Tipos de PAM
Poliacrilamida Catiônica (CPAM): Um composto polimérico linear. Devido aos seus diversos grupos ativos, pode formar ligações de hidrogênio com muitas substâncias por afinidade e adsorção. Ele flocula principalmente colóides com carga negativa.
Poliacrilamida aniônica (APAM): um polímero-solúvel em água, usado principalmente para floculação e sedimentação em vários tratamentos de águas residuais industriais, como águas residuais de siderúrgicas, plantas de galvanoplastia, plantas metalúrgicas e plantas de lavagem de carvão, bem como desidratação de lodo. Também pode ser usado para clarificação e purificação de água potável. Como sua cadeia molecular contém um certo número de grupos polares, ela pode adsorver partículas sólidas suspensas em água, unindo as partículas ou neutralizando suas cargas para formar grandes flocos. Portanto, pode acelerar a sedimentação de partículas em suspensão, acelerando significativamente a clarificação da solução e promovendo a filtração.
Poliacrilamida não iônica (NPAM): é um polímero ou polieletrólito de alto-peso-molecular. Sua cadeia molecular contém uma certa quantidade de grupos polares que podem adsorver partículas sólidas suspensas na água, unindo as partículas para formar grandes flocos. Acelera a sedimentação de partículas em suspensão, acelerando significativamente a clarificação da solução e promovendo a filtração. Devido à presença de grupos amida ou iônicos em sua cadeia molecular, sua característica significativa é a alta hidrofilicidade, permitindo sua dissolução em água em diversas proporções. Esse tipo de solução aquosa de poliacrilamida apresenta boa tolerância a eletrólitos, como cloreto de amônio e sulfato de sódio, além de ser compatível com surfactantes.
Indicadores Técnicos do PAM
Os indicadores técnicos da poliacrilamida geralmente incluem peso molecular, grau de hidrólise, grau de ionização, viscosidade e teor residual de monômero. Portanto, a qualidade do PAM também pode ser avaliada a partir destes indicadores.
1. Peso molecular
O PAM tem um peso molecular muito elevado e aumentou significativamente nos últimos anos. O PAM usado na década de 1970 geralmente tinha um peso molecular de vários milhões; desde a década de 1980, a maioria dos PAMs de alta-eficiência têm um peso molecular superior a 15 milhões, com alguns chegando a 20 milhões. Cada molécula de PAM é polimerizada a partir de mais de 100.000 moléculas de acrilamida ou acrilato de sódio (a acrilamida tem um peso molecular de 71 e o PAM contendo 100.000 monômeros tem um peso molecular de 7,1 milhões).
Geralmente, PAM de maior peso molecular apresenta melhor desempenho de floculação. A acrilamida tem peso molecular de 71, enquanto o PAM contendo 100.000 monômeros tem peso molecular de 7,1 milhões. A poliacrilamida e seus derivados têm pesos moleculares que variam de centenas de milhares a mais de dez milhões e podem ser categorizados com base no peso molecular como baixo peso molecular (abaixo de 1 milhão), peso molecular médio (1 milhão a 10 milhões), alto peso molecular (10 milhões a 15 milhões) e peso molecular ultra-alto (acima de 15 milhões).
O peso molecular dos compostos orgânicos de alto peso molecular não é completamente uniforme, mesmo dentro do mesmo produto; o peso molecular nominal é o seu valor médio.
2. Grau de Hidrólise e Grau de Ionização
O grau de ionização do PAM afeta significativamente o seu desempenho, mas o seu valor ideal depende do tipo e das propriedades do material a ser tratado; condições diferentes resultarão em valores ideais diferentes. Se o material a ser processado tiver alta força iônica (contendo grande quantidade de matéria inorgânica), o PAM utilizado deverá ter maior grau de ionização e vice-versa. Geralmente, o grau de anionização é chamado de grau de hidrólise. O grau de ionização geralmente se refere especificamente aos cátions.
Grau de ionização=n/(m+n)*100%
O PAM produzido anteriormente foi polimerizado a partir de um único monômero, a poliacrilamida, e originalmente não continha grupos -COONa. Antes do uso, foi necessário aquecimento com NaOH para hidrolisar alguns dos grupos -CONH2 em -COONa, conforme mostrado na reação a seguir:
-CONH2 + NaOH → -COONa + NH3↑
O gás amônia é liberado durante o processo de hidrólise. A proporção de grupos amida hidrolisados no PAM é chamada de grau de hidrólise, que é o grau de anionização. Este tipo de PAM era inconveniente de usar e tinha baixo desempenho (a hidrólise por aquecimento causava inevitavelmente uma diminuição significativa no peso molecular e no desempenho do PAM), e raramente tem sido usado desde a década de 1980.
Os PAMs produzidos modernamente estão disponíveis em vários produtos com diferentes graus de anionização. Os usuários podem escolher o tipo apropriado de acordo com suas necessidades e por meio de testes reais. Nenhuma hidrólise adicional é necessária; pode ser usado diretamente após a dissolução.
Porém, por hábito, algumas pessoas ainda se referem ao processo de dissolução dos floculantes como hidrólise. Deve-se notar que hidrólise significa decomposição com água, uma reação química, e a hidrólise do PAM libera gás amônia; enquanto a dissolução é apenas um processo físico sem reação química. Os dois são fundamentalmente diferentes e não devem ser confundidos.
3. Conteúdo residual de monômero
O teor de monômero residual do PAM refere-se à quantidade de monômero de acrilamida que não reagiu completamente durante a polimerização da acrilamida em poliacrilamida e, finalmente, permanece no produto de poliacrilamida. É um parâmetro importante para avaliar sua adequação para a indústria alimentícia. A poliacrilamida não é-tóxica, mas a acrilamida tem um certo grau de toxicidade.
Na poliacrilamida-de nível industrial, permanecem inevitavelmente vestígios de monômero de acrilamida não polimerizado. Portanto, o teor residual de monômeros nos produtos PAM deve ser rigorosamente controlado. As regulamentações internacionais estipulam que o teor residual de monômeros no PAM utilizado na água potável e na indústria alimentícia não deve exceder 0,05%. Esse valor para-produtos internacionais bem conhecidos é inferior a 0,03%.
4. Viscosidade
As soluções PAM são muito viscosas. Quanto maior o peso molecular do PAM, maior será a viscosidade da solução. Isto ocorre porque as macromoléculas PAM são cadeias longas e finas, resultando em resistência significativa ao movimento em solução. A viscosidade reflete essencialmente a magnitude do atrito dentro de uma solução, também conhecida como coeficiente de atrito interno.
Soluções de vários compostos orgânicos de alto peso-molecular-geralmente têm alta viscosidade, que aumenta com o aumento do peso molecular. Um método para determinar o peso molecular de compostos orgânicos de alto peso-molecular-é medir a viscosidade de uma solução de uma determinada concentração sob condições específicas e, em seguida, calcular seu peso molecular usando uma fórmula específica; isso é chamado de "peso molecular médio de viscosidade-".
Seleção PAM
A poliacrilamida pode ser classificada em tipos não{0}}iônicos, aniônicos e catiônicos com base em suas propriedades iônicas. Com base no peso molecular, existem várias especificações, ionicidade, etc., levando a muitos modelos diferentes. Dadas as especificações complexas do mercado, selecionar o modelo de poliacrilamida ideal para o seu sistema de águas residuais é realmente muito difícil. Aqui estão algumas dicas para resolver problemas comuns na seleção de poliacrilamida para tratamento de águas residuais ou lodo.
1. Compreendendo a origem do lodo
O lodo é um subproduto inevitável do tratamento de águas residuais. Primeiro, devemos compreender a origem, as propriedades, a composição e o conteúdo de sólidos do lodo. Com base nos componentes principais, o lodo pode ser dividido em lodo orgânico e lodo inorgânico.
Geralmente, a poliacrilamida catiônica é usada para tratar lodo orgânico, enquanto a poliacrilamida aniônica é usada para tratar lodo inorgânico. A poliacrilamida catiônica não é adequada para condições altamente alcalinas, enquanto a poliacrilamida aniônica não é adequada para condições altamente ácidas. Um maior teor de sólidos no lodo geralmente requer uma dosagem maior de poliacrilamida.
2. Seleção do peso molecular da poliacrilamida
O peso molecular da poliacrilamida refere-se ao comprimento da cadeia molecular. O peso molecular da poliacrilamida varia de 5 milhões a 18 milhões. Geralmente, quanto maior for o peso molecular do produto de poliacrilamida, maior será a viscosidade. Contudo, na prática, um peso molecular mais elevado não significa necessariamente melhor desempenho. O peso molecular apropriado deve ser determinado com base na indústria de aplicação específica, na qualidade da água e no equipamento de tratamento.
A poliacrilamida é um auxiliar coagulante de alto-peso{1}}molecular. Os produtos podem ser classificados em três categorias de acordo com seu peso molecular médio: baixo peso molecular (<1 million), medium molecular weight (2-4 million), and high molecular weight (>7 milhões).
A poliacrilamida é usada no tratamento de águas residuais e é um polímero orgânico solúvel em água-de alto peso molecular-solúvel-com pesos moleculares variando de vários milhões a dezenas de milhões. Quando usado apenas como auxiliar coagulante, geralmente, quanto maior o peso molecular, mais densos são os flocos e menos produtos químicos são necessários. No entanto, recomenda-se que o peso molecular da poliacrilamida aniónica não exceda 20 milhões.
Para desidratação de lodo: Ao usar um filtro-prensa de correia, o peso molecular geralmente não pode ser muito alto. Um peso molecular elevado pode entupir o pano do filtro, afetando o efeito de desidratação. Ao usar um filtro-prensa centrífugo, o requisito de peso molecular é maior porque os filtros-prensa centrífugos exigem que os flocos sejam tão resistentes-ao cisalhamento quanto possível; portanto, deve ser seleccionado um produto com um peso molecular relativamente elevado.
3. Seleção do grau de íon poliacrilamida
Para que o lodo seja desidratado, floculantes com diferentes graus de íons podem ser selecionados através de pequenos experimentos para selecionar a poliacrilamida ideal. Isto alcança o melhor efeito floculante enquanto minimiza a dosagem, economizando custos. Os principais fatores para selecionar o grau de íon são:
(1) Tamanho do Floco
Flocos muito pequenos afetarão a velocidade de drenagem, enquanto flocos muito grandes reterão mais água, reduzindo a secura da torta de lama. O tamanho do floco pode ser ajustado selecionando o peso molecular da poliacrilamida.
(2) Resistência do Floco (Teor de Umidade)
Os flocos devem permanecer estáveis e não quebrar sob tensão de cisalhamento. Aumentar o peso molecular da poliacrilamida ou selecionar uma estrutura molecular adequada ajuda a melhorar a estabilidade do floco.
(3) Mistura de Poliacrilamida e Lodo
A poliacrilamida deve reagir totalmente com o lodo em determinado ponto do equipamento de desidratação para conseguir a floculação. Portanto, a viscosidade da solução de poliacrilamida deve ser apropriada para garantir uma mistura completa com o lodo nas condições do equipamento existente. A mistura uniforme é um fator chave para o sucesso. A viscosidade da solução de poliacrilamida está relacionada com o seu peso molecular e concentração.
(4) Dissolução de Poliacrilamida
Uma boa dissolução é essencial para uma floculação eficaz. Como mencionado anteriormente, o processo de dissolução da poliacrilamida é essencialmente o seu processo de maturação. Às vezes é necessário acelerar a taxa de dissolução; neste caso, pode-se considerar o aumento da concentração da solução de poliacrilamida.
Portanto, a seleção ideal do produto deve ser determinada através de experimentos em béqueres de laboratório. Do exposto, pode-se observar que a seleção do peso molecular e da ionicidade não é absoluta. É melhor realizar testes de seleção e testes operacionais antes de selecionar a poliacrilamida para obter os dados mais precisos e garantir a melhor relação-custo-benefício da poliacrilamida selecionada.
