Kaj je kationski poliakrilamid
Kationski poliakrilamid, skrajšano CPAM, je vodotopen polimer, katerega veriga nosi pozitivno nabite skupine, običajno aminske ali kvarterne amonijeve funkcije. Pozitivni naboj je tisto, kar ga loči od anionskega in neionskega poliakrilamida: večina suspendiranih snovi v odplakah in številnih industrijskih odpadnih vodah, vključno z beljakovinami, škrobom, barvili in biološkim blatom, se obnaša kot negativno nabit koloid. Kationski polimer lahko torej naredi nekaj, česar anionski tipi ne zmorejo, to je nevtralizirati ta površinski naboj, preden premosti delce v kosmiče, ki so dovolj močni, da preživijo striženje stiskalnice ali centrifuge.
Komercialni CPAM se dobavlja kot bel zrnat prah, običajno z vsebnostjo trdne snovi najmanj 90 odstotkov, netopno frakcijo največ 0,2 odstotka in vsebnostjo preostalega monomera akrilamida največ 0,05 odstotka. Oblike emulzije in raztopine se prodajajo tudi za rastline, ki imajo raje ravnanje s tekočino.
Gostota naboja in molekulska masa: Kako se izberejo stopnje
Dve številki odločata, kateri CPAM naj obrat kupi. Gostota naboja, včasih imenovana kationičnost, opisuje, koliko pozitivnih skupin sedi vzdolž verige in je izražena kot molski odstotek; molekulska masa opisuje, kako dolga je veriga in torej kako daleč lahko sega med delci. Praktična izbira poteka po precej doslednem vzorcu:
Industrijska odpadna voda ali mešanica industrijske in komunalne odpadne vode- nizka do srednja gostota naboja v kombinaciji s srednjo do visoko molekulsko maso. Nižji naboj prepreči ponovno stabilizacijo toka, ki že nosi mešano koloidno obremenitev, medtem ko dolga veriga zagotavlja premostitev.
Čiščenje komunalnih odplak- srednja do visoka gostota naboja s srednjo do visoko molekulsko maso, ker sta organska koloidna obremenitev in negativni površinski naboj višji.
Prebavljeno blato- izdelki z visoko gostoto naboja se najbolje obnesejo, saj prebavljene trdne snovi nosijo visok negativni naboj in sproščajo velike količine vezane vode.
Tokovi po koncentraciji in flotaciji- kationski razred, ki se uporablja po zgoščevanju ali flotaciji z raztopljenim zrakom, učinkovito odstrani ostanke organskih snovi in zmanjša obremenitev pri nadaljnjem poliranju.
Stopnja hidrolize, prikazana na podatkovnem listu za kationske izdelke, običajno od 10 do 80 odstotkov na način, kako so takšni razredi katalogizirani, je dejansko merilo ravni naboja in ne hidrolize v anionskem smislu, zato obeh družin ne bi smeli primerjati samo na tej številki.
Glavne aplikacije pri čiščenju vode in odpadne vode
Kondicioniranje blata je največja enkratna uporaba. Preden lahko tračna filtrirna stiskalnica, vijačna stiskalnica, dekanter centrifuga ali plošča in okvirna enota odstranijo vodo iz biološkega ali mešanega blata, je treba trdne snovi flokulirati v pogačo, ki hitro sprosti vodo in ne zaslepi filtrskega medija. Pravilno usklajen CPAM poveča suhe trdne snovi v pogači, zmanjša porabo polimera na tono suhih trdnih snovi in zmanjša obremenitev trdnih snovi, ki se s filtratom vračajo v glavo naprave.
Poleg blata se CPAM uporablja za obdelavo odplak iz tekstilnega barvanja in končne obdelave, tovarn celuloze in papirja, predelave hrane, usnjarn in končne obdelave kovin, kjer se običajno dozira, potem ko koagulant, kot je polialuminijev klorid, destabilizira koloide. Doda se tudi neposredno v surovo odplako pri kemično okrepljenem primarnem čiščenju in v recirkulacijsko procesno vodo, kjer je treba pred ponovno uporabo odstraniti drobne suspendirane trdne snovi.
Kako deluje
Flokulacija s kationskim polimerom poteka v dveh korakih. Najprej se pozitivne skupine na verigi adsorbirajo na negativno nabito površino delcev in nevtralizirajo del tega naboja, kar zmanjša elektrostatično pregrado, ki drži delce narazen. Drugič, dolga veriga, ki še vedno nosi proste segmente, se pritrdi na drugi delec in tvori most. Rezultat je kompakten kosmič s tridimenzionalno strukturo in ne ohlapen roj nevtraliziranih delcev, zato je zaradi premostitvenega prispevka visoka molekulska masa tako dragocena.
Ker je mehanizem odvisen od stika, je mešanje energije enako pomembno kot kemija. Hitro mešanje z visokim strigom takoj po odmerjanju pomaga pri disperziji, vendar dolgotrajno močno striženje razbije kosmiče in jih ni mogoče popraviti; zato mora biti stopnja flokulacije nežna in kratka.
Praksa raztapljanja in odmerjanja
Prašek CPAM je treba pred uporabo raztopiti. Osnovno raztopino z 0,1 do 0,5 utežnega odstotka pripravimo z vlažilno enoto ali eduktorjem, nato pa ob počasnem mešanju staramo 40 do 60 minut, dokler raztopina ni enotna in brez ribjih oči. Osnovna raztopina sčasoma izgubi aktivnost in jo je najbolje porabiti v 24 urah. Dozirne točke so nameščene tam, kjer turbulenca zagotavlja mešanje, vendar kjer se polimer ne sreča s koagulantom v istem trenutku, saj lahko obe kemikaliji medsebojno zaužijeta. Delovni odmerek je določen s testom v kozarcu ali rastlinskim poskusom v primerjavi z dejanskim blatom, v filtratu pa sta vidna tako premajhno kot preveliko odmerjanje: premalo polimera pusti mokro pogačo, preveč ponovno stabilizira trdne snovi in povzroči spolzke kosmiče, ki se slabo odvajajo.
Pogosto zastavljena vprašanja
V: Za kaj se uporablja kationski poliakrilamid?
Njegove glavne naloge so kondicioniranje in odvodnjavanje blata, čiščenje industrijske in komunalne odpadne vode ter pomoč pri zadrževanju ali drenaži pri izdelavi papirja.
V: Zakaj izbrati kationski namesto anionski poliakrilamid?
Organsko blato in številni industrijski koloidi imajo negativen površinski naboj, zato jih pozitivno nabit polimer nevtralizira in tvori močnejše kosmiče, kot jih lahko anionska kakovost.
V: Katera gostota polnjenja ustreza komunalni kanalizaciji?
Srednja do visoka gostota naboja s srednjo do visoko molekulsko maso je običajno izhodišče, pri čemer je visoka gostota naboja prednostna za presnovljeno blato.
V: Kako se določi optimalni odmerek?
S testom v kozarcu ali poskusom na kraju samem z uporabo pravega blata, ker koncentracija trdnih snovi, pH, energija mešanja in koagulant navzgor premaknejo optimalno.
V: Ali se lahko CPAM uporablja pri izdelavi papirja?
ja Deluje kot pripomoček za zadrževanje in drenažo, saj pomaga drobnim delcem in polnilom ostati v plošči, medtem ko mokri del hitreje odteče.
V: Kako je treba shraniti kationski poliakrilamid?
Vrečke v prahu hranite zaprte v hladnem, suhem in temnem prostoru, pripravljeno osnovno raztopino pa uporabite v približno 24 urah po staranju.
