Polyacrylamide (PAM) được sử dụng để khoan ngầm như thế nào?

Polyacrylamide (PAM) là tên gọi chung của acrylamide polyme hoặc polyme tích hợp với các monome khác và là một trong những giống được sử dụng rộng rãi nhất trong số các phân tử hòa tan trong nước. Bởi vì các đơn vị cấu trúc polyacrylamide có chứa các gốc amamide, dễ hình thành liên kết hydro, làm cho nó có độ hòa tan trong nước tốt và hoạt tính hóa học cao, dễ dàng thông qua các chi nhánh hoặc liên kết cấu trúc lưới để có được một loạt các biến thể của chuỗi chi nhánh hoặc lưới, trong khai thác dầu, xử lý nước, dệt may, giấy, tuyển quặng, y học, nông nghiệp và các ngành công nghiệp khác có ứng dụng rộng rãi, được gọi là "trợ lý trăm nghề". Các lĩnh vực ứng dụng chính ở nước ngoài là xử lý nước, giấy, khai thác mỏ, luyện kim, v.v.; lĩnh vực khai thác dầu lớn nhất hiện nay là lĩnh vực khai thác dầu, tăng trưởng nhanh nhất là lĩnh vực xử lý nước và lĩnh vực giấy.

Bản chất vật lý và hóa học

Polyacrylamide là một polymer tuyến tính cao hòa tan trong nước được tạo thành từ sự tổng hợp của các monome acrylamide (AM) thông qua các gốc tự do, có khả năng ngưng tụ tốt, có thể làm giảm sức đề kháng ma sát giữa các chất lỏng, theo đặc điểm ion có thể được chia thành bốn loại không ion, anion, cation và lưỡng tính. Polyacrylamide (PAM) không hòa tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ như methanol, ethanol, acetone, êdede, hydrocarbude béo và hydrocarode thơm, ngoại trừ một số lượng nhỏ các dung môi hữu cơ phân cực, chẳng hạn như axit axetic, acrylic, axit clohydric, Glycol, glycerin, urê nóng chảy và methylamide. Nhưng độ hòa tan của các dung môi hữu cơ này bị hạn chế và thường cần phải được làm nóng, nếu không nó sẽ không có nhiều giá trị ứng dụng. Có thể hòa tan trong nước theo bất kỳ tỷ lệ nào, dung dịch nước là chất lỏng đồng nhất và trong suốt. Kích thước của trọng lượng phân tử có ảnh hưởng nhỏ đến độ hòa tan, nhưng khi nồng độ dung dịch cao hơn 10%, các polyme có trọng lượng phân tử cao có thể xuất hiện một cấu trúc giống như gel do sự hợp tác liên kết của các nguyên tử hydro giữa các phân tử. Dung dịch trọng lượng phân tử cao là chất lỏng nhựa giả.

Ở nồng độ thấp thích hợp, dung dịch polyacrylamide có thể được coi là cấu trúc lưới, các liên kết cơ học liên chuỗi và liên kết hydro cùng nhau tạo thành các nút lưới; ở nồng độ cao hơn, dung dịch PAM có chứa nhiều liên kết liên kết của liên kết, làm cho dung dịch PAM giống như gel. Dung dịch nước PAM có khả năng tương thích rất tốt với nhiều chất hữu cơ hòa tan với nước, khả năng tương thích tốt với chất điện giải, amoni clorua, canxi sunfat, đồng sunfat, kali hydroxit, natri cacbonat, natri borat, natri nitrat, natri phosphate, Natri sunfat, kẽm clorua, axit boric và axit photphoric không nhạy cảm.

Polyacrylamide là bột màu trắng hoặc dạng hạt nhỏ với mật độ 1.302g/cm3(23°C), nhiệt độ thủy tinh là 153°C, nhiệt độ làm mềm 210°C.  Phương pháp thông thường khi sấy có chứa một lượng nhỏ nước, khi khô sẽ nhanh chóng hấp thụ độ ẩm từ môi trường, polyme trung bình được tách ra bằng phương pháp sấy đông lạnh là chất rắn không tinh thể màu trắng xốp, nhưng khi kết tủa từ dung dịch và sấy khô là một phần của chất rắn trong suốt, polyacrylamide PAM khô hoàn toàn là chất rắn trắng giòn, polyacrylamide hàng hóa thường khô trong điều kiện vừa phải, hàm lượng nước nói chung là 5% ~ 15%, đúc màng phân tử cao được chuẩn bị trên tấm thủy tinh, là chất rắn trong suốt, cứng, dễ vỡ. 

Trong điều kiện thiếu oxy, đun nóng đến 210 ° C do mất nước và tiếp tục đun nóng đến 210 ~ 300 ° C, các gốc amide phân hủy để tạo ra amoniac và nước, và khi nhiệt độ tăng lên đến 500 ° C, các tấm màu đen chỉ có 40% trọng lượng ban đầu được hình thành. 

Phương pháp chuẩn bị

Các bước sản xuất polyacrylamide bao gồm hai bước:

Công nghệ sản xuất monosa: sản xuất monopho acrylamide với acrylic làm nguyên liệu, dưới tác động của chất xúc tác để tạo ra các sản phẩm thô của mono acrylamide, sau khi hấp chớp mắt, tinh chế để có được mono acrylamide tinh chế, monolite này là nguyên liệu sản xuất polyacrylamide.

Acrylic + (chất xúc tác nước / nước) → hợp → acrylamide thô→ hấp → tinh chế → acrylamide tinh chế.

Theo lịch sử phát triển của chất xúc tác, công nghệ monulym đã trải qua ba thế hệ:

Thế hệ đầu tiên là công nghệ hydrat xúc tác axit sulfuric, nhược điểm của công nghệ này là tỷ lệ chuyển đổi acrylic thấp, năng suất sản phẩm propylamide thấp, sản phẩm phụ thấp, mang lại gánh nặng lớn cho tinh chế, ngoài ra do tính ăn mòn mạnh của axit sulfuric chất xúc tác, làm cho thiết bị chi phí sản xuất cao, tăng chi phí sản xuất; thế hệ thứ hai cho công nghệ sản xuất xúc tác đồng bộ xương nhị phân hoặc tam nguyên, nhược điểm của công nghệ này là giới thiệu các ion đồng kim loại ảnh hưởng đến trùng hợp trong sản phẩm cuối cùng, do đó làm tăng chi phí tinh chế sau xử lý; thế hệ thứ ba cho công nghệ sản xuất xúc tác vi sinh vật hydratase, Điều kiện phản ứng kỹ thuật này là nhẹ, được thực hiện ở áp suất bình thường, với tính chọn lọc cao, năng suất cao và đặc điểm hoạt động cao, tỷ lệ chuyển đổi propylene có thể đạt 100%, phản ứng hoàn toàn, không có sản phẩm phụ và tạp chất. Sản phẩm acrylamide không chứa ion đồng kim loại, không cần trao đổi ion để đi ra ngoài trong quá trình sản xuất các ion đồng được tạo ra, đơn giản hóa quá trình, ngoài ra, phân tích sắc ký khí cho thấy các sản phẩm acrylamide hầu như không có acrylamide tự do, có tính tinh khiết cao, đặc biệt thích hợp để chuẩn bị polyacrylamide chất lượng phân tử tương đối siêu cao và polyacrylamide không độc hại cần thiết cho ngành công nghiệp thực phẩm.

Vi sinh vật xúc tác công nghệ sản xuất monome acrylamide, đầu tiên được Nhật Bản thành lập vào năm 1985 để thiết lập thiết bị acrylamide 6000t / a, sau đó Nga cũng làm chủ công nghệ này, trong những năm 1990 Nhật Bản và Nga đã thành lập thiết bị acrylamide xúc tác vi sinh vật lớp 10.000 tấn. Việt Nam là quốc gia thứ ba trên thế giới có công nghệ này, sau Nhật Bản và Nga. Hoạt động của chất xúc tác vi sinh vật là 2857 đơn vị sinh hóa quốc tế, đã đạt đến trình độ quốc tế. Công nghệ sản xuất monome acrylamide xúc tác vi sinh vật của Việt Nam được phát triển bởi 3 chương trình 5 năm như "75", "85" và "95" của thuốc trừ sâu Thượng Hải, chất xúc tác vi sinh vật hydratase được sàng lọc vào năm 1990, được tách ra bởi 163 chủng và 145 chủng từ đất vô tích, enzym hydrat thu được thông qua nuôi cấy hạt giống, tên mã là Norcardia-163. Công nghệ này hiện đã được đưa vào sản xuất tại Giang Tô như Bungang, Giang Tây Xương, Mỏ Dầu Thắng Lợi và Vạn Toàn Hà Bắc, chất lượng vượt trội, đạt được chỉ số chất lượng sản xuất polyacrylamide khối lượng phân tử tương đối cao. Nó đánh dấu công nghệ acrylamide xúc tác vi sinh vật của Việt Nam đã đạt đến trình độ tiên tiến quốc tế.

Công nghệ trùng hợp: Sản xuất polyacrylamide dựa trên dung dịch nước acrylamide làm nguyên liệu, dưới tác dụng của chất kích hoạt, thực hiện phản ứng trùng hợp, sau khi phản ứng hoàn thành kết quả của khối polyacrylamide được cắt, tạo hạt, sấy khô, nghiền nát, cuối cùng sản phẩm polyacrylamide. Quá trình quan trọng là phản ứng trùng hợp, trong quá trình xử lý sau đó cần chú ý đến làm mát cơ học, phân hủy nhiệt và liên kết cyclo, do đó đảm bảo chất lượng phân tử tương đối và độ hòa tan nước của polyacrylamide.

Acrylamide + nước (chất kích thích / trùng hợp) → khối polyacrylamide→ tạo hạt→ sấy khô→ nghiền nát các sản phẩm polyacrylamide →

Xem tiếp Polyacrylamide(PAM) được sử dụng để khoan ngầm như thế nào?