聚丙烯酰胺素有百業(yè)助劑之稱,是全球消費量最大,應(yīng)用最廣泛的合成類水溶性高分子化合物。除了用于采油和環(huán)保以外,造紙,選礦,洗煤,陽離子聚丙烯酰胺紡織,陽離子聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)冶金,水泥增強劑,高吸水性樹脂,黏合劑,皮革復(fù)鞣劑等行業(yè)需求也將平穩(wěn)增長,而且運用領(lǐng)域還在不斷擴大。高吸水性樹脂需求逐年增長,用于林業(yè),農(nóng)業(yè)保水對聚丙烯酰胺需求量也增長很快??梢灶A(yù)計,未來我國聚丙烯酰胺的市場空間將十分廣闊。
預(yù)計2010年后我國聚丙烯酰胺的需求徽將超過45*10^4t,陽離子聚丙烯酰胺未來幾年國內(nèi)聚丙烯酰胺產(chǎn)品將進入黃金發(fā)展期。
我國是世界聚丙烯酰胺消費的大國,2008年全球聚丙烯酰胺消費量約為84*10^4t。其中,中國消費量約為33*10^4t,約占總消費量的38%,是世界最大的聚丙烯酰胺消費國;美國,西歐,日本,亞太(不含中國,日本)的消費比例分別為22%,15%,13%和8%。水處理和造紙業(yè)是世界(除中國)聚丙烯酰胺的主要消費領(lǐng)域,陽離子聚丙烯酰胺合計占聚丙烯酰胺總消費量的80%。
目前,我國有陰離子型聚丙烯酰胺生產(chǎn)企業(yè)40多家,陽離子聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)能在1*10^4t/a以上的廠家有6家,合計產(chǎn)能約占國內(nèi)總產(chǎn)能的80%以上。其中,大慶煉化公司年產(chǎn)能達到15*10^4t,一舉成為世界最大的聚丙烯酰胺生產(chǎn)基地。國內(nèi)陽離子型聚丙烯酰胺的市場規(guī)模和產(chǎn)能均較小,普遍存在產(chǎn)品單一,技術(shù)不成熟,質(zhì)量不穩(wěn)定等情況,未達到規(guī)模化生產(chǎn),聚丙烯酰胺,pam,陰離子聚丙烯酰胺,非離子聚丙烯酰胺,陽離子聚丙烯酰胺--鞏義市泰和水處理材料有限公司產(chǎn)品競爭主要集中于低端市場,高端產(chǎn)品還需進口, 2008年我國陽離子型聚丙烯酰胺消費量約為6.91*10^4t,其中國內(nèi)產(chǎn)量為4.45*10^4t,進口量為2.46*10^4t。
我國聚丙烯酰胺主要用在石油開采,水處理和造紙行業(yè)。由于我國聚丙烯酰胺生產(chǎn)起步較晚,聚丙烯酰胺行業(yè)整體水平落后于國際同行業(yè),特別是陽離子型聚丙烯酰胺因其生產(chǎn)方法與陰離子型聚丙烯酰胺有所不同,技術(shù)難度更高。目前國內(nèi)陽離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)品的相對分子質(zhì)量通常只能達到500*10^4左右,難以滿足工業(yè)發(fā)展的需求,因而每年需從國外大量進口。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國每年從國外進口相對分子質(zhì)量高的陽離子聚丙烯酰胺約為6000t以上(相對分子質(zhì)量小于1000*10^4)。
陽離子型聚丙烯酰胺作為絮凝劑,主要應(yīng)用于工業(yè)上的固液分離過程,包括沉降,澄清,濃縮及污泥水等工藝,應(yīng)用的主要行業(yè)有:城市污水處理,造紙工業(yè),食品加工業(yè),石化,冶金,選礦,染色和制搪工業(yè)等行業(yè)的廢水處理。用在城市污水及肉類,禽類,食品加工廢水處理過程中的污泥沉淀及污泥脫水。通過其所含的正電荷基團對污泥中的負(fù)電荷有機膠體進行電性中和作用及高分子優(yōu)異的架橋凝聚功能,促使膠體顆粒聚集成大塊絮狀物,從其懸浮液中分離出來,效果明顯,投加量少。
科研人員在總結(jié)國內(nèi)外聚丙烯酰胺先進生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,開發(fā)研制成功了新一代高分子陽離子聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)填補了國內(nèi)高相對分子質(zhì)量陽離子型聚丙烯酰胺生產(chǎn)的空白,在國內(nèi)外均處于領(lǐng)先水平,該陽離子聚丙烯酰胺完全可替代進門產(chǎn)品。利用該技術(shù)生產(chǎn)的陽離子型聚丙烯酰胺UL粘度可達4.0(相當(dāng)于相對分子質(zhì)量為1200*10^4)以上,陽離子度可在1%-100%范圍內(nèi)任意調(diào)控。
聚丙烯酰胺雖然對水的表面張力作用很小,但分子中有活性基團,吸附于界面之后,能改變界面狀態(tài),聚丙烯酰胺具有良好的熱穩(wěn)定性,溶于水,不溶于除醋酸,丙酸氯代乙酸,丙烯酸,乙二醇,甘油之外的其他溶劑。在210℃,無氧條件下,聚丙烯酰胺的酰基脫水轉(zhuǎn)變成腈基,在500℃時炭化為黑色粉末。作為一類重要的絮凝劑,增稠劑,減阻劑,鉆井液處理劑,表面活性劑,土壤改良劑,水土保濕劑,種子包衣劑,紙力增強劑等而廣泛用于石油開采,水處理,紡織,造紙,選礦,制藥,農(nóng)業(yè)等行業(yè),有百業(yè)助劑之稱,見圖5-1。
| 聚丙烯酰胺的應(yīng)用范圍 | 石油工業(yè) | 三次采油(驅(qū)油劑) |
| 鉆井液增稠劑 | ||
| 鉆井液穩(wěn)定劑 | ||
| 調(diào)剖劑 | ||
| 壓裂添加劑 | ||
| 潤滑劑 | ||
| 降阻劑 | ||
| 醫(yī)藥生化 | 藥物載體劑 | |
| 色譜凝膠添加劑 | ||
| 工業(yè)水處理 | 除垢劑 | |
| 阻垢劑 | ||
| 污水絮凝劑 | ||
| 自來水凈化劑 | ||
| 礦業(yè)浮選分離 | 礦物浮選劑 | |
| 煤炭沉降劑 | ||
| 鈾的提取劑 | ||
| 農(nóng)業(yè)水土保持 | 土壤保水劑 | |
| 土壤改良劑 | ||
| 堵漏劑 | ||
| 水土保濕劑 | ||
| 食品業(yè) | 食品添加劑 | |
| 紡織業(yè) | 上漿劑 | |
| 整理劑 | ||
| 印染助劑 | ||
| 造紙業(yè) | 增強劑 | |
| 漿料分散劑 | ||
| 水處理劑 |
在石油開采方面,聚丙烯酰胺具有增稠,絮凝和對流體變性的調(diào)節(jié)作用??捎米縻@井液的增稠劑,穩(wěn)定劑和沉降絮凝劑。將聚丙烯酰胺加入鉆井液中,可以增加鉆井液的稠度,提高懸浮力,使鉆井液分散均勻,控制失水,增加穩(wěn)定性,降低摩阻;提高固井速度;在三次采油中加入聚丙烯酰胺,可增加驅(qū)油能力,避免擊穿油層,提高油床開采收率;聚丙烯酰胺用作壓裂液添加劑,可以增加黏度,提高懸砂能力,降低濾失,減少摩阻;還可用作水油比例控制劑,緩速劑,暫堵劑等。在水處理中,聚丙烯酰胺絮凝劑,可用于城市污水,生活污水,工業(yè)廢水等處理以及各種地下水和工業(yè)懸浮液的固液分離。在紡織工業(yè)中,聚丙烯酰胺作為織物后處理的上色劑,整理劑,可以生成柔順,防皺,耐真菌的保護層;利用它的吸濕性強的特點,能降低紡細紗時的斷線率。
在造紙中,添加在聚合過程中控制不同的工藝條件或?qū)氩煌墓倌芑鶊F的中等相對分子質(zhì)量,即平均相對分子質(zhì)量為(100-400)*10^4的PAM產(chǎn)品,可以增加紙纖維間的結(jié)合力,即增加紙張的干撕裂強度,改善施膠度,加快紙張在網(wǎng)部的濾水性,增加短纖維和填料,特別是微顆粒填料的保留率,加快“白水”中懸浮物的沉降速度還可沉淀污水,減少污染。在電解冶金中,添加聚丙烯酰胺,可改善金屬在陰極沉積的質(zhì)量,并增加電流效率。在采礦,洗煤中,采用聚丙烯酰胺作絮凝劑,可促進固體沉降,使水澄清,同時可回收大量有用的固體顆粒,避免對環(huán)境造成污染;用做印染助劑時,可使產(chǎn)品附著牢度大,鮮艷度高。在制糖業(yè),聚丙烯酰胺可加速蔗汁中細粒子的下沉,促進過濾性能和提高濾液清澈度。在養(yǎng)殖業(yè)中,聚丙烯酰胺可改善水質(zhì),增加水的透光性能,從而改善水的光合作用。此外,聚丙烯酰胺還可以用作隧道,水壩等工程堵水固沙的化學(xué)灌漿和水下,地下建筑物的防腐劑,還可用作土壤改良劑,纖維改性劑,黏結(jié)劑,光敏樹脂交聯(lián)劑等。


