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論文關(guān)鍵詞：聚丙烯酸鈉絮凝劑生產(chǎn)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(chǎn)的赤泥沉降分離、味精廠廢水中蛋白質(zhì)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(chǎn)品。本文論述了高分子量聚丙烯酸鈉的國內(nèi)外研究狀況、應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用現(xiàn)狀、生產(chǎn)概況、市場需求情況和應(yīng)用前景，對促進(jìn)我國丙烯酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高我國高分子量聚丙烯酸鈉的生產(chǎn)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(chǎn)品的研究不斷深入，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。聚丙烯酸鈉作為丙烯酸的一種主要下游產(chǎn)品，近年來在國內(nèi)外的研究受到重視，生產(chǎn)也不斷增加。聚丙烯酸鈉產(chǎn)品包括水溶性產(chǎn)品和水不溶性產(chǎn)品。水溶性聚丙烯酸鈉產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于食品、紡織造紙、化工等領(lǐng)域[1-3]。水不溶性聚丙烯酸鈉產(chǎn)品具高吸水性，主要用于農(nóng)林園藝、生理衛(wèi)生等領(lǐng)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(jīng)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(jìn)行水溶液聚合。制備的關(guān)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(chǎn)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(jī)苯胺的復(fù)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(shè)備簡單，操作容易的特點，但缺點是所得到的聚合產(chǎn)物含水量高達(dá)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(xué)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(fù)雜、設(shè)備利用率低。

2.水溶性高分子量聚丙烯酸鈉的應(yīng)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(tuán)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(chǎn)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(zhì)顆粒小、沉降慢，因此要加入絮凝劑促進(jìn)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(guān)鍵。以往生產(chǎn)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(chǎn)品質(zhì)量不高。而用聚丙烯酸鈉能大大提高鹽水質(zhì)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(chǎn)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(zhì)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(jìn)行了研究。王德懷[7]根據(jù)氯堿生產(chǎn)廠家的實際經(jīng)驗開發(fā)出了專用于鹽水雜質(zhì)助沉的速溶型固體聚丙烯鈉，其分子量高達(dá)八百萬以上，溶解速度快，30分鐘之內(nèi)可以完全溶解，助沉效果好。2.2氧化鋁生產(chǎn)

氧化鋁生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)能和精鹽液質(zhì)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(yīng)，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(jié)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(zhì)

聚丙烯酸鈉作為主要絮凝劑預(yù)處理味精濃廢水有顯著效果。朱莉[9]預(yù)處理過程對COD；SS；S042-的去除率分別達(dá)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(zhì)溶液等的濃縮，用該方法濃縮蛋白質(zhì)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(tuán)粒，來改善土壤耕作和促進(jìn)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(yīng)用前景

我國純堿燒堿產(chǎn)量均居世界第二位。目前，這兩堿行業(yè)的生產(chǎn)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(xí)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(dǎo)致鹽水質(zhì)量上不去，隨著聚丙烯酸鈉應(yīng)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(lǐng)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(chǎn)規(guī)模還小，性能尚不如人意。研究其生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品應(yīng)用性能，擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域是當(dāng)前的重要任務(wù)。

以上分析可見高分子量的聚丙烯酸鈉在很多領(lǐng)域都廣泛使用，但目前在國內(nèi)企業(yè)使用的多為國外產(chǎn)品。國內(nèi)近兩年已有生產(chǎn)，但廠家不多，生產(chǎn)能力不超過一千噸，其中還包括膠體產(chǎn)品。由此可見國內(nèi)高分子量聚丙烯酸鈉的生產(chǎn)缺口還很大，有必要增加生產(chǎn)滿足國內(nèi)需求。因此建設(shè)高質(zhì)量的使用性能好的聚丙烯酸鈉生產(chǎn)廠非常必要。