聚丙烯酰胺陰離子(APAM)和陽離子(CPAM)在以下方面存在區(qū)別:
1. 化學(xué)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
陰離子聚丙烯酰胺:分子鏈上帶有羧基等陰離子基團,在水中會解離出陰離子,使分子鏈帶負(fù)電荷。其結(jié)構(gòu)中的陰離子基團有助于與帶正電荷的顆?;蛭镔|(zhì)發(fā)生靜電吸引作用。
陽離子聚丙烯酰胺:分子鏈上含有季銨鹽等陽離子基團,在水溶液中會解離出陽離子,使分子帶正電荷。這種正電荷特性使其能夠與帶負(fù)電荷的顆?;蛭镔|(zhì)產(chǎn)生強烈的靜電吸引。
2. 外觀與溶解性
外觀:兩者都為白色粉末或顆粒狀固體。不過,在某些乳液劑型產(chǎn)品中,外觀會有所不同,但一般通過肉眼較難準(zhǔn)確區(qū)分陰離子和陽離子聚丙烯酰胺。
溶解性:都能溶于水,但溶解速度和溶解性會因分子量、離子度等因素有所差異。一般在相同條件下,陽離子聚丙烯酰胺的溶解速度會稍快一些,這是由于其陽離子基團與水分子的相互作用較強。
3. 作用原理
陰離子聚丙烯酰胺:主要通過吸附架橋和電中和作用來絮凝顆粒。對于一些帶正電荷的懸浮顆粒,如金屬氫氧化物沉淀等,陰離子聚丙烯酰胺的陰離子基團可以與顆粒表面的正電荷發(fā)生中和反應(yīng),同時其長分子鏈能夠在顆粒之間形成架橋,使顆粒聚集成較大的絮體,從而加速沉淀。
陽離子聚丙烯酰胺:主要基于電荷中和以及吸附架橋來實現(xiàn)絮凝。由于其帶正電荷,對于帶負(fù)電荷的懸浮顆粒,如大多數(shù)天然有機物、細菌、病毒等,陽離子聚丙烯酰胺能夠快速地與顆粒表面的負(fù)電荷進行中和,降低顆粒間的靜電斥力,使顆粒更容易相互碰撞聚集。同時,其分子鏈也能起到吸附架橋的作用,進一步促進絮體的形成和長大。
4. 應(yīng)用領(lǐng)域
陰離子聚丙烯酰胺:常用于處理無機廢水,如煤礦廢水、洗砂廢水等,這些廢水中的懸浮顆粒帶正電荷,適合用陰離子聚丙烯酰胺來絮凝沉淀。在造紙工業(yè)中,可用于紙張增強劑,提高紙張的抗張強度、耐折度等物理性能。此外,在石油開采中,作為驅(qū)油劑可以提高原油采收率。
陽離子聚丙烯酰胺:主要用于處理有機廢水和污泥脫水,如城市生活污水、食品加工廢水、印染廢水等,這些廢水中的污染物大多帶負(fù)電荷,陽離子聚丙烯酰胺能夠有效地與之結(jié)合并絮凝。在污水處理廠的污泥脫水環(huán)節(jié),陽離子聚丙烯酰胺可以使污泥形成大而緊密的絮體,提高污泥的脫水性能,降低污泥的含水率。
5. 分子量與離子度
分子量:陰離子聚丙烯酰胺的分子量較高,一般在 800 萬 - 2000 萬之間。較高的分子量使其在處理高濁度、高濃度的無機廢水時,能夠通過長分子鏈的架橋作用,形成較大的絮體,提高絮凝效果。陽離子聚丙烯酰胺的分子量一般在 600 萬 - 1200 萬左右,雖然分子量相對較低,但由于其陽離子基團的強電荷作用,仍能在處理有機廢水和污泥脫水等方面發(fā)揮良好的絮凝性能。
離子度:陰離子聚丙烯酰胺的離子度主要指其水解度,即分子鏈上羧基等陰離子基團的含量,一般在 10% - 30% 左右。水解度的大小會影響其在不同水質(zhì)條件下的絮凝效果。陽離子聚丙烯酰胺的離子度是指陽離子基團的含量,在 5% - 90% 之間變化。離子度越高,其對帶負(fù)電荷顆粒的中和能力越強,絮凝效果也越好,但價格也相對較高。在實際應(yīng)用中,需要根據(jù)廢水或污泥的性質(zhì)來選擇合適離子度的產(chǎn)品。
6. 價格
一般情況下,陽離子聚丙烯酰胺的價格要高于陰離子聚丙烯酰胺。這是因為陽離子聚丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜,原料成本也較高。其分子結(jié)構(gòu)中的陽離子基團需要通過特殊的化學(xué)反應(yīng)引入,生產(chǎn)過程中的控制要求也更為嚴(yán)格,這些因素導(dǎo)致了其較高的價格。而陰離子聚丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝相對成熟和簡單,原料成本相對較低,所以價格相對較為便宜。