Procesos de Producción y Clasificación de Poliacrilamida (PAM)
I. Polimerización en solución acuosa
Ventajas: Bajo costo, equipo simple, alta seguridad y capacidad de lograr pesos moleculares muy altos; Adecuado para la producción a gran escala de polvo seco en bolsas de 25 kg.
1. Preparación y purificación de ingredientes: Se mezcla agua desionizada con acrilamida purificada (AM). Para PAM aniónica, se añade ácido acrílico (AA); para PAM catiónica, se añaden monómeros catiónicos como DMC o DAC. Se ajusta el pH y se introduce gas nitrógeno para eliminar el oxígeno (ya que el oxígeno inhibe la polimerización).
2. Iniciación y polimerización: se agrega un sistema de iniciación redox (más comúnmente persulfato de amonio combinado con bisulfito de sodio, a menudo complementado con un iniciador azo). La temperatura se mantiene entre 20 y 50 grados y la polimerización adiabática continúa durante 2 a 6 horas, lo que da como resultado un bloque de gel sólido y elástico.
- PAM no iónico: Producido mediante homopolimerización de AM.
- PAM aniónica (APAM) – Dos métodos:
① Homopolimerización seguida de hidrólisis (el enfoque principal): primero se produce un bloque de gel no iónico y luego se hidroliza calentándolo con NaOH para introducir grupos carboxilo. El grado de hidrólisis se puede ajustar y este método produce pesos moleculares más altos (comúnmente utilizado para APAM de alto peso molecular en aplicaciones de yacimientos petrolíferos).
② Copolimerización-hidrólisis: AM y ácido acrílico se polimerizan juntos; este proceso es más sencillo, aunque el peso molecular resultante es ligeramente menor.
- PAM catiónica (CPAM): Producida por la copolimerización directa de AM y monómeros catiónicos. Este tipo no puede sufrir hidrólisis con álcalis fuertes; el grado iónico está controlado por la proporción de monómeros y el costo de producción es mayor.
3. Granulación: el bloque de gel se corta o tritura en partículas de gel más pequeñas.
4. Secado con aire caliente: las partículas se secan a 80-120 grados hasta un contenido de humedad de<10%. The temperature must be carefully controlled; excessive heat can cause molecular weight degradation or cross-linking, rendering the polymer insoluble.
5. Pulverización y tamizado: el material se muele hasta convertirlo en polvo y se tamiza (normalmente malla 80-120).
6. Pruebas de Calidad (peso molecular, grado iónico, velocidad de disolución, contenido de acrilamida residual) y Embalaje.
II. Polimerización en emulsión inversa (emulsión PAM, producto líquido)
Sistema de agua en aceite (W/O): una solución acuosa de AM sirve como fase dispersa, mientras que el queroseno o un hidrocarburo similar actúa como fase continua. El aceite blanco sirve como fase oleosa continua; Se añade un emulsionante para dispersar la sustancia en microgotas, que luego se polimerizan.
III. Polimerización en suspensión en fase inversa
Las gotas de monómero se suspenden y polimerizan dentro de un disolvente orgánico, produciendo poliacrilamida (PAM) directamente en forma de perlas (partículas similares a perlas).
IV. Polimerización en dispersión (un método más nuevo)
Un proceso de dispersión en base agua que evita el uso de grandes cantidades de disolventes orgánicos. El producto resultante es una dispersión a base de agua; se disuelve rápidamente y se utiliza principalmente en la fabricación de papel de alta calidad y como aditivo para revestimientos. La capacidad de producción es relativamente limitada.
Cuatro tipos principales
APAM (PAM aniónico)
Adecuado para aguas residuales que contienen sólidos suspendidos inorgánicos, como las provenientes del lavado de carbón, procesamiento de minerales, plantas de arena y grava, instalaciones de galvanoplastia, acerías y tratamiento de agua (clarificación). Es más eficaz en condiciones de pH alcalino y es la opción más económica.
2. CPAM (PAM catiónico)
Se utiliza principalmente para la deshidratación de lodos (incluidos los lodos de aguas residuales municipales, mataderos, procesamiento de alimentos y fabricación de papel) y para el tratamiento de aguas residuales ricas en materia orgánica. Se clasifica por su grado iónico (que oscila entre 10 y 60) y es el tipo más caro.
3. NPAM (PAM no iónico)
Se utiliza para sistemas de agua ácida, control de perfiles en pozos petroleros, retención de humedad del suelo y encolado de textiles.
4. PAM anfótero
Se utiliza para aguas residuales complejas caracterizadas por fluctuaciones significativas en la calidad del agua; este tipo se emplea con menos frecuencia.
