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对于聚丙烯酸钠絮凝剂生产现状综述
作者:苏会妙  时间:2009/2/18 9:41:00  来源:论文天下论文网

  论文关键词:聚丙烯酸钠 絮凝剂 生产工艺

  论文摘要:
高分子量聚丙烯酸钠是一类广泛用于烧碱和纯碱行业盐水精制、氧化铝生产的赤泥沉降分离、味精厂废水中蛋白质回收和制糖等行业的高分子材料。也是丙烯酸使用量很大的一类产品。本文论述了高分子量聚丙烯酸钠的国内外研究状况、应用领域和应用现状、生产概况、市场需求情况和应用前景,对促进我国丙烯酸产业的发展,提高我国高分子量聚丙烯酸钠的生产水平都具有重要意义。
     
  随着我国丙烯酸工业的迅速发展,对丙烯酸下游产品的研究不断深入,应用范围不断扩大。聚丙烯酸钠作为丙烯酸的一种主要下游产品,近年来在国内外的研究受到重视,生产也不断增加。聚丙烯酸钠产品包括水溶性产品和水不溶性产品。水溶性聚丙烯酸钠产品广泛应用于食品、纺织造纸、化工等领域[1-3]。水不溶性聚丙烯酸钠产品具高吸水性,主要用于农林园艺、生理卫生等领域。聚丙烯酸钠的分子量从几百至几千万以上,不同分子量的聚丙烯酸钠各有各的用途。超低分子量(700以下)的用途还未完全开发;低分子量(1000-5000)主要起分散作用;中等分子量(104-106)显示有增稠性;高分子量(106-107)的则主要做增稠剂和絮凝剂;超高分子量(107以上)的在水中溶胀,生成水凝胶,主要用作吸水剂。水溶性聚丙烯酸钠中又包括高分子量和低分子量两类。
  
  1.高分子量聚丙烯酸钠研究现状
  目前高分子量聚丙烯酸钠合成是采用丙烯酸经氢氧化钠中和形成丙烯酸钠溶液,然后再聚合的工艺路线。在水溶性高分子量聚丙烯酸钠的合成中,通常是高浓度丙烯酸钠溶液和低浓度氧化还原引发剂在低温下进行水溶液聚合。制备的关键是在聚合前要除去丙烯酸中的阻聚剂。去除阻聚剂的方法有减压蒸馏或加人活性炭吸附。高分子量聚丙烯酸钠聚合时往往因为自交联作用或聚合速度过快使产品水溶性降低,因此需加入抗交联剂和缓聚合剂。日本专利报道了以过硫酸盐和有机苯胺的复合引发体系,常温下催化丙烯酸钠水溶液聚合,制得溶解性能好的聚丙烯酸钠。戚银城[4]等采用氧化-还原体系,添加氨水和氯化钠,在30℃时合成了分子量几百至几千万的聚丙烯酸钠。水溶液聚合法具有设备简单,操作容易的特点,但缺点是所得到的聚合产物含水量高达60%-70%,难干燥。反相悬浮聚合法也可用于合成高分子量聚丙烯酸钠。韩淑珍[5]报道了北京化工大学开发出反相悬浮聚合法合成聚丙烯酸钠絮凝剂,并建成1000L聚合釜装置。反相悬浮聚合法工艺复杂、设备利用率低。
  
  2.水溶性高分子量聚丙烯酸钠的应用
  聚丙烯酸钠是一种线状、可溶性高分子化合物,其分子链上的梭基由于静电相斥,使聚合物链伸展,促成有吸附性功能团外露到表面上,这些活性点吸附在溶液中悬浮粒子上,形成粒子间的架桥,从而加速了悬浮粒子的沉降。因此可作絮凝剂。
  2.1盐水精制
  纯碱和烧碱生产中,盐水中的Ca、Mg离子通常用碳酸钠和氢氧化钠或石灰水沉淀,沉淀后盐水中悬浮物质颗粒小、沉降慢,因此要加入絮凝剂促进沉降从而使盐水精制。因此,选用高效、溶解速度快的絮凝剂才是关键。以往生产中使用苛化淀粉或聚丙烯酞胺用于盐水精制的絮凝效果并不理想,使用后盐水澄清度不够,产品质量不高。而用聚丙烯酸钠能大大提高盐水质量。对用作盐水精制的聚丙烯酸钠要求主要有分子量高(>一千万),溶解时间短(15-30min ),溶解性能好(无凝胶物)。使用时用量少,产生的矾花大、沉降快,盐水澄清度高。甘肃盐锅峡化工总厂用固体聚丙烯酸钠(分子质量>八百万)作盐水助沉剂助沉效果好,助沉剂用量少,吨碱耗用量为10-15g,且贮存方便。李泽洁[6]对盐水精制中使用聚丙烯酸钠进行了研究。王德怀[7]根据氯碱生产厂家的实际经验开发出了专用于盐水杂质助沉的速溶型固体聚丙烯钠,其分子量高达八百万以上,溶解速度快,30分钟之内可以完全溶解,助沉效果好。
  2.2氧化铝生产
  氧化铝生产中,拜耳法赤泥的分离洗涤采用沉降槽,为加速赤泥沉降,传统方法是添加面粉等天然高分子絮凝剂。随着氧化铝产量不断提高,沉降槽常出现跑浑现象。改用聚丙烯酸钠絮凝,大大增加了赤泥的沉降速度,澄清效果好,从而提高了沉降槽的产能和精盐液质量。我国聚丙烯酸钠中常用的絮凝剂品种是A-1000#。赤泥沉降过程中,为降低絮凝剂与赤泥初聚体“架桥”时的空间效应,江新民[8]将NaOH改性处理的A-1000#絮凝剂用于拜耳赤泥分离和烧结法赤泥分离,效果分别是未处理该絮凝剂的3倍和1.88倍。
  2.3回收蛋白质
  聚丙烯酸钠作为主要絮凝剂预处理味精浓废水有显著效果。朱莉[9]预处理过程对COD;SS;S042-的去除率分别达69%,91%和41%。张轶东[10]采用自由基水溶液聚合法合成了超高分子量的聚丙烯酸钠,将其直接用于蛋白质溶液等的浓缩,用该方法浓缩蛋白质效率高、浓缩剂用量少,更好地保持了酶的活性。
  2.4其他方面
  a糖汁澄清
  糖汁中悬浮着被石灰吸附的粒子,添加少量聚丙烯酸钠可加速其沉降,使糖汁很快澄清。
  b土壤改良剂
  聚丙烯酸钠能使土壤形成稳定团粒,来改善土壤耕作和促进植物生长,减少水土流失。
  3.高分子量聚丙烯酸钠的需求和应用前景
  我国纯碱烧碱产量均居世界第二位。目前,这两碱行业的生产中,盐水精制过程大多不使用聚丙烯酸钠,主要由于一是使用习惯,其次是表面看聚丙烯酸钠价格稍贵,而忽视了聚丙烯酸钠的用量少,效果好的特点。由于使用聚丙烯酞胺导致盐水质量上不去,随着聚丙烯酸钠应用的推广,越来越多的企业倾向于使用聚丙烯酸钠。
  聚丙烯酸钠是近年来在各领域广泛使用的一类功能性高分子材料,高分子量聚丙烯酸钠在各使用行业越来越受重视。但在我国其研究还不深,生产规模还小,性能尚不如人意。研究其生产过程,提高产品应用性能,扩大产品的应用领域是当前的重要任务。
  以上分析可见高分子量的聚丙烯酸钠在很多领域都广泛使用,但目前在国内企业使用的多为国外产品。国内近两年已有生产,但厂家不多,生产能力不超过一千吨,其中还包括胶体产品。由此可见国内高分子量聚丙烯酸钠的生产缺口还很大,有必要增加生产满足国内需求。因此建设高质量的使用性能好的聚丙烯酸钠生产厂非常必要。
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[本文关键字] 聚丙烯酸钠 絮凝剂 生产工艺
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