聚丙烯酰胺絮凝劑

1、聚丙烯酰胺絮凝劑聚丙烯酰胺絮凝劑為水溶性高分子聚合物，不溶于大多數(shù)有機溶劑，具有良好的絮凝性，可以降低液體之間的磨擦阻力，按離子特性分可分為非離子、陰離子、陽離子和兩性型四種類型。 聚丙烯酰胺絮凝劑廣泛應(yīng)用于增稠、穩(wěn)定膠體、減阻、粘結(jié)、成膜、生物醫(yī)學(xué)材料等方面。水處理中作助凝劑、絮凝劑、污泥脫水劑。石油鉆采中作降水劑，驅(qū)油劑。在造紙過程中作助留劑，補強劑。目錄1產(chǎn)品簡介2聚合方法3石油工業(yè)上應(yīng)用4作用原理5聚丙烯酰胺在鉆井中的作用6技術(shù)流程7使用原則1產(chǎn)品簡介2聚合方法3石油工業(yè)上應(yīng)用4作用原理5聚丙烯酰胺在鉆井中的作用6技術(shù)流程7使用原則1產(chǎn)品簡介聚丙烯酰胺絮凝劑為水溶性高分子聚合物，不溶于

2、大多數(shù)有機溶劑，具有良好的絮凝性，可以降低液體之間的磨擦阻力，按離子特性分可分為非離子、陰離子、陽離子和兩性型四種類型。聚丙烯酰胺絮凝劑廣泛應(yīng)用于增稠、穩(wěn)定膠體、減阻、粘結(jié)、成膜、生物醫(yī)學(xué)材料等方面。水處理中作助凝劑、絮凝劑、污泥脫水劑。石油鉆采中作降水劑，驅(qū)油劑。在造紙過程中作助留劑，補強劑。聚丙烯酰胺絮凝劑溶解時,應(yīng)注意將產(chǎn)品均勻的慢慢地加入帶攪拌和加熱措施的溶解器中,應(yīng)避免結(jié)固,溶液在適宜溫度下配制,并應(yīng)避免長時間過劇的機械剪切.建議攪拌器60200轉(zhuǎn)/min,否則會導(dǎo)致聚合物降解,影響使用效果.聚丙烯酰胺絮凝劑在廢水處理中的絮凝作用是由于它的兩個特點： 長鏈(線)狀的分子結(jié)構(gòu)和聚丙烯酰

3、胺分子中含有大量活性基團。聚丙烯酰胺是直鏈狀聚合物，因每個分子是由十萬個以上的單體聚合構(gòu)成，分子鏈相當(dāng)長。它如果完全伸直，其長度要比一般的分子 (如蔗糖)或離子(如ca2+)長數(shù)萬倍以上。由于它的分子長而細(xì)，會彎曲或卷曲成不規(guī)則的曲線形狀。這個長分子鏈向外側(cè)伸出許多化學(xué)活性基團：酰胺基conh2及羧基coo。酰胺基是非離子性基團，但亦善于形成副價鍵而與其它物質(zhì)的活性基團吸附并連結(jié)起來。由于聚丙烯酰胺分子長而細(xì)并有許多化學(xué)活性基團，它們能和沉淀微粒產(chǎn)生很多連接而形成較大的絮凝物，這些絮凝物的結(jié)構(gòu)就象棉絮那樣，松散、無定形，互相連結(jié)但不很穩(wěn)固，內(nèi)部有很多空間和很多微細(xì)的網(wǎng)絡(luò)，包藏著大量液體，因而絮

4、凝物的比重頗接近它所存在的液體本身。絮凝物中還網(wǎng)絡(luò)了各種各樣的微粒，這就將各種不同成分、不同性質(zhì)、不同大小的微粒集合在一起。因此，良好的絮凝劑處理能將溶液中原有的微粒完全網(wǎng)絡(luò)除去，使溶液顯得特別清亮透明和有光澤。由于絮凝物的尺寸較大，它的沉降和過濾都比較快。聚丙烯酰胺絮凝劑與廢水中膠體的絮凝作用是通過化學(xué)吸附和物理網(wǎng)絡(luò)這兩種形式產(chǎn)生的。根據(jù)上述機理可知，分子量較高、分子較長的聚丙烯酰胺，能吸附較多的微粒，形成網(wǎng)絡(luò)的能力較強，故絮凝效能較好。同理，聚丙烯酰胺分子中羧基的比例適當(dāng)也很重要，因廢水中的膠體多數(shù)帶負(fù)電，聚丙烯酰胺需要有適量的羧基通過鈣離子架橋與它作用。但如果羧基含量太多，聚丙烯酰胺分子

5、本身負(fù)電過強，本身分子之間的相斥力過大，也不利于絮凝作用。聚丙烯酰胺(PAM)的種類分為陰離子、陽離子、非離子、兩性離子型，在廢水處理中，聚丙烯酰胺絮凝劑用來提高水處理過程中沉降、澄清、過濾、離心等工藝的效率。新型PAM工藝：聚丙烯酰胺采用光聚絕熱聚合后水解工藝，具有獨特的創(chuàng)新性.水溶性好，絮凝效果好，規(guī)格齊全，聚丙烯酰胺年產(chǎn)量逾千噸，滿足廣大客戶需求。聚丙烯酰胺簡稱PAM，分為：陰離子聚丙烯酰胺，陽離子聚丙烯酰胺，兩性離子聚丙烯酰胺，主要用城市、工業(yè)污水處理、油田、造紙業(yè)、金屬礦業(yè)、洗煤、紡織印染、皮革廠等行業(yè)，凈水產(chǎn)品，投加量少，效果顯著，價格合理，快速達到污水處理效果。2聚合方法聚丙烯酰

6、胺4絮凝劑常用的聚合方法有本體聚合、懸浮聚合、溶液聚合和乳液聚合四種。若是自由基聚合，則可選用其中的一種方法即可。離子型或配位聚合的話，一般采用溶液聚合，例如乙烯、丙烯采用鈦催化劑聚合。縮聚反應(yīng)一般在本體或溶液中進行，分別稱為本體(熔融)縮聚和溶液縮聚，在兩相晃面上的縮聚稱為界面縮聚。在聚合溫度和壓力下為氣態(tài)或固態(tài)的單體也能聚合，分別稱為氣相聚合和固相聚合。3石油工業(yè)上應(yīng)用一、聚丙烯酰胺絮凝劑在三次采油中的應(yīng)用聚丙烯酰胺絮凝劑的增稠、絮凝和對流體的流變性調(diào)節(jié)的作用所具備的性能使得它在石油開采中充 當(dāng)了重要的角色。它廣泛地被用于鉆井、堵水、酸化水、壓裂、洗井、完井、減阻、防垢和 驅(qū)油等方面?？偟?/p>

7、來說，使用聚丙烯酰胺絮凝劑是為了提高石油的開采率(EOR)。特別是許多油田已 進入二次、三次開采，油藏深度一般都在1000m以上，有的油藏深度達7000m，地層的非 均質(zhì)性以及海上油田給采油作業(yè)提出了更加苛刻的條件，深層采油和海上采油相應(yīng)地也給 PAM提出了新的要求，要求它耐剪力，耐高溫(100以上直至200)，耐鈣離子、鎂離子 ，耐海水降解。自20世紀(jì)80年代以來，國外對適用于采油的PAM的基礎(chǔ)研究和制備、應(yīng)用研究以及 品種開發(fā)各方面均取得了很大進展。美國菲利浦石油公司(Phillips Petroleum Co)專家阿罕默德MA和彼得HD，對 PAM在高溫高鹽礦化水中的研究結(jié)果表明：(1)

8、在礦化度很低(2010-6)時，無論濃度、水解度及相對分子質(zhì)量大小如何， PAM水溶液的濁點均在204以上；二價陽離子濃度稍有增加，濁點即大大降低，水解度 越高，濁點降低越明顯；(3)在等摩爾水平上比較，鈣離子降低濁點的作用大于鎂離子，Sr離子和Ba離子；(4)二價陽離子濃度大于等于10010娟時，水解度是決定聚丙烯酰胺絮凝劑溶液濁點的關(guān)鍵參數(shù)；(5)相對分子質(zhì)量和濃度也影響溶液濁點，但相對于水解度而言是次要因素；(6)聚丙烯酰胺絮凝劑水解后溶液濁點降低，水解是一平衡過程，水解平衡值隨溫度而不同；(7)在溫度小于75時，聚丙烯酰胺絮凝劑在任何礦化度的水溶液中均穩(wěn)定，超過75后，隨溫度 升高，沉

9、淀物形成加快，降低水的礦化度可延長穩(wěn)定時間，但要求的礦化度往往低于油田水 實際礦化度。二、用作堵水調(diào)整劑在油田生產(chǎn)過程中，由于地層的非均質(zhì)性，常產(chǎn)生水浸問題，需要進行堵水，其實質(zhì)是 改變水在地層中的滲流狀態(tài)，以達到減少油田產(chǎn)水、保持地層能量、提高油田最終采收率的 目的。聚丙烯酰胺絮凝劑類化學(xué)堵水劑具有對油和水的滲透能力的選擇性，對油的滲透性降低最高 可超過10%，而對水的滲透性減少可超過90%。選擇性堵水這一特點是其他堵水劑所沒有 的，通常按地層類型選擇合適的聚丙烯酰胺相對分子質(zhì)量。均質(zhì)性好、平均滲透率高的油 層，可選用中相對分子質(zhì)量(500。700)10。)的聚丙烯酰胺絮凝劑；基巖滲透率低的

10、裂縫性油層或滲透率變化大的油層，可選用高相對分子質(zhì)量(100010。以上)的聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺在使用時可不交聯(lián)使用，但可與鋁鹽、鉻鹽、鋯鹽等交聯(lián)生成凝膠使用，還可添加某些樹脂以形成互容聚合物網(wǎng)絡(luò)，使之具有更高的耐溫性。該方法已在國內(nèi)碳酸鹽底水油藏高含水油田堵水中應(yīng)用，取得明顯效果。采用聚丙烯酰胺還可調(diào)整地層內(nèi)吸水剖面及封堵大孔道，實踐中已取得良好效果。我國各油田在使用聚丙烯酰胺絮凝劑方面都做了大量試驗。油田用平均相對分子質(zhì)量為(300 350)10，水解度為10%15%的聚丙烯酰胺，在油井堵水上獲得良好效果。采用水解度為30%，相對分子質(zhì)量為40010。的聚丙烯酰胺絮凝劑在地質(zhì)鉆探上，起到

11、了維護孔壁穩(wěn)定，防止鉆孔滲漏的作用。采用水解度為30%的聚丙烯酰胺絮凝劑作鉆井液處理劑，降低了鉆井液的滲透速度，提高了鉆孑L速度，縮短了鉆井液的攪拌時間，因而減少鉆井液攪拌和臺數(shù)，提高黏土造漿率達30%50%，。有時，在堵水中需使用部分交聯(lián)的聚丙烯酰胺。為了提高堵水出油的選擇性，交聯(lián)度要盡量低些。聚丙烯酰胺絮凝劑的相對分子質(zhì)量通常在(300500)10。之間，相對分子質(zhì)量的選擇以孔隙結(jié)構(gòu)的滲透率為依據(jù)。滲透率大于1D的堵層，聚合物相對分子質(zhì)量以30010。左右為宜。滲透率更高時，叮用(500800)10。的聚丙烯酰胺。水解度也和堵層巖石的性質(zhì)有關(guān)，灰?guī)r吸附能力強，水解度應(yīng)高些，約為20%30%

12、，砂巖吸附能力低，水解度為5%20%。三、用作鉆井液調(diào)整劑和壓裂液添加劑作為鉆井液調(diào)整劑，經(jīng)常使用部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，它由聚丙烯酰胺水解而得。其作用是調(diào)節(jié)鉆井液的流變性，攜帶巖屑，潤滑鉆頭，減少流體損失等。用聚丙烯酰胺調(diào)制的鉆井液比重低，可減輕對油氣層的壓力和堵塞，容易發(fā)現(xiàn)油氣層，并有利于鉆井，鉆井速度比常規(guī)鉆井液高19%，比機械鉆速高45%左右。此外，還可大大減少卡鉆事故，減輕設(shè)備磨損，并能防止發(fā)生井漏和坍塌。壓裂工藝是油田開發(fā)致密層的重要增產(chǎn)措施。亞甲基聚丙烯酰胺交聯(lián)而成的壓裂液，因具有高黏度，低摩阻、良好的懸砂能力、濾失性小、黏度穩(wěn)定性好、殘渣少、貨源廣、配制方便和成本低而被

13、廣泛應(yīng)用。在壓裂和酸化處理中，將聚丙烯酰胺絮凝劑配制成濃度為001%4%的水溶液，泵入井下地層，使地層斷裂。聚丙烯酰胺絮凝劑水溶液具有增稠攜砂、降低壓裂液流失的作用。而且，聚丙烯酰胺有降阻作用，因而能使壓力的傳遞損失下降。四、油井水泥外加劑以AMPs與甲基丙烯酸、丙烯酰胺制備的三元共聚物，適用于各種鹽水鉆井液，起到良好的高溫緩凝作用。美國：Halliburton公司推出的AMPS與丙烯酸的共聚物，AMPS與N，N 一二甲基丙烯酰胺的共聚物和羧甲基羥乙基纖維素組成的復(fù)合物作為油井水泥外加劑，可有效地降低水鉆井液的高溫濾失量。五、鉆井液處理劑AMPs與丙烯酰胺和淀粉的接枝共聚物，AMPS與丙烯酰胺

14、和N，N一二甲基丙烯酰胺的共聚物，AMPS與腐殖酸和丙烯酰胺的接枝共聚物在淡水鉆井液、鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液和海水鉆井液中均具有較好的降濾失和抗溫、抗鹽能力。黏土分散和其他因素造成的污染往往引起鉆井液的黏度增加，此時需要用降黏劑來控制鉆井液的流變性。常見的、用量最大的鉆井液降黏劑為鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽降黏劑(FCLS)。 AMPs與丙烯酸和甲基丙烯酸的三元共聚物用作鉆井液降黏劑取代FCLS，即保留了FcIJS良好的抗鹽性能和抗溫性能，又克服了FCIJS的毒性。研究表明，三元共聚物比二元共聚物的抗高價金屬離子的能力更強。六、完井液和修井液添加劑AMPS與丙烯酸和衣康酸的共聚物，可用作配制海水、鹽

15、水的增黏劑，使完井液黏度提高4倍以上，并且具有良好的熱穩(wěn)定性，克服了傳統(tǒng)聚合物在鹽水體系中黏度下降的缺點。六、油田水處理劑AMPs的均聚物與丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺等形成的共聚物，可用作油田污水處理的 絮凝劑、污泥脫水劑和防垢阻垢劑，F(xiàn)Goodrich公司推出的由AMPS、丙烯酸和苯乙烯磺酸 鈉組成的三元共聚物對硫酸鈣垢和磷酸鈣垢都有很好的抑制作用，其阻垢率均達到97%以 上。文獻資料表明，以AMPs共聚物作水處理劑具有用量少，效果優(yōu)于現(xiàn)有聚丙烯酰胺類水 處理劑的特點。4作用原理1絮凝過程是目前國內(nèi)外眾多水處理工藝中應(yīng)用最廣泛、最普遍的單元操作之一，是廢水處理過程中不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。絮凝效果

16、的好壞往往決定了后續(xù)流程的運行狀況、最終出水水質(zhì)和費用，選擇何種絮凝劑，對于提高出水水質(zhì)、降低制水成本有著最為重要的技術(shù)經(jīng)濟價值。工業(yè)廢水涉及行業(yè)眾多，污水的性質(zhì)千變?nèi)f化，在聚丙烯酰胺的藥劑選擇方面我們要根據(jù)實際水質(zhì)和工藝流程綜合考量，去做燒杯試驗確定。經(jīng)檢測幾家化工廢水處理污泥脫水，有用到陽離子度特別高的甚至在50以上的，也有用到低陽離子聚丙烯酰胺，離子度只有20，看來污水的復(fù)雜性和工藝的復(fù)雜性越來越讓人難以用經(jīng)驗來判斷選擇何種絮凝劑處理該行業(yè)污泥，只能具體問題具體分析-1）絮凝作用原理：PAM用于絮凝時，與被絮凝物種類表面性質(zhì)，特別是動電位，粘度、濁度及懸浮液的PH值有關(guān)，顆粒表面的動電位

17、，是顆粒阻聚的原因加入表面電荷相反的PAM，能使動電位降低而凝聚。2）吸附架橋：PAM分子鏈固定在不同的顆粒表面上，各顆粒之間形成聚合物的橋，使顆粒形成聚集體而沉降。3）表面吸附：PAM分子上的極性基團顆粒的各種吸附。4）增強作用：PAM分子鏈與分散相通過種種機械、物理、化學(xué)等作用，將分散相牽連在一起，形成網(wǎng)狀。5聚丙烯酰胺在鉆井中的作用2聚丙烯酰胺PAM作為一種多功能添加劑在油田鉆井工藝中用于泥漿的增調(diào)劑、穩(wěn)定劑和沉降絮凝制以改進泥漿的流變性；能改進懸浮顆粒的大小，提高懸浮力，加速原油的過濾、分離。作為土壤結(jié)構(gòu)成型劑，使井壁表面抗沖擊性能提高，鉆井通過啟層時使不易分散的液漿獲得高效的分離效果

18、。使部分水解均聚丙烯酰胺與甲醛、乙二醛等發(fā)生羥甲基化反應(yīng)而生成側(cè)鏈含甲基的產(chǎn)物，在原油生產(chǎn)中可獲得滿意的效果。在二次采油時將聚丙烯酰胺PAM注人鹽水中，可提高鹽水的噴射能力，從多孔的巖石表面有效地將原油萃取下來。在水油乳液中加人聚丙烯酰胺PAM，可明顯地降低乳液的粘度。加人貯油池內(nèi)，可降低油池表面的含水量，降低采用成本。在石油開采中，可增加注人水的粘度，避免擊穿油層，提高采油率。在第三次采油中用作增稠劑，增加驅(qū)油能力，提高油床開采效果。在油田領(lǐng)域內(nèi)，更新的陰、陽離子的聚丙烯酰胺PAM可用于保護注人的地下水從啟孔滲透并凝集回收原油，提高油井生產(chǎn)的經(jīng)濟性，控制水分向油層摻人。此外PAM還用于壓裂液

19、添加劑、潤滑劑、降阻劑等。在油田化學(xué)中，聚丙烯酰胺PAM是多用途的添加劑，如鉆井液、洗井液、注水采油及提高采收率等都起著重要的作用。利用聚丙烯酰胺PAM線型大分子結(jié)構(gòu)，在湍流狀態(tài)下很容易按流動方向取向成長線條狀，抑制湍流發(fā)展。PAM可作為降摩劑的理想材料，在原油的長距離管道輸送中，加人0.lmg/L(原油量) PAM聚丙烯酰胺，就能大大地降低原油輸送阻力，從而降低能耗。6技術(shù)流程沉淀是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時生成了不溶于反應(yīng)物所在溶液的物質(zhì)。從字意上理解就是在重力作用下沉淀去除。污水中的懸浮物質(zhì)，可以這是一種物理過程，簡便易行，效果良好，是污水處理的重要技術(shù)之一。根據(jù)懸浮物質(zhì)的性質(zhì)、濃度及絮聚丙烯酰胺凝性能，沉淀可以分為：自然沉淀，絮凝沉淀，區(qū)域沉淀。域沉淀的懸浮顆泣濃度較高(5000mg/L以上)，顆粒的沉降受到周圍其它顆粒影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮池中均有區(qū)域沉淀發(fā)生。廢水中懸浮固體濃度不高。二沉池污泥斗中的聚丙烯酰胺濃縮過程以及在濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉淀。自由沉淀發(fā)生在水中懸浮固體濃度不高，沉淀過程懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨進行沉淀，顆粒的沉淀軌跡呈直線。整個沉淀過程中，顆粒的物理性質(zhì)，如形狀，大小及比重