚集成大塊絮狀物，從其懸浮液中分離出來。效果明顯，投加量少。
  2、在造紙工業(yè)中可用作紙張干強劑、助留劑、助濾劑，能大的提高成紙質量，節(jié)約成本，提高造紙廠的生產能力。可直接與無機鹽離子、纖維以及其它有機高分子發(fā)生靜電橋梁作用以達到增強紙張的物理強度，減少纖維或填料的流失，加快濾水，起增強、助留、助濾作用，還可以用于白水的處理，同時，在脫墨過程中能起明顯的絮凝效果。
  3、纖維泥漿(石棉-水泥制品)中可使成型的石棉-水泥制品排水性得到改善，使石棉板坯料的強度提高;在緣板中，可提高添加劑和纖維的結合能力。
  4、在采礦、選煤行業(yè)中可作礦山廢水、洗煤廢水的澄清劑。
  5、可用于染色廢水、皮革廢水、含油廢水的處理，使之除濁、脫色，以達到排放標準。
  6、在磷酸提純中，有助于濕法磷酸工藝中石膏的分離。
  7、用于以江河水源的自來水廠的水處理絮凝劑。

造紙廠用聚丙烯酰胺工藝流程圖
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聚丙烯酰胺（PAM）的主要用途：1、聚丙烯酰胺污水處理:在使用鋁鹽、鐵鹽等各種無機混凝劑，絮凝劑的污水處理系統(tǒng)內，如需要處理的水量超過了澄清池的處理能力或由于其他因素造成水中絮凝體來不及沉降而外漂，只需添加0.1-2PPm的聚丙烯酰胺（PAM）助凝，即可明顯提高沉降效果。而且，處理后水的COD和色度指數也會有明顯的改善。注意：所用的無機混凝劑或絮凝劑須與本品有較好的適配性。
2、污泥濃縮:使用0.3-2PPm可以減少 生化池和污泥濃縮池內污泥和水的比例，提高了生化池和污泥濃縮的利用率?？蓪⑽勰酀舛扔?-10g/L提高到30-100g/L。大大減少了下一步污泥脫水過程的污泥體積，提高了污泥脫水設備和人員的效率3、污泥脫水:各種濃縮后的污泥須使用PAM進行脫水，污泥脫水過程中PAM的型號和投加量以及脫水后泥餅的干燥度視5污泥種類的不同而有別，故需對各種不同型號產品進行試驗選擇。
聚丙烯酰胺PAM使用時注意事項:1、配置高分子凝集劑水溶液時應在搪瓷、鍍鋅，鋁制或塑料桶內進行。
2、溶解時應注意將產品均勻地慢慢地加入帶攪拌和有加熱措施的容器中，應避免結大塊團；溶液適宜在室溫下配置并應避免長時間過劇的機械剪切，否則會導致聚合物降解，降低使用效果：聚丙烯酰胺PAM的包裝，儲運1、內塑外編或雙層牛皮紙袋內附防潮膜，凈重25kg/袋。
四川聚丙烯酰胺“陰離子型”廠家聚丙烯酰胺產品有吸潮性。不宜露空，吸潮后結塊，影響使用效果。因避免日曬雨淋。2、聚丙烯酰胺產品儲存期為兩年.陰離子聚丙烯酰胺、陽離子聚丙烯酰胺、非離子聚丙烯酰胺、多佳離子聚丙烯酰胺、耐溫抗鹽等各種類型的聚丙烯酰胺產品，性能優(yōu)異。其作用為在石油開采方面主要用于油田的三次采油，每注入一噸高分子聚丙烯酰胺產品，可多采多佳100-150噸左右；在水處理方面可作為絮凝劑，污泥脫水劑；在紡織印染業(yè)可作為上漿劑、著色劑；聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中，可用作助留劑、助濾劑、紙張干濕強度增強劑；在制糖工業(yè)中可加速蔗汁中細纖維沉降、提高糖的質量，聚丙烯酰胺還可廣泛用于沙化土壤改良等領域，號稱"百業(yè)助劑"
四川聚丙烯酰胺“陰離子型”廠家聚丙烯酰胺絮凝劑原理：1、由于其具有性基因—酰胺基，易于借其氫健的作用在泥沙顆粒表面吸附；
2、因其有很長的分子鏈，大數量級的長鏈在水中有巨大的吸附表面積，故絮凝作用好，能利用長鏈在顆粒之間架橋，形成大顆粒的絮凝體，加速沉降。
3、借助于聚丙烯酰胺的絮凝——助凝，在凈水處理的泥凝過程中可能發(fā)生雙電離壓縮，使顆粒聚集穩(wěn)定性降低，在分子引力作用下顆粒結合起來，分散相的簡單陰離子可以被聚合物陰離子基團所取代；
4、高分子和天然水組成中的物質和水中懸浮物，或在它之前投加的水解混凝劑的離子之間發(fā)生化學相互作用，可能是絡合反應；
5、由于分子鏈固定在不同顆粒的表面上，各個固相顆粒之間形成聚合橋。

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聚丙烯酰胺是一種化學性質比較活潑的高分子化合物。由于分子側鏈上酰氨基的活性，使聚合物獲得了許多寶貴的性能。非離子型聚丙烯酰胺PAM類絮凝劑由于不帶離子型官能團，因此與陰離子型聚丙烯酰胺PAM類絮凝劑相比具有以下特點：絮凝性能受水PH值和鹽類波動的影響??；在中型或堿性條件下，其絮凝效果（沉降速度）不如陰離子型，但在酸性的條件下卻優(yōu)于陰離子型，絮體強度比陰離子型高分子絮凝劑的強。
陰離子型PAM類絮凝劑的分子量通常比陰離子型或非離子型的聚合物低，其澄清性能主要是通過電荷中和作用而獲得。這類絮凝劑的功能主要是絮凝帶負電荷的膠體，聚丙烯酰胺具有除濁、脫色等功能，聚丙烯酰胺適用于有機膠體含量高的水處理。




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