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乳液状有机高分子絮凝剂

1-乳液

    聚丙烯酰胺等有机高分子聚合物是高分子量、水溶性聚合物,主要用途是做絮凝剂。与水混合后,它们缓慢地溶解,形成粘稠溶液,此过程需60 - 120分钟。为了提高溶解速度,可以把聚合物研磨成大于750微米的颗粒。颗粒尺寸小于750微米时,遇水就容易结团,形成所谓“鱼眼”。要快速溶解又不产生“鱼眼”,可以采用乳液型的聚合物。

    生产乳液聚聚合物的工艺过程如下:

       * 配制单体水溶液,

       * 在稳定剂帮助下,用单体溶液制备油包水型乳液(内相颗粒约1微米),

       * 用催化剂使乳液发生聚合反应

这种乳液与水混合不会分散和溶解,因此有必要:

       * 加一种亲水性表面活性剂到水中,使乳液反相,即表面活性剂使油相成为    分散相,聚合物得以迅速溶解。

       或者:

       * 在乳液生产初期就加上述表面活性剂,使乳液成为“自动反相”乳液。

两种情况达到的效果是一样的。

    至胜公司只生产“自动反相”乳液。但在下述情况,有必要向水中加一些表面活性剂。

2-反相乳液在水中的浓度

    为了使乳液正常反相,表面活性剂必须达到其最低有效浓度。

    在标准硬度的水中,从测定得知聚合物在水中有效浓度在5克/升时才能发生正常的反相。

    通常乳液中含25%到46%有效聚合物,而最佳稀释倍数为50至100倍。因此当稀释倍数超过100,表面活性剂浓度不够,部分乳液不能溶于水,而当稀释倍数小于50,乳液的粘度太高。

3-反相过程中的剪切

为了达到良好的反相,每个聚合物颗粒在水中都必须分散开,不然这些颗粒就会结团。    为保证有效的分散,在乳液与水相遇处必须采用高速剪切混合。

    在对溶解时间有要求时,可采用设备来帮助分散与溶解:

       * 文丘里喷管

       * 溶解罐装有双速搅拌器,加乳液时用高转速,加完后用低转速

       * 高剪切的静态混合器

       * 高压泵(3 - 7巴),将吸入与排出口用一回路连起来,回路上装有节流阀

       * Ultra - Turrax 混合器

       * 排出口装一阀门,用1 - 2 巴的固定压力排出

    如果乳液得到有效的分散,不需要进一步搅拌以达到溶解,但必须有15分钟的接触时间。如果操作中反相得不彻底,贮罐内就必须有一个搅拌器,搅拌3 - 15分钟。

4-影响溶解的因素

    水质对反相有严重影响。

    硬水:硬度为30 - 40 时分散效果差,超过50时分散很困难。钙降低了表面活性剂效果。海水和30克/升的盐水已达到可接受的极限。

    在这种情况下,可以这样做:

       * 按照使用的水质情况进行试验,确定表面活性剂的浓度,在生产乳液时按照这一浓度进行调整。

* 在溶解水中加少量表面活性剂,通常为NP 10或NP 20(含10/20环氧乙烷基团的壬基酚),或者一些可替代品,如Teepol (磺化琥珀酸二辛酯),

浓度为乳液本身的2%- 10%。

       对于阳离子型乳液,必须选非离子型表面活性剂,以免与聚合物发生沉淀。

5-贮存条件及湿度

    乳液从本质上讲是不稳定的。作为连续相的油比重为0.85,而分散相的水比重超过1.05。经过一段较长时间,水就会下沉到桶底去。

    在平均温度为20℃时,经过6个月,下沉的水相会有一些团块,这些团块很容易用机械或气体搅拌再分散开。

在35℃的较高温度下,下沉作用加快,团块较难再分散,这时保存期缩短为3个月。

    乳液如果冻结也会有类似现象。在-10℃以上乳液仍是可流动的,低于此温度乳液中油相粘度变得很高,乳液就不能流动。

    乳液在冻结状态下:

       * 沉降层的再分散困难

       * 较难在水中溶解。而且,经过冻结-熔化的乳液,需要在溶解水中多加一些表面活性剂,以达到良好的溶解,但聚合物的效能不受影响。

6-贮存与溶解乳液的设备

6.1 相容性

    乳液中载体油是脂肪烃,含芳香烃低于0.1%。与塑料,橡胶及金属的相容性如下:

天然橡胶

低密度聚乙烯

中等

腈基

聚丙烯

丁基

ABS

中等

氯丁

中等

聚酯纤维玻璃

氟橡胶

聚碳酸酯

硬聚氯乙烯

有机玻璃

塑性聚氯乙烯

聚酰胺

中等

上述对于燃料油

不锈钢

高密度聚乙烯

 

 

 

    要避免使用铜、铸铁及镀锌铁。聚乙烯可以用在乳液运输中,但油会溶入低密度聚乙烯中,降低桶的强度。

6.2-乳液贮存

    贮存乳液的罐通常是不锈钢(304),玻璃钢或高密度聚乙烯。

    为了防止分层,可以:

       * 从罐底吹入氮气,每二天吹氮气10分钟。

       * 每天用低速搅拌10分钟。

    * 用机械泵循环。

    这些方法带来高剪切作用,会降低乳液的稳定性。贮罐必须是立式的,底部做成锥形以有利于再分散。它还应带一个用于检查的盖子,以便每年用高压水冲洗一次罐内。

6.3-泵与过滤器

    混合得不好的乳液可能含有一些团块,会堵塞过滤器与泵。这些团块是水溶性的,可以泵到溶解罐中去。但用于造纸是例外。

    泵型:

       * 用不锈钢、镀镍的铁或聚乙烯制成的齿轮泵。也可以用钢制成的泵,每一年或二年换一次。

       * 泵的密封件必须与上述相容性表相符合。

       * 用腈类物质做定子的单级泵(德国Netzsch制的水泵)。

       * 专用于粘稠液体的电磁泵,并装有大直径吸入管。

       * 活塞泵与膜片泵对乳液不是很有效,特别是排量较低时。这时,可以在乳    液贮罐与泵之间装一过滤器,合理选择滤孔大小以避免频繁冲洗。滤孔在300-500微米是合适的。

6.4-最终产物的过滤与贮存

    溶解的乳液用于造纸时,它通常要用50微米过滤器过滤。溶解的乳液可以贮存在聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、玻璃钢、不锈钢或有内涂层的普通钢里。应避免使用铁或镀锌铁。所有管道应该用塑料、铜或不锈钢做。

    由油引起的问题:

       * 稀释的乳液贮存较长时间会使油分离出来,泵打时会出现问题,尤其在造    纸中。

       * 某些柔性泵可能会选择性地吸油(如Jabsco泵的定子不合适时)。

7-实验室用乳液做实验

    称取少量乳液是很困难的。通常都用针管吸取。乳液比重在1.02到1.05之间。由于塑料的相容性问题,要用玻璃针管。针管用过后,要用酒精或热水冲洗。

对于粉状聚合物,浓度高的水溶液稳定性也高,最好有效浓度在5克/ 升。此溶液在使用前要进行稀释。

    5克/升溶液的稳定性

产品类别                                             稳定性

阴离子                                                  约15天

阳离子                                                  约15天

8-粉末与乳液的差别

    粉末与乳液的基本化学组成是一样的,但在不同的应用中它们会有不同的效率。

    一般说:

       * 阳离子乳液的分子量比粉末要高,因而污泥脱水的效果要好。

       * 含在乳液中的表面活性剂有助于含油和脂肪的污泥脱水效果,但由于会起泡而有再次分散的不良作用。

       * 乳液聚合时水解反应较低,因此其阳离子度略高于粉末。

9-对人体健康与安全的影响情况

    含在乳液中的聚合物的毒性与粉末一样,都是很低的。

    工业化乳液的游离单体含量在1000ppm(0.1%)左右。

    特殊应用中,可以使产物中的游离单体降到500 PPM(0.5%)以下。

    油是去除芳烃的脂肪烃。油单独的闪点在105℃以上,乳液的闪点超过100℃,但发生沉降后闪点降为100℃。

    表面活性剂的毒性非常低,它是山梨糖醇与聚氧乙烯化的壬基酚生成的脂。

阳离子乳液会剌激眼睛。

    溅在地上的乳液应该用木屑吸收,并将木屑焚烧。留在地上的应当用高压水冲洗。