聚丙烯酰胺的應用領域及影響因素-慧星化工

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聚丙烯酰胺是一種線型高分子聚合物，化學式爲(C3H5NO)n。在常溫下爲堅硬的玻璃态固體。産品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。熱穩定性良好。能以任意比例溶於水，水溶液爲均勻透明的液體。長期存放後會因聚合物緩慢的降解而使溶液粘度下降，特别是在貯運條件較差時更爲明顯。聚丙烯酰胺作爲潤滑劑、懸浮劑、粘土穩定劑、驅油劑、降失水劑和增稠劑，在鑽井、酸化、壓裂、堵水、固井及二次採油、三次採油中得到瞭廣泛應用，是一種極爲重要的油田化學品。

聚丙烯酰胺在水處理中的領域

 水處理包括原水處理、污水處理和工業水處理等。在原水處理中與活性炭等配合使用， 可用於(yú)生活水中懸浮顆粒的凝聚、澄清。用有機絮凝劑丙烯酰胺代替無機絮凝劑， 即使不改造沉降池， 淨水能力也可提高 20%以上；在污水處理中， 採(cǎi)用聚丙烯酰胺可以增加水回用循環的使用率， 還可用作污泥脫水；工業水處理中用作一種重要的配方藥劑。聚丙烯酰胺在國外應用最大的領域是水處理， 國内在此領域的應用正在推廣。聚丙烯酰胺在水處理中的主要作用: 

1. 減少絮凝劑的用量。在達到同等水質的前提下， 聚丙烯酰胺作爲助凝劑與其它絮凝劑配合使用， 可以大大降低絮凝劑的使用量；在達到同等水質的前提下
   
   ， 聚丙烯酰胺作爲助凝劑與其它絮凝劑配合使用， 可以大大降低絮凝劑的使用量； 
2. 改善水質。在飲用水處理與工業廢水處理中
   ， 聚丙烯酰胺與無機絮凝劑配合使用， 可明顯改善水質； 
3.  提高絮體強度與沉降速度。聚丙烯酰胺形成的絮體強度高， 沉降性能好， 從而提高固液分離速度， 有利於污泥脫水；
4. 循環冷卻系統的防腐與防垢。聚丙烯酰胺的使用可大大減少無機絮凝劑的用量， 從而避免無機物質在設備表面的沉積， 減緩設備的腐蝕與結垢。

聚丙烯酰胺在採油中的應用 

聚丙烯酰胺是一類多功能的油田化學處理劑，廣泛用於(yú)石油開採的鑽井、固井、完井、修井、壓裂、酸化、注水、堵水調剖、三次採油作業過程中， 特别是在鑽井、堵水調剖和三次採油領域。聚丙烯酰胺水溶液具有較高的粘度， 有較好的增稠、絮凝和流變調節作用， 在石油開採中用作驅油劑和鑽井泥漿調節劑
。在石油開採的中後期， 爲提高原油採收率，我國目前主要推廣聚合物驅油和三元複合驅油技術。通過注入聚丙烯酰胺水溶液， 改善油水流速比，使採出物中原油含量提高。在三次採油中加入聚丙烯酰胺， 可增加驅油能力， 避免擊穿油層， 提高油床開採收率。中國石油工業是聚丙烯酰胺的最大用戶， 聚丙烯酰胺的科技進步促進瞭(le)中國石油工業的發展， 石油工業的需求又加速瞭(le)聚丙烯酰胺的科技創新步伐與行業的發展。

聚丙烯酰胺在醫用材料中的應用

 聚丙烯酰胺凝膠可用作非凝血酶原粒化劑，外科，隐形眼鏡原料，微膠囊的外層包複料，並(bìng)用作制造高質量的止血拴，婦女衛生巾及小兒尿布等
。粒度幾百微米到幾十微米的聚丙烯酰胺可用於色譜填料(例如凝膠色譜柱填料) ，可有效地分離細胞色素等球形蛋白質。並(bìng)能進一步對蛋白質脫鹽、濃縮等
。聚丙烯酰胺樹脂經 Mannich反應，在酰胺基側鏈上經亞甲基橋引入L- 脯氨酸或L- 羟脯氨酸，在與銅離子配位，得到手性配體樹脂
，它對一系列DL氨基酸進行有效拆分。經Hofmann降解得到的聚乙烯胺樹脂上手性氨基酸再與銅離子絡合， 作爲配體交換色譜的固定相，可對一系列氨基酸進行拆分，對芳香氨基酸的拆分效果尤佳，由於骨架的親水性較強，大大縮短瞭(le)拆分時間。

 聚丙烯酰胺在造紙中的應用

 聚丙烯酰胺在造紙領域廣泛用作助留劑、助濾劑、均度劑等以提高紙張的質量、料漿脫水性能、細小纖維及填料的留著(zhe)率，減少原材料消耗及對環境的污染，用作分散劑，可改善紙的均勻度。聚丙烯酰胺在造紙工業中主要應用在兩個方面，一是提高填料、顔料等的存留率以降低原材料的流失和對環境的污染；二是提高紙張的強度。在紙料中加入聚丙烯酰胺，能提高細小纖維和填料粒子在網上的留著(zhe)率，加速紙料的脫水。聚丙烯酰胺的作用機理是漿料中的顆粒靠電中和或架橋而絮凝得以在濾布上保留下來。絮塊的形成也能使漿料中的水更易濾出，減少瞭(le)纖維在白水中的流失量，減少環境污染
，又有利於提高過濾和沉澱等設備的效率。 

 分子量對聚丙烯酰胺粘度的影響 

聚丙烯酰胺溶液的粘度随高聚物分子量的增大而增大，這是由於(yú)高分子溶液的粘度由分子運動時分子間的相互作用産生。當聚合物相對分子質量約爲106時，高分子線團開始相互滲透，足以影響對光的散射。含量稍高時機械纏(chán)結足以影響粘度。含量相當低時，聚合物溶液可視爲網狀結構，鏈間機械纏(chán)結和氫鍵共同形成網的節點。含量較高時，溶液含有許多鏈-鏈接觸點，使高聚物溶液呈凝膠狀。因此，高聚物相對分子質量越大，分子間越易形成鏈纏(chán)結，溶液的粘度越大。

 礦化度對聚丙烯酰胺粘度的影響 

聚丙烯酰胺分子鏈中陽離子基團相對於(yú)陰離子基團數目較多，淨電荷較多，極性較大，而H20是極性分子，根據相似相溶原理，聚合物水溶性較好，特性黏度較大；随著(zhe)礦物質含量的增加，正的靜電荷部分被陰離子包圍形成離子氛，從而與周圍正的靜電荷結合，聚合物溶液極性減小，黏度減小；礦物質濃度繼續增加，正、負離子基團形成分子内或分子間氫鍵的締合作用(導緻聚合物在水中的溶解性下降)，同時加入的鹽離子通過屏蔽正、負電荷，拆散正、負離子間締合而使已形成的鹽鍵受到破壞(導緻聚合物在水中的溶解性增大)，這兩種作用相互競争，使得聚合物溶液在較高的鹽濃度(>0.06 mol/L)下粘度保持較小。

 水解時間對聚丙烯酰胺粘度的影響 

聚丙烯酰胺溶液粘度随水解時間的延長而改變，水解時間短，粘度較小，這可能是由於(yú)高聚物還來不及形成網狀結構所緻；水解時間過長，粘度下降，這是聚丙烯酰胺在溶液中結構發生松解所緻。部分水解聚丙烯酰胺溶於(yú)水後離解成帶負電荷的大分子，分子間靜電排斥作用以及同一分子上不同鏈節之間的陰離子排斥力導緻分子在溶液中伸展並(bìng)能使分子之間相互纏繞，這就是部分水解聚丙烯酰胺能使其溶液粘度明顯增加的原因。

 溫度對聚丙烯酰胺粘度的影響

溫度是分子無規則熱運動激烈程度的反映，分子的運動必須克服分子間的相互作用力，而分子間的相互作用，如分子間氫鍵、内摩擦、擴散、分子鏈取向、纏(chán)結等，直接影響粘度的大小，故高聚物溶液的粘度會随溫度發生變(biàn)化。溫度改變(biàn)對高聚物溶液粘度的影響是顯著的。聚丙烯酰胺溶液的粘度随溫度的升高而降低，其原因是高分子溶液的分散相粒子彼此糾纏(chán)形成網狀結構的聚合體，溫度越高時，網狀結構越容易破壞，故其粘度下降。