Types de PAM
Polyacrylamide cationique (CPAM) : Un composé polymère linéaire. Grâce à ses différents groupes actifs, il peut former des liaisons hydrogène avec de nombreuses substances par affinité et adsorption. Il flocule principalement les colloïdes chargés négativement.
Polyacrylamide anionique (APAM) : polymère soluble dans l'eau, principalement utilisé pour la floculation et la sédimentation dans divers traitements des eaux usées industrielles, tels que les eaux usées des aciéries, des usines de galvanoplastie, des usines métallurgiques et des usines de lavage du charbon, ainsi que pour la déshydratation des boues. Il peut également être utilisé pour la clarification et la purification de l’eau potable. Parce que sa chaîne moléculaire contient un certain nombre de groupes polaires, il peut adsorber les particules solides en suspension dans l'eau, pontant les particules ou neutralisant leurs charges pour former de gros flocs. Par conséquent, il peut accélérer la sédimentation des particules en suspension, accélérant ainsi considérablement la clarification de la solution et favorisant la filtration.
Polyacrylamide non ionique (NPAM) : il s'agit d'un polymère ou d'un polyélectrolyte de haut poids-moléculaire-. Sa chaîne moléculaire contient une certaine quantité de groupes polaires qui peuvent adsorber les particules solides en suspension dans l'eau, reliant les particules pour former de gros flocs. Il accélère la sédimentation des particules en suspension, accélérant considérablement la clarification de la solution et favorisant la filtration. En raison de la présence d'amides ou de groupes ioniques dans sa chaîne moléculaire, sa caractéristique importante est une grande hydrophilie, lui permettant de se dissoudre dans l'eau dans diverses proportions. Ce type de solution aqueuse de polyacrylamide présente une bonne tolérance aux électrolytes, tels que le chlorure d'ammonium et le sulfate de sodium, et est également compatible avec les tensioactifs.
Indicateurs techniques du PAM
Les indicateurs techniques du polyacrylamide comprennent généralement le poids moléculaire, le degré d'hydrolyse, le degré d'ionisation, la viscosité et la teneur en monomères résiduels. Par conséquent, la qualité du PAM peut également être jugée à partir de ces indicateurs.
1. Poids moléculaire
Le PAM a un poids moléculaire très élevé, et celui-ci a considérablement augmenté ces dernières années. Le PAM utilisé dans les années 1970 avait généralement un poids moléculaire de plusieurs millions ; depuis les années 1980, la plupart des PAM-à haut rendement ont un poids moléculaire supérieur à 15 millions, certains atteignant 20 millions. Chaque molécule de PAM est polymérisée à partir de plus de 100 000 molécules d'acrylamide ou d'acrylate de sodium (l'acrylamide a un poids moléculaire de 71 et le PAM contenant 100 000 monomères a un poids moléculaire de 7,1 millions).
Généralement, le PAM de poids moléculaire plus élevé présente de meilleures performances de floculation. L'acrylamide a un poids moléculaire de 71, tandis que le PAM contenant 100 000 monomères a un poids moléculaire de 7,1 millions. Le polyacrylamide et ses dérivés ont des poids moléculaires allant de centaines de milliers à plus de dix millions et peuvent être classés en fonction du poids moléculaire comme faible poids moléculaire (inférieur à 1 million), poids moléculaire moyen (1 million à 10 millions), poids moléculaire élevé (10 millions à 15 millions) et poids moléculaire ultra- élevé (au-dessus de 15 millions).
Le poids moléculaire des composés organiques de haut poids moléculaire n’est pas complètement uniforme, même au sein d’un même produit ; le poids moléculaire nominal est sa valeur moyenne.
2. Degré d'hydrolyse et degré d'ionisation
Le degré d'ionisation du PAM affecte considérablement ses performances, mais sa valeur optimale dépend du type et des propriétés du matériau traité ; des conditions différentes donneront lieu à des valeurs optimales différentes. Si le matériau traité possède une force ionique élevée (contenant une grande quantité de matière inorganique), le PAM utilisé doit avoir un degré d'ionisation plus élevé, et vice versa. Généralement, le degré d'anionisation est appelé degré d'hydrolyse. Le degré d'ionisation se réfère généralement spécifiquement aux cations.
Degré d'ionisation=n/(m+n)*100 %
Le PAM produit au début était polymérisé à partir d'un seul monomère, le polyacrylamide, et ne contenait pas à l'origine de groupes -COONa. Avant utilisation, il fallait chauffer avec NaOH pour hydrolyser certains des groupes -CONH2 en -COONa, comme le montre la réaction suivante :
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
L'ammoniac gazeux est libéré pendant le processus d'hydrolyse. La proportion de groupes amide hydrolysés dans le PAM est appelée degré d'hydrolyse, qui est le degré d'anionisation. Ce type de PAM était peu pratique à utiliser et peu performant (l’hydrolyse thermique entraînait inévitablement une diminution significative du poids moléculaire et des performances du PAM), et il est rarement utilisé depuis les années 1980.
Les PAM produits de manière moderne sont disponibles dans divers produits avec différents degrés d'anionisation. Les utilisateurs peuvent choisir le type approprié en fonction de leurs besoins et grâce à des tests réels. Aucune autre hydrolyse n’est nécessaire ; il peut être utilisé directement après dissolution.
Cependant, par habitude, certaines personnes qualifient encore le processus de dissolution des floculants d’hydrolyse. Il est à noter que l'hydrolyse signifie une décomposition avec l'eau, une réaction chimique, et l'hydrolyse du PAM libère du gaz ammoniac ; tandis que la dissolution est simplement un processus physique sans réaction chimique. Les deux sont fondamentalement différents et ne doivent pas être confondus.
3. Contenu résiduel en monomères
La teneur résiduelle en monomère du PAM fait référence à la quantité de monomère d'acrylamide qui n'a pas complètement réagi lors de la polymérisation de l'acrylamide en polyacrylamide et qui reste finalement dans le produit polyacrylamide. C’est un paramètre important pour évaluer son adéquation à l’industrie agroalimentaire. Le polyacrylamide n'est pas-toxique, mais l'acrylamide a un certain degré de toxicité.
Dans le polyacrylamide de qualité industrielle-, des traces de monomère d'acrylamide non polymérisé subsistent inévitablement. Par conséquent, la teneur résiduelle en monomères dans les produits PAM doit être strictement contrôlée. La réglementation internationale stipule que la teneur résiduelle en monomères des PAM utilisés dans l'eau potable et l'industrie agroalimentaire ne doit pas dépasser 0,05 %. Cette valeur pour les-produits internationaux bien connus est inférieure à 0,03 %.
4. Viscosité
Les solutions PAM sont très visqueuses. Plus le poids moléculaire du PAM est élevé, plus la viscosité de la solution est élevée. En effet, les macromolécules PAM sont des chaînes longues et fines, ce qui entraîne une résistance significative au mouvement en solution. La viscosité reflète essentiellement l'ampleur du frottement au sein d'une solution, également connue sous le nom de coefficient de frottement interne.
Les solutions de divers composés organiques de haut-poids moléculaire-ont généralement une viscosité élevée, qui augmente avec l'augmentation du poids moléculaire. Une méthode pour déterminer le poids moléculaire de composés organiques à poids moléculaire élevé-- consiste à mesurer la viscosité d'une solution d'une certaine concentration dans des conditions spécifiques, puis à calculer son poids moléculaire à l'aide d'une formule spécifique ; c'est ce qu'on appelle la « viscosité-poids moléculaire moyen ».
Sélection PAM
Le polyacrylamide peut être classé en types non-ioniques, anioniques et cationiques en fonction de ses propriétés ioniques. En fonction du poids moléculaire, il existe diverses spécifications, ionicité, etc., conduisant à de nombreux modèles différents. Compte tenu des spécifications complexes du marché, sélectionner le modèle de polyacrylamide optimal pour votre système de traitement des eaux usées est en effet très difficile. Voici quelques conseils pour résoudre les problèmes courants liés à la sélection du polyacrylamide pour le traitement des eaux usées ou des boues.
1. Comprendre la source des boues
Les boues sont un sous-produit inévitable du traitement des eaux usées. Tout d’abord, nous devons comprendre la source, les propriétés, la composition et la teneur en matières solides des boues. Sur la base de leurs principaux composants, les boues peuvent être divisées en boues organiques et boues inorganiques.
Généralement, le polyacrylamide cationique est utilisé pour traiter les boues organiques, tandis que le polyacrylamide anionique est utilisé pour traiter les boues inorganiques. Le polyacrylamide cationique ne convient pas aux conditions hautement alcalines, tandis que le polyacrylamide anionique ne convient pas aux conditions hautement acides. Une teneur plus élevée en matières solides dans les boues nécessite généralement une dose plus importante de polyacrylamide.
2. sélection du poids moléculaire du polyacrylamide
Le poids moléculaire du polyacrylamide fait référence à la longueur de la chaîne moléculaire. Le poids moléculaire du polyacrylamide varie de 5 millions à 18 millions. Généralement, plus le poids moléculaire du produit polyacrylamide est élevé, plus la viscosité est élevée. Cependant, en pratique, un poids moléculaire plus élevé ne signifie pas nécessairement de meilleures performances. Le poids moléculaire approprié doit être déterminé en fonction de l'industrie d'application spécifique, de la qualité de l'eau et de l'équipement de traitement.
Le polyacrylamide est un aide coagulant de haut-poids moléculaire-. Les produits peuvent être classés en trois catégories selon leur poids moléculaire moyen : faible poids moléculaire (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 millions).
Le polyacrylamide est utilisé dans le traitement des eaux usées et est un polymère organique soluble dans l'eau-de poids moléculaire-de haut poids moléculaire avec des poids moléculaires allant de plusieurs millions à des dizaines de millions. Lorsqu'il est utilisé uniquement comme agent coagulant, en général, plus le poids moléculaire est élevé, plus les flocs sont denses et moins de produits chimiques sont nécessaires. Cependant, il est recommandé que le poids moléculaire du polyacrylamide anionique ne dépasse pas 20 millions.
Pour la déshydratation des boues : lors de l'utilisation d'un filtre-presse à bande, le poids moléculaire ne peut généralement pas être trop élevé. Un poids moléculaire élevé peut obstruer le tissu filtrant, affectant ainsi l'effet de déshydratation. Lors de l'utilisation d'un filtre-presse centrifuge, l'exigence de poids moléculaire est plus élevée car les filtres-presses centrifuges nécessitent que les flocs soient aussi résistants au cisaillement-que possible ; par conséquent, un produit ayant un poids moléculaire relativement élevé doit être sélectionné.
3. Sélection du degré d'ions polyacrylamide
Pour que les boues soient déshydratées, des floculants avec différents degrés d'ions peuvent être criblés au moyen de petites expériences afin de sélectionner le polyacrylamide optimal. Cela permet d'obtenir le meilleur effet floculant tout en minimisant le dosage, ce qui permet d'économiser des coûts. Les facteurs clés pour sélectionner le degré d’ions sont :
(1) Taille du flocage
Des flocs trop petits affecteront la vitesse de drainage, tandis que des flocs trop gros retiendront plus d'eau, réduisant ainsi la sécheresse du gâteau de boue. La taille des flocs peut être ajustée en sélectionnant le poids moléculaire du polyacrylamide.
(2) Résistance du floc (teneur en humidité)
Les flocs doivent rester stables et ne pas se briser sous l'effet du cisaillement. L'augmentation du poids moléculaire du polyacrylamide ou la sélection d'une structure moléculaire appropriée contribue à améliorer la stabilité du flocage.
(3) Mélange de polyacrylamide et de boues
Le polyacrylamide doit réagir pleinement avec les boues à un certain point dans l'équipement de déshydratation pour réaliser la floculation. Par conséquent, la viscosité de la solution de polyacrylamide doit être appropriée pour garantir un mélange complet avec les boues dans les conditions existantes de l'équipement. Un mélange homogène est un facteur clé de succès. La viscosité de la solution de polyacrylamide est liée à son poids moléculaire et à sa concentration.
(4) Dissolution du polyacrylamide
Une bonne dissolution est essentielle pour une floculation efficace. Comme mentionné précédemment, le processus de dissolution du polyacrylamide est essentiellement son processus de maturation. Parfois, il est nécessaire d’accélérer le taux de dissolution ; dans ce cas, une augmentation de la concentration de la solution de polyacrylamide peut être envisagée.
Par conséquent, la sélection optimale du produit doit être déterminée par des expériences en laboratoire. De ce qui précède, on peut voir que le choix du poids moléculaire et de l’ionicité n’est pas absolu. Il est préférable d'effectuer des tests de sélection et des tests opérationnels avant de sélectionner le polyacrylamide pour obtenir les données les plus précises et garantir la meilleure rentabilité-du polyacrylamide sélectionné.