聚丙烯酰胺造紙
PAM在造紙工業中主要應用在兩方面,一是提高填料,顏料等的存留率以降低原材料的流失和對環境的污染;二是提高紙張的強度(包括干強度和濕強度).另外,使用 PAM還可以提高紙的抗撕性和多孔性,以改進視覺和印刷性能.我國隨著造紙工業的發展,PAM用量也將增加.
聚丙烯酰胺在紙料中加入 PAM,能提高細小纖維和填料粒子在網上留著率,加速紙料的脫水.PAM的作用機理是漿料中的顆粒靠電中和或架橋而絮凝,得以在濾布上保留下來.絮塊的形成也能使漿料中的水更易濾出,減少了纖維在白水中流失量,減少環境污染,又有利于提高過濾和沉淀等設備的效率.一般用作助留,助濾作用的 PAM多為陽離子型,如丙烯酰胺與二烷氨基烷基酯生成的共聚物,其他陽離子單體有丙烯酸二甲胺基乙酯氯化氨(DMCL)等.近來認為非離子和兩性離子PAM也很有用.
使用 PAM還可以促進上膠,提高紙的表面性質(如孔隙,光學性,印刷性等).PAM用作長纖維紙的懸浮分散劑,可促進長纖維在抄紙時的分散,增加紙漿液的穩定性及填料和顏料的粘結性.在紙漿和造紙工業,用 AM共聚物可改進紙的印刷性能.這是由于會在紙漿中保留較多的填充劑,主要是高嶺土,從而改進紙張表面結構.在pH=6—9時,使用 HPAM會使高嶺土的滯留量增加30%—35%.除了 HPAM,還有 AM—乙烯和 AM—氯乙烯共聚物以及 AM—吡咯烷酮共聚物也可用來改善紙張表層的性質.
聚丙烯酰胺PAM加入紙漿內可提高紙的濕強度和干強度(拉伸強度,耐破度,耐折性等),AM—乙烯胺共聚物不僅可以改善紙張表層的性質,而且可以增強紙張的拉伸性能.提高強度是靠 AM共聚物中胺基的作用,對于潮濕狀態的紙張尤其是這樣(提高1000%和更高).用 AM共聚物增強紙張強度是由于添加的高分子同紙漿中含有的 Cr3+,Cu2+離子之間形成絡合物.
在造紙工業中,PAM有多種用途,平均分子量為1000—l0000的作為分散劑,可改善紙頁的均勻度.
3 聚丙烯酰胺采油
高分子PAM不僅是一種高效絮凝劑,又因為水溶液的粘度很高,也是一種極其優良的增稠劑.PAM因有增稠,絮凝和對流變性的調節等作用,在油田石油開采中可作多種用途的添加劑,如用作鉆井液,壓裂液,及聚合物驅油以提高石油采收率(EOR).在石油開采中,應用關鍵在于結合使用的條件和要求,合理設計并選用其組成結構,如分子形態,分子量,離子度等,以及正確的施工工藝.
3.1 聚丙烯酰胺PAM用作鉆井液添加劑
鉆井液在石油開采中用作鉆井泥漿性能調整劑.PAM的作用是調節鉆井液的流變性,攜帶巖屑,潤滑鉆頭,有利鉆進.此外,還可大大減少卡鉆事故,減輕設備磨損,并能防止發生井漏和坍塌,使井徑規則.在這方面經常使用的是部分水解聚丙烯酰胺,它由 PAM或聚丙烯腈水解而得.
3.2 聚丙烯酰胺PAM用作聚合物驅油
在提高石油采收率的諸方法中,聚合物驅油技術占有重要地位.聚合物的作用是調節注入水的流變性,增加驅動液的粘度,改善水驅波及效率,降低地層中水相滲透率,使水與油能勻速地向前流動.
聚丙烯酰胺聚合物驅油是通過在注入水中加入一定量的高分子聚丙烯酰胺,來增加注入水的粘度,改善油水流度比.由于油層對聚丙烯酰胺分子的吸附,捕集作用,而降低了高,中滲透層或高,中水淹層的滲透性,增加了注入水的滲流阻力,使低滲透層或低而未水淹層的吸水量增加,擴大了注入水在油層平面上的波及范圍和油層縱向上的水淹厚度,從而擴大水淹體積,將水驅時未動用的原油驅替出來,達到提高原油采收率的目的.
聚丙烯酰胺聚合物驅油提高石油采收率的概念和技術方法從提出到初步形成經歷了約15年時間(1949一1964).1964年美國開始了聚合物驅油的現場試驗和工業規模的使用試驗.美國國家石油與能源研究中心(NIPER)認為:最終采收率ET決定于驅油效率Ed,波及效率Es和經濟因素Ee,ET=Ed×Es×Ee.聚合物的主要貢獻是提高驅替工作液的粘度,降低油水流度比及調整滲透率剖面,通過提高波及效率而提高最終采收率.Phillips石油公司對聚合物的作用作了進一步說明:①高分子使水相粘度增高,有些聚合物流經孔隙介質后尚可降低水相的相對滲透率;②降低水油流度比,水油流度比的降低可減少指進現象;③水相粘度增高和水相的相對滲透率下降使以后注人的流體可轉入未波及的條帶,從而提高波及系數.
我國"七五"期間大慶和大港油田的兩個現場試驗均取得了令人振奮的良好結果.大慶油田開發試驗表明:該工藝可大幅度提高采收率,增加原油產量.平均每注人 lt聚合物,可增產原油150t以上,提高采收率 10%.研究工作表明該項技術在我國有良好的應用前景.預計在今后高分子驅及利用高分子等化學劑的復合驅在我國將有更大的發展.
3.3 聚丙烯酰胺PAM用作堵水劑
在油田生產過程中,由于地層的非均質性,常產生水浸問題,需要進行堵水.其實質是改變水在地層中的滲透狀態,以達到減少油田產水,保持地層能量,提高最終采收率的目的.PAM類化學堵水劑對油和水的滲透能力的作用具有選擇性,對油的滲透性降低少,對水的滲透性降低多.使用時可不交聯使用,也可與鋁鹽,鉻鹽,鋯鹽等交聯生成凝膠使用,還可增加某些樹脂以形成互穿聚合物網絡(IPN)使之具有更高耐溫性.如采用 W/O型PAM膠乳和改性氨基樹脂經過化學交聯可以形成互穿聚合物網絡堵水劑,已在油田堵水中應用,并取得了明顯的效果.采用 PAM還可調整地層內吸水剖面及封堵大孔道,實踐中已見到良好效果.
3.4 聚丙烯酰胺PAM用作壓裂液添加劑
壓裂工藝是油田開發致密層的重要增產措施,其作用是開通巖石的通道,讓油流過.亞甲基聚丙烯酰胺交聯而成的壓裂液,由于具有高粘度,低摩阻,良好的懸砂能力以及配制方便和成本低等優點而被廣泛應用.
4, 聚丙烯酰胺礦冶
采礦過程中通常使用大量的水,最后常須從水或水溶液中分離有用固體礦物,并將廢水凈化回收使用.應用 PAM絮凝劑,可促使有用的固體物質很快的下沉,促進液體的澄清和泥餅的脫水,從而可提高生產效率,減少尾礦流失和水消耗,降低設備投資和加工成本,并減少環境污染.
聚丙烯酰胺鈾礦提取是 聚丙烯酰胺 PAM最早的重要應用領域之一.鈾礦是通過用酸或磺酸鹽溶液浸濾其礦石來提取的.在酸浸液過濾時,用 PAM處理可提高增稠和過濾速率.在提取鈾的濃縮和過濾過程中,添加 PAM進行處理非常有效.PAM還可有效地應用于處理鉀堿礦的礦泥,使之分出澄清的鹽水.在拜爾(Bayer)法提煉鋁礦石中,可用 PAM由熱苛性鈉水溶液中分離不溶性氧化鐵(紅泥).
聚丙烯酰胺 PAM可用于煤炭工業的洗煤過程.用于處理煤泥水,既能回收大量煤泥,又能防止黑水污染,并可使煤礦實現用水循環,節約用水.浮選精煤時在過濾前加 PAM,可以增加過濾速度和濾餅重量,從而提高生產能力.
聚丙烯酰胺在冶金行業中,PAM可用于如轉爐除塵污水處理,軋鋼污水處理,高爐煤氣洗滌水處理,礦山粘土采石廢水處理,鋁加工廢水處理等.PAM在改進水質和水的重復應用中發揮獨特的作用.
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