Polyacrylamit (PAM) là một loại polymer tổng hợp được sử dụng chủ yếu cho các đặc tính keo tụ, đông tụ và tăng cường độ nhớt. Vai trò của polyme polyacrylamide thay đổi tùy theo ứng dụng, nhưng một số chức năng chính của nó bao gồm:

1. Keo tụ và đông tụ: Polyacrylamide được sử dụng rộng rãi trong các quy trình xử lý nước và nước thải để tạo điều kiện thuận lợi cho việc kết tụ và loại bỏ các hạt lơ lửng, chất hữu cơ và chất keo. Nó hoạt động như một chất hỗ trợ keo tụ hoặc keo tụ bằng cách liên kết với các hạt và tạo điều kiện cho sự kết nối và kết tụ của chúng, dẫn đến sự hình thành các khối lớn hơn có thể dễ dàng tách khỏi pha lỏng thông qua các quá trình như lắng hoặc lọc.

2. Điều chỉnh độ dày và độ nhớt: Polyacrylamide được biết đến với khả năng tăng độ nhớt và cải thiện tính chất lưu biến của dung dịch nước. Nó tạo thành một mạng lưới polymer linh hoạt và hòa tan trong nước, dẫn đến tăng độ nhớt của dung dịch. Đặc tính này có lợi trong các ngành công nghiệp khác nhau như mỹ phẩm, dệt may và dầu khí, trong đó PAM được sử dụng làm chất làm đặc, chất kết dính hoặc chất ổn định để tăng cường kết cấu, độ chảy hoặc độ ổn định của sản phẩm.

3. Chất giảm lực cản/chống ma sát: Trong một số ứng dụng công nghiệp nhất định, chẳng hạn như vận chuyển dầu qua đường ống hoặc hệ thống tưới tiêu, sự hiện diện của dòng chảy rối có thể dẫn đến tăng mức tiêu thụ năng lượng và tổn thất do ma sát. Polyacrylamide có thể được sử dụng làm chất giảm lực cản hoặc phụ gia chống ma sát để giảm lực cản dòng chảy và cải thiện hiệu quả vận chuyển chất lỏng. Polyme hoạt động bằng cách sửa đổi mô hình dòng chảy và giảm nhiễu loạn trong hệ thống.

4. Kiểm soát xói mòn và ổn định đất: Polyacrylamide được sử dụng trong nông nghiệp và quản lý đất đai để giảm xói mòn đất, cải thiện cấu trúc đất và tăng cường kiểm soát trầm tích. PAM có thể liên kết các hạt đất lại với nhau, tăng độ kết dính của chúng và ngăn ngừa xói mòn do nước chảy tràn. Nó cũng có thể hỗ trợ thấm nước, giữ độ ẩm cho đất và hạt nảy mầm trong điều kiện đất khô cằn hoặc thoái hóa.

5. Tăng cường thu hồi dầu: Trong ngành dầu khí, polyacrylamide được sử dụng cho mục đích tăng cường thu hồi dầu (EOR). PAM có thể được bơm vào các bể chứa dầu để cải thiện hiệu quả quét và dịch chuyển dầu khỏi các thành tạo đá xốp. Nó giúp giảm tính di động của nước được bơm, tạo ra dòng chảy thuận lợi và tăng hiệu suất dịch chuyển vi mô, dẫn đến tăng cường sản xuất dầu.

6. Sản xuất giấy và chế biến dệt may: Polyacrylamide thường được sử dụng trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy như một chất hỗ trợ lưu giữ và thoát nước. Nó cải thiện khả năng lưu giữ các hạt mịn, chất độn và sợi trong quy trình sản xuất giấy, dẫn đến chất lượng giấy được cải thiện và tăng hiệu quả sản xuất. PAM cũng tìm thấy các ứng dụng trong xử lý dệt, trong đó nó có thể hoạt động như một chất hồ, chất cố định thuốc nhuộm hoặc chất bôi trơn để nâng cao quy trình sản xuất và tính chất của hàng dệt.

Đây là một số vai trò chính của polyme polyacrylamide trong các ngành công nghiệp và ứng dụng khác nhau. Vai trò cụ thể và yêu cầu về hiệu suất có thể khác nhau tùy thuộc vào mục đích sử dụng và kết quả mong muốn trong từng trường hợp.

Về phương pháp tổng hợp polyacrylamide, nhìn chung có hai phương pháp chính:

1. Trùng hợp dung dịch: Phương pháp này bao gồm quá trình trùng hợp các monome acrylamide trong dung dịch nước sử dụng chất khởi đầu hóa học, chẳng hạn như amoni persulfate (APS) và chất khử, chẳng hạn như N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine (TEMED ). Phản ứng thường được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ và pH được kiểm soát. Quá trình trùng hợp bắt đầu bằng sự hình thành các gốc tự do, bắt đầu liên kết ngang và mở rộng chuỗi các monome acrylamide để tạo thành chuỗi polyacrylamide.

2. Trùng hợp nhũ tương: Trong phương pháp này, các monome acrylamide được phân tán trong pha dầu (thường là hydrocarbon) cùng với chất nhũ hóa và nước. Chất nhũ hóa tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành các mixen, hoạt động như các mạch phản ứng cho quá trình trùng hợp. Phản ứng được bắt đầu bởi các chất khởi đầu gốc tự do tương tự như trong quá trình trùng hợp dung dịch và tiến hành bằng cách khuếch tán monome đến các mixen. Các hạt polyacrylamide thu được thường ở dạng mủ cao su và có thể được ổn định nhờ sự có mặt của chất hoạt động bề mặt trên bề mặt của chúng.

Cả hai phương pháp tổng hợp này đều có thể được sửa đổi để kiểm soát trọng lượng phân tử, mật độ điện tích và các tính chất khác của polyme polyacrylamide thu được bằng cách điều chỉnh các thông số phản ứng, nồng độ monome hoặc kết hợp các monome hoặc tác nhân liên kết ngang bổ sung.

Điều quan trọng cần lưu ý là quá trình tổng hợp polyacrylamide đòi hỏi các biện pháp an toàn và thực hành xử lý thích hợp do độc tính của monome acrylamide. Sản xuất công nghiệp polyacrylamide thường sử dụng các quy trình an toàn nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn cho người lao động và bảo vệ môi trường.