楊清華 (大慶煉化公司聚合物二廠，黑龍江 大慶 163411)

聚丙烯酰胺(PAM)膠狀雜質(zhì)的成因解析

楊清華 (大慶煉化公司聚合物二廠，黑龍江 大慶 163411)

聚丙酰胺(PAM)配制過程中發(fā)生堵塞現(xiàn)象并給配制設(shè)備帶來有腐蝕作用的發(fā)黃、發(fā)黑膠狀雜質(zhì)，其具有難聞的刺鼻臭味。對聚丙烯酰胺溶液進(jìn)行試驗(yàn)分析，主要從溶液中的細(xì)菌和無機(jī)離子含量對聚丙烯酰胺(PAM)膠狀物形成進(jìn)行原因分析，以期為治理措施提供依據(jù)。從無機(jī)離子和產(chǎn)生細(xì)菌的含量2點(diǎn)觀察，當(dāng)制作過程中細(xì)菌和金屬離子Fe3+含量的增加，聚丙烯酰胺(PAM)的側(cè)酰胺基降解成羧基，含有大量金屬離子的聚丙烯酰胺(PAM)溶液就被膠連形成條狀物。當(dāng)聚丙烯酰胺(PAM)通過生物降解產(chǎn)生NH3時(shí)，硫酸鹽還原菌(SRB)利用細(xì)胞膜內(nèi)產(chǎn)生的氫將硫酸鹽還原為H2S,這樣就出現(xiàn)了含有刺鼻臭味的聚丙烯酰胺膠狀雜質(zhì)。

聚丙烯酰胺(PAM)；膠狀雜質(zhì)；細(xì)菌；無機(jī)離子

聚丙烯酰胺(PAM)配制過程中發(fā)生堵塞現(xiàn)象并給配制設(shè)備帶來有腐蝕作用的發(fā)黃、發(fā)黑膠狀雜質(zhì)，其具有難聞的刺鼻臭味。這種雜質(zhì)的增加可以對過濾袋造成損壞，對過濾裝置照成堵塞，并對金屬管道造成腐蝕，而且細(xì)菌的繁殖對聚丙烯酰胺的驅(qū)油也造成了很大的影響，解決這類問題通常都是更換過濾袋，但是這并不能完全徹底地解決問題，要想徹底消除這種雜質(zhì)帶來的后果，只有從化學(xué)的角度分析，從配置溶劑中找到解決辦法。下面，筆者對聚丙烯酰胺(PAM)溶液進(jìn)行試驗(yàn)分析，主要從溶液中的細(xì)菌和無機(jī)離子含量對聚丙烯酰胺(PAM)膠狀物形成進(jìn)行原因分析，以期為治理措施提供依據(jù)[1]。

1 試驗(yàn)分析

1.1儀器及試劑

1)儀器 電熱恒溫培養(yǎng)箱、細(xì)菌測試瓶、1ml無菌注射器、紅外線快速干燥器、可見分光光度計(jì)、原子吸收分光光度計(jì)、電子天平。

2)試劑 硫酸、氫氧化鈉、高氯酸、鹽酸、鹽酸羥氨、鈣指示劑、硫化鈉、鉻黑T、EDTA、三乙醇胺均為分析純[2]。

1.2細(xì)菌和無機(jī)離子含量分析

通過稀釋的方法對細(xì)菌和無機(jī)離子含量進(jìn)行試驗(yàn)分析。將測試樣品逐級注入到測試瓶中進(jìn)行稀釋，并放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，再根據(jù)細(xì)菌瓶陽性反應(yīng)由其代謝過程的最終產(chǎn)物引起的顏色變化來判斷稀釋的倍數(shù)，通過計(jì)算測試樣品中的細(xì)菌數(shù)目，提取無機(jī)物，并利用原子吸收法、絡(luò)合滴定法和分光光度法進(jìn)行試驗(yàn)分析。

2 細(xì)菌含量分析

對聚丙烯酰胺(PAM)干粉、清水、濾袋內(nèi)聚丙烯酰胺(PAM)溶液和膠狀物進(jìn)行細(xì)菌含量檢測，檢測結(jié)果如表1所示。

2.1細(xì)菌的產(chǎn)生

通過對表1中微生物的分析，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌是通過管道中流動的水帶入設(shè)備中的。下面對水樣的聚丙烯酰胺(PAM)干粉進(jìn)行細(xì)菌數(shù)量檢測分析，有少量的硫酸鹽還原菌(SRB)、鐵細(xì)菌(FB)和腐生菌(TGB)存在，所以，細(xì)菌的產(chǎn)生是通過水和聚丙烯酰胺(PAM)干粉引起的。因?yàn)楣鼙趦?nèi)壁表面不光滑，帶有細(xì)菌的聚合物溶液通過管道時(shí)就能夠附著在管道內(nèi)壁上，并且聚集越來越多，聚丙烯酰胺(PAM)溶液提供了細(xì)菌生長的養(yǎng)分，這樣時(shí)間久了就能夠形成生物膜。經(jīng)過微生物的新陳代謝，這樣生物膜越來越厚，細(xì)菌也越來越多，最終堵塞和腐蝕設(shè)備。通過表1還能夠清晰的看出細(xì)菌含量與膠狀物之間的關(guān)系，當(dāng)硫酸鹽還原菌(SRB)達(dá)到109個(gè)/ml，鐵細(xì)菌(FB)達(dá)到107個(gè)/ml，腐生菌(TGB)達(dá)到107個(gè)/ml時(shí)，膠狀物形成較多，這就表明細(xì)菌的含量影響膠狀物的生成。

表1 細(xì)菌含量檢測結(jié)果

2.2硫酸鹽還原菌(SRB)、鐵細(xì)菌(FB)、腐生菌(TGB)對設(shè)備和聚丙烯酰胺溶液的影響

鐵細(xì)菌(FB)氧化水中的Fe2+能夠產(chǎn)生大量的Fe(OH)3，這能夠?qū)鼙谏系蔫F產(chǎn)生腐蝕，并使鐵銹進(jìn)入水中，硫酸鹽還原菌(SRB)與細(xì)胞膜內(nèi)的氫(H2)發(fā)生還原反應(yīng)生成硫化氫(H2S)，硫酸鹽能夠?qū)鼙趦?nèi)壁的金屬具有腐蝕作用，并產(chǎn)生刺鼻臭味，另外，亞鐵離子與硫酸鹽結(jié)合生成FeS，這樣使得聚丙烯酰胺(PAM)溶液產(chǎn)生黑色的粘稠膠狀物質(zhì)。腐生菌(TGB)的新陳代謝能夠產(chǎn)生粘稠的液體，這能夠惡化水質(zhì)、破壞油層、腐蝕設(shè)備和堵塞設(shè)備管道。

此外，聚合物側(cè)酰基在發(fā)生變化時(shí)，酰基降解生成羧基，同時(shí)釋放大量的氨氣，這樣聚丙烯酰胺(PAM)溶液就發(fā)出了刺鼻的氣味，細(xì)菌的生長可以加速聚丙烯酰胺(PAM)的降解，這樣就是過早的出現(xiàn)難聞氣味的原因。

3 無機(jī)離子含量分析

將清水和聚丙烯酰胺(PAM)溶液進(jìn)行無機(jī)離子含量分析，分析結(jié)果如表2所示。通過表2可以看出，在清水中離子含量變化相對穩(wěn)定，但是在聚丙烯酰胺(PAM)溶液中的離子含量隨時(shí)間的變化明顯增加了許多，而且隨時(shí)間的增加不斷上升。Na+離子、Ca2+離子、Mg2+離子、K+離子主要是含于清水中，在聚丙烯酰胺(PAM)分子鏈內(nèi)和分子鏈間酰胺側(cè)基形成了氫鍵，這樣就導(dǎo)致了各種離子的含量不斷增加。因?yàn)闅滏I分子間作用力比較強(qiáng)，在高分子量的聚丙烯酰胺(PAM)分子鏈上具有大量的氫鍵[2]，并且，高分子量聚丙烯酰胺(PAM)的分子鏈比較長，這使得聚丙烯酰胺(PAM)的分子鏈發(fā)生卷曲，卷曲的分子鏈就必然糾纏在一起，這樣Na+、Ca2+、Mg2+、K+離子就必然增多了[3]。 Fe3+離子的含量一部分來自于清水中，另一部分是細(xì)菌侵蝕管道內(nèi)壁腐蝕生成的Fe2+，并且通過氧化生成了Fe3+，這樣就導(dǎo)致了Fe3+的增加。

因?yàn)榻饘匐x子能夠使聚丙烯酰胺(PAM)膠接在一起，尤其是Fe3+離子，含有Fe3+離子的溶液發(fā)生水解作用，生成多核羥橋聚離子。多核羥橋聚離子與聚丙烯酰胺(PAM)中的羧基結(jié)合，容易被降解生成羧基，并形成了發(fā)黑或者發(fā)黃的膠狀雜質(zhì)。

表2 無機(jī)離子含量分析

4 結(jié) 語

通過試驗(yàn)分析了細(xì)菌的來源和細(xì)菌對設(shè)備及聚丙烯酰胺的影響，其是聚丙烯酰胺膠狀雜質(zhì)形成的主要原因。在今后的工作中控制硫酸鹽還原菌(SRB)、鐵細(xì)菌(FB)、腐生菌(TGB)的產(chǎn)生是聚丙烯酰胺生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的必要環(huán)節(jié)，應(yīng)對生產(chǎn)設(shè)備及時(shí)的維護(hù)和保養(yǎng)，添加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)元素綜合細(xì)菌代謝物質(zhì)，從而增加聚丙烯酰胺的產(chǎn)量和提高驅(qū)油效果。

[1]關(guān)淑霞. 聚丙烯酰胺膠狀雜質(zhì)的形成原因[J]. 化學(xué)研究，2011，20(22):26-27.

[2]趙樹寶. EDTA絡(luò)合滴定法測定鐵礦石中鈣和鎂[J]. 冶金分析，2009，15(11):3-4.

[3]劉軼超. 硫酸鹽廢水生物處理的影響因素[J]. 科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2008(2):10-11.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.03.009

TE39

A

1673-1409(2012)03-N025-02

2011-10-26

楊清華(1973-)，男，1996年大學(xué)畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事聚丙烯酰胺生產(chǎn)管理方面的研究工作。