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聚丙烯酰胺的在工业废水处理中的应用

文章出处:北京水处理药剂作者:水处理药剂网发表时间:2013-02-25

  我国聚丙烯酰胺的应用最早用于矿物精选,而后在制糖、造纸、钢铁、水处理等领域的应用逐渐扩大。目前我国聚丙烯酰胺的应用领域主要集中在石油开采、水处理、造纸、制糖、洗煤和冶金等领域,其消费结构为:油田开采占81%,水处理占9%,造纸占5%,矿山占2%,其它占3%。

  (1)用于石油开采。(a)用作驱油剂。在提高石油采收率的三次采油方法中,用聚丙烯酰胺作驱油剂占有重要地位。聚合物作用是调节注入水的流变性,增加驱动液粘度,改善水驱波发效率,降低地层中水相渗透率,使水与油匀速地向前流动。采用胶束/聚合物驱油时,先将表面活性剂与助剂配成具有超低界面张力的微乳液注入注水井中,再注聚合物溶液,最后注水。水呈柱塞流动向前推进,驱替分散在孔隙内的残余油,提高原油的釆收率。用于三次采油的聚丙烯酰胺一般质量分数为10%-50%、相对分子质量从几十万到千余万。我国大型油田包括大庆、胜利、辽河、大港等已进入开采中后期,采出油综合含水率日趋提高。为稳定我国东部油田产量,采用三次采油技术,提高釆油率,保证油田稳产势在必行。大庆油田已工业化推广应用聚丙烯酰胺驱油实验,并取得较好增油效果。(b)用作堵水调整剂。在油田生产过程中,由于地层的非均质性,常产生水浸问题,需要进行堵水,其实质是改变水在地层中的渗流状态,以达到减少油田产水、保持地层能量、提高油田最终采收率的目的。聚丙烯酰胺类化学堵水剂具有对油和水的渗透能力的选择性,对油的渗透性降低最高可超过10%,而对水的渗透性减少可超过90%。选择性堵水这一特点是其他堵水剂所没有的,通常视地层类型选择合适的聚丙烯酰胺分子量。均质性好、平均渗透率高的油层,可选用中相对分子质量(5x106-7x106)的聚丙烯酰胺;基岩渗透率低的裂缝性油层或渗透率变化大的油层,可选用高相对分子质量(10x107)聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺在使用时可不交联使用,也可与铝盐、铬盐、锆盐等交联生成凝胶使用,还可添加某些树脂以形成互容聚合物网络,使之具有更高的耐温性。该方法已在国内碳酸盐底水油藏高含水油田堵水中应用,取得明显效果。采用聚丙烯酰胺还可调整地层内吸水剖面及封堵大孔道。实践中已取得良好效果。(c)用作钻井液调整剂。作为钻井液调整剂,经常使用部分水解聚丙烯酰胺(Hp),它由聚丙烯酰胺水解而得。其作用是调节钻井液的流变性,携带岩屑,润滑钻头,减少流体损失等。用聚丙烯酰胺调制的钻井泥浆比重低,可减轻对油气层的压力和堵塞,容易发现油气层,并有利于钻进,钻进速度比常规泥浆高19%,比机械钻速高45%左右,此外,还可大大减少卡钻事故,减轻设备磨损,并能防止发生井漏和坍塌(d)用作压裂液添加剂。压裂工艺是油田开发致密层的重要增产措施。亚甲基聚丙烯酰胺交联而成的压裂液,因具有高粘度、低摩阻、良好的悬砂能力、滤失性小、粘度稳定性好、残渣少、货源广以及配制方便和成本低而被广泛应用网。

  (2)用于水处理。聚丙烯酰胺的酰胺基可与许多物质亲和、吸附而形成氢键。高分子量聚丙烯酰胺在被吸附的粒子间形成"桥联",生成絮团,有利于微粒下沉。聚丙烯酰胺类絮凝剂能适应多种絮凝现象,其用量小,效率高,生成的泥渣少,后处理容易,对某些情况具有特殊的价值。我国的原水处理、城市污水处理和工业废水处理行业都在不同程度地使用聚丙烯酰胺作为絮凝剂。聚丙烯酰胺是目前应用非常广、效能非常高的高分子有机合成絮凝剂。

  (3)用于造纸。聚丙烯酰胺在造纸工业中主要应用于两方面:一是提高填料、颜料等的存留率,以降低原材料的流失和对环境的污染;二是提高纸张的强度(包括干强度和湿强度)。另外,使用聚丙烯酰胺还可以提高纸的抗撕性和多孔性,以改进视觉和印刷性能。

  (4)医药工业。PAM水凝胶的特点之一是,在某一临界温度下,它在水中的溶胀性随温度的微小变化发生激剧的突变、体积的变化可达几十至几百倍。这一性质可用于水溶液的提浓过程,避免高温,这对一些有机物或生物物质提取很有价值。PAM水溶胶还可用于药物的控制释放和酶的包埋、蛋白质电泳、人工器官材料、接触眼镜片等。

  (5)用于矿冶行业。采矿过程中,通常使用大量水,最后常需回收水中的有用固体,并将废水净化回收使用。应用聚丙烯酰胺絮凝,可促进团粒的下沉、液体的澄清和泥饼的脱水,从而可提高生产效率,减少尾矿流失和水消耗,降低设备投资和加工成本,并避免环境污染。铀矿提取是聚丙烯酰胺最早的重要应用领域之一,用酸或磺酸盐溶液沥取铀矿石时,在沥取物的浓缩和过滤中,添加聚丙烯酰胺处理非常有效。

  (6)用于纺织、印染工业。聚丙烯酰胺作为织物处理的上浆剂、整理剂,以及可生成柔顺、防皱、防霉菌的保护层。利用它的吸湿性强的特点,能减少纺细纱时的断张率。聚丙烯酰胺作后处理剂可以防止织物的静电和阻燃。用作印染助剂时,聚丙烯酰胺可使产品附着牢度大、鲜艳度高,还可作为漂白的非硅高分子稳定剂

  (7)其它水处理上用的药剂。水敏性凝胶:聚丙烯酰胺水凝胶在水中的溶胀性在某一临界温度随湿度的微小变化发生急剧的突变,体积变化可达几十至几百倍。这一性质可应用于某些水溶液的提浓,而免除使用高温,对一些有机物质或生物物质的提取颇有价值。食品加工:聚丙烯酰胺可用于制糖工业用化学助剂,此外,可用于各种肉类、水果和蔬菜清洗水的净化以及果酒和啤酒的澄清,使用高分子量的聚丙烯酰胺(水解度25%-30%),作为絮凝剂可用于糖浆澄清处理,可以尽可能多的除去非糖分,以提高质量。电镀工业:在电镀液中,添加聚丙烯酰胺可使金属沉淀均匀化,使镀层更加光亮。吸水性树脂:高吸水性树脂已经广泛应用于工业、农业和日常生活,这类聚合物凝胶有较高的强度,吸水量可达自重的数百倍,甚至上千倍以上。近年由于生产尿不湿和卫生巾的高吸水性树脂需求增长,对聚丙烯酰胺需求量也增长很快。

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