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對于聚丙烯酸鈉絮凝劑生產現(xiàn)狀綜述
論文關鍵詞：聚丙烯酸鈉 絮凝劑 生產工藝
論文摘要：高分子量聚丙烯酸鈉是一類廣泛用于燒堿和純堿行業(yè)鹽水精制、氧化鋁生產的赤泥沉降分離、味精廠廢水中蛋白質回收和制糖等行業(yè)的高分子材料。也是丙烯酸使用量很大的一類產品。本文論述了高分子量聚丙烯酸鈉的國內外研究狀況、應用領域和應用現(xiàn)狀、生產概況、市場需求情況和應用前景，對促進我國丙烯酸產業(yè)的發(fā)展，提高我國高分子量聚丙烯酸鈉的生產水平都具有重要意義。
隨著我國丙烯酸工業(yè)的迅速發(fā)展，對丙烯酸下游產品的研究不斷深入，應用范圍不斷擴大。聚丙烯酸鈉作為丙烯酸的一種主要下游產品，近年來在國內外的研究受到重視，生產也不斷增加。聚丙烯酸鈉產品包括水溶性產品和水不溶性產品。水溶性聚丙烯酸鈉產品廣泛應用于食品、紡織造紙、化工等領域[1-3]。水不溶性聚丙烯酸鈉產品具高吸水性，主要用于農林園藝、生理衛(wèi)生等領域。聚丙烯酸鈉的分子量從幾百至幾千萬以上，不同分子量的聚丙烯酸鈉各有各的用途。超低分子量(700以下)的用途還未完全開發(fā);低分子量(1000-5000)主要起分散作用;中等分子量(104-106)顯示有增稠性;高分子量(106-107)的則主要做增稠劑和絮凝劑;超高分子量(107以上)的在水中溶脹，生成水凝膠，主要用作吸水劑。水溶性聚丙烯酸鈉中又包括高分子量和低分子量兩類。
1.高分子量聚丙烯酸鈉研究現(xiàn)狀
目前高分子量聚丙烯酸鈉合成是采用丙烯酸經氫氧化鈉中和形成丙烯酸鈉溶液，然后再聚合的工藝路線。在水溶性高分子量聚丙烯酸鈉的合成中，通常是高濃度丙烯酸鈉溶液和低濃度氧化還原引發(fā)劑在低溫下進行水溶液聚合。制備的關鍵是在聚合前要除去丙烯酸中的阻聚劑。去除阻聚劑的方法有減壓蒸餾或加人活性炭吸附。高分子量聚丙烯酸鈉聚合時往往因為自交聯(lián)作用或聚合速度過快使產品水溶性降低，因此需加入抗交聯(lián)劑和緩聚合劑。日本專利報道了以過硫酸鹽和有機苯胺的復合引發(fā)體系，常溫下催化丙烯酸鈉水溶液聚合，制得溶解性能好的聚丙烯酸鈉。戚銀城[4]等采用氧化-還原體系，添加氨水和氯化鈉，在30℃時合成了分子量幾百至幾千萬的聚丙烯酸鈉。水溶液聚合法具有設備簡單，操作容易的特點，但缺點是所得到的聚合產物含水量高達60%-70%，難干燥。反相懸浮聚合法也可用于合成高分子量聚丙烯酸鈉。韓淑珍[5]報道了北京化工大學開發(fā)出反相懸浮聚合法合成聚丙烯酸鈉絮凝劑，并建成1000L聚合釜裝置。反相懸浮聚合法工藝復雜、設備利用率低。
2.水溶性高分子量聚丙烯酸鈉的應用
聚丙烯酸鈉是一種線狀、可溶性高分子化合物，其分子鏈上的梭基由于靜電相斥，使聚合物鏈伸展，促成有吸附性功能團外露到表面上，這些活性點吸附在溶液中懸浮粒子上，形成粒子間的架橋，從而加速了懸浮粒子的沉降。因此可作絮凝劑。
2.1鹽水精制
純堿和燒堿生產中，鹽水中的Ca、Mg離子通常用碳酸鈉和氫氧化鈉或石灰水沉淀，沉淀后鹽水中懸浮物質顆粒小、沉降慢，因此要加入絮凝劑促進沉降從而使鹽水精制。因此，選用高效、溶解速度快的絮凝劑才是關鍵。以往生產中使用苛化淀粉或聚丙烯酞胺用于鹽水精制的絮凝效果并不理想，使用后鹽水澄清度不夠，產品質量不高。而用聚丙烯酸鈉能大大提高鹽水質量。對用作鹽水精制的聚丙烯酸鈉要求主要有分子量高(>一千萬)，溶解時間短(15-30min ),溶解性能好(無凝膠物)。使用時用量少，產生的礬花大、沉降快，鹽水澄清度高。甘肅鹽鍋峽化工總廠用固體聚丙烯酸鈉(分子質量>八百萬)作鹽水助沉劑助沉效果好，助沉劑用量少，噸堿耗用量為10-15g，且貯存方便。李澤潔[6]對鹽水精制中使用聚丙烯酸鈉進行了研究。王德懷[7]根據(jù)氯堿生產廠家的實際經驗開發(fā)出了專用于鹽水雜質助沉的速溶型固體聚丙烯鈉，其分子量高達八百萬以上，溶解速度快，30分鐘之內可以完全溶解，助沉效果好。
2.2氧化鋁生產
氧化鋁生產中，拜耳法赤泥的分離洗滌采用沉降槽，為加速赤泥沉降，傳統(tǒng)方法是添加面粉等天然高分子絮凝劑。隨著氧化鋁產量不斷提高，沉降槽常出現(xiàn)跑渾現(xiàn)象。改用聚丙烯酸鈉絮凝，大大增加了赤泥的沉降速度，澄清效果好，從而提高了沉降槽的產能和精鹽液質量。我國聚丙烯酸鈉中常用的絮凝劑品種是A-1000#。赤泥沉降過程中，為降低絮凝劑與赤泥初聚體“架橋”時的空間效應，江新民[8]將NaOH改性處理的A-1000#絮凝劑用于拜耳赤泥分離和燒結法赤泥分離，效果分別是未處理該絮凝劑的3倍和1.88倍。
2.3回收蛋白質
聚丙烯酸鈉作為主要絮凝劑預處理味精濃廢水有顯著效果。朱莉[9]預處理過程對COD；SS；S042-的去除率分別達69%，91%和41%。張軼東[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鈉，將其直接用于蛋白質溶液等的濃縮，用該方法濃縮蛋白質效率高、濃縮劑用量少，更好地保持了酶的活性。
2.4其他方面
a糖汁澄清
糖汁中懸浮著被石灰吸附的粒子，添加少量聚丙烯酸鈉可加速其沉降，使糖汁很快澄清。
b土壤改良劑
聚丙烯酸鈉能使土壤形成穩(wěn)定團粒，來改善土壤耕作和促進植物生長，減少水土流失。
3.高分子量聚丙烯酸鈉的需求和應用前景
我國純堿燒堿產量均居世界第二位。目前，這兩堿行業(yè)的生產中，鹽水精制過程大多不使用聚丙烯酸鈉，主要由于一是使用習慣，其次是表面看聚丙烯酸鈉價格稍貴，而忽視了聚丙烯酸鈉的用量少，效果好的特點。由于使用聚丙烯酞胺導致鹽水質量上不去，隨著聚丙烯酸鈉應用的推廣，越來越多的企業(yè)傾向于使用聚丙烯酸鈉。
聚丙烯酸鈉是近年來在各領域廣泛使用的一類功能性高分子材料，高分子量聚丙烯酸鈉在各使用行業(yè)越來越受重視。但在我國其研究還不深，生產規(guī)模還小，性能尚不如人意。研究其生產過程，提高產品應用性能，擴大產品的應用領域是當前的重要任務。
以上分析可見高分子量的聚丙烯酸鈉在很多領域都廣泛使用，但目前在國內企業(yè)使用的多為國外產品。國內近兩年已有生產，但廠家不多，生產能力不超過一千噸，其中還包括膠體產品。由此可見國內高分子量聚丙烯酸鈉的生產缺口還很大，有必要增加生產滿足國內需求。因此建設高質量的使用性能好的聚丙烯酸鈉生產廠非常必要。
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