聚丙烯酰胺(PAM)膠狀雜質的成因解析

楊清華 (大慶煉化公司聚合物二廠，黑龍江 大慶 163411)

聚丙烯酰胺(PAM)膠狀雜質的成因解析

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)配制過程中發生堵塞現象并給配制設備帶來有腐蝕作用的發黃、發黑膠狀雜質，其具有難聞的刺鼻臭味。對聚丙烯酰胺溶液進行試驗分析，主要從溶液中的細菌和無機離子含量對聚丙烯酰胺(PAM)膠狀物形成進行原因分析，以期為治理措施提供依據。從無機離子和產生細菌的含量2點觀察，當制作過程中細菌和金屬離子Fe3+含量的增加，聚丙烯酰胺(PAM)的側酰胺基降解成羧基，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。當聚丙烯酰胺(PAM)通過生物降解產生NH3時，硫酸鹽還原菌(SRB)利用細胞膜內產生的氫將硫酸鹽還原為H2S,這樣就出現了含有刺鼻臭味的聚丙烯酰胺膠狀雜質。

聚丙烯酰胺(PAM)；膠狀雜質；細菌；無機離子

聚丙烯酰胺(PAM)配制過程中發生堵塞現象并給配制設備帶來有腐蝕作用的發黃、發黑膠狀雜質，其具有難聞的刺鼻臭味。這種雜質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，而且細菌的繁殖對聚丙烯酰胺的驅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帶來的后果，只有從化學的角度分析，從配置溶劑中找到解決辦法。下面，筆者對聚丙烯酰胺(PAM)溶液進行試驗分析，主要從溶液中的細菌和無機離子含量對聚丙烯酰胺(PAM)膠狀物形成進行原因分析，以期為治理措施提供依據[1]。

1 試驗分析

1.1儀器及試劑

1)儀器 電熱恒溫培養箱、細菌測試瓶、1ml無菌注射器、紅外線快速干燥器、可見分光光度計、原子吸收分光光度計、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細菌和無機離子含量分析

通過稀釋的方法對細菌和無機離子含量進行試驗分析。將測試樣品逐級注入到測試瓶中進行稀釋，并放入培養箱中培養，再根據細菌瓶陽性反應由其代謝過程的最終產物引起的顏色變化來判斷稀釋的倍數，通過計算測試樣品中的細菌數目，提取無機物，并利用原子吸收法、絡合滴定法和分光光度法進行試驗分析。

2 細菌含量分析

對聚丙烯酰胺(PAM)干粉、清水、濾袋內聚丙烯酰胺(PAM)溶液和膠狀物進行細菌含量檢測，檢測結果如表1所示。

2.1細菌的產生

通過對表1中微生物的分析，發現細菌是通過管道中流動的水帶入設備中的。下面對水樣的聚丙烯酰胺(PAM)干粉進行細菌數量檢測分析，有少量的硫酸鹽還原菌(SRB)、鐵細菌(FB)和腐生菌(TGB)存在，所以，細菌的產生是通過水和聚丙烯酰胺(PAM)干粉引起的。因為管壁內壁表面不光滑，帶有細菌的聚合物溶液通過管道時就能夠附著在管道內壁上，并且聚集越來越多，聚丙烯酰胺(PAM)溶液提供了細菌生長的養分，這樣時間久了就能夠形成生物膜。經過微生物的新陳代謝，這樣生物膜越來越厚，細菌也越來越多，最終堵塞和腐蝕設備。通過表1還能夠清晰的看出細菌含量與膠狀物之間的關系，當硫酸鹽還原菌(SRB)達到109個/ml，鐵細菌(FB)達到107個/ml，腐生菌(TGB)達到107個/ml時，膠狀物形成較多，這就表明細菌的含量影響膠狀物的生成。

表1 細菌含量檢測結果

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

鐵細菌(FB)氧化水中的Fe2+能夠產生大量的Fe(OH)3，這能夠對管壁上的鐵產生腐蝕，并使鐵銹進入水中，硫酸鹽還原菌(SRB)與細胞膜內的氫(H2)發生還原反應生成硫化氫(H2S)，硫酸鹽能夠對管壁內壁的金屬具有腐蝕作用，并產生刺鼻臭味，另外，亞鐵離子與硫酸鹽結合生成FeS，這樣使得聚丙烯酰胺(PAM)溶液產生黑色的粘稠膠狀物質。腐生菌(TGB)的新陳代謝能夠產生粘稠的液體，這能夠惡化水質、破壞油層、腐蝕設備和堵塞設備管道。

此外，聚合物側酰基在發生變化時，酰基降解生成羧基，同時釋放大量的氨氣，這樣聚丙烯酰胺(PAM)溶液就發出了刺鼻的氣味，細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難聞氣味的原因。

3 無機離子含量分析

將清水和聚丙烯酰胺(PAM)溶液進行無機離子含量分析，分析結果如表2所示。通過表2可以看出，在清水中離子含量變化相對穩定，但是在聚丙烯酰胺(PAM)溶液中的離子含量隨時間的變化明顯增加了許多，而且隨時間的增加不斷上升。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)分子鏈內和分子鏈間酰胺側基形成了氫鍵，這樣就導致了各種離子的含量不斷增加。因為氫鍵分子間作用力比較強，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，另一部分是細菌侵蝕管道內壁腐蝕生成的Fe2+，并且通過氧化生成了Fe3+，這樣就導致了Fe3+的增加。

因為金屬離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)中的羧基結合，容易被降解生成羧基，并形成了發黑或者發黃的膠狀雜質。

表2 無機離子含量分析

4 結 語

通過試驗分析了細菌的來源和細菌對設備及聚丙烯酰胺的影響，其是聚丙烯酰胺膠狀雜質形成的主要原因。在今后的工作中控制硫酸鹽還原菌(SRB)、鐵細菌(FB)、腐生菌(TGB)的產生是聚丙烯酰胺生產環節中的必要環節，應對生產設備及時的維護和保養，添加適當的化學元素綜合細菌代謝物質，從而增加聚丙烯酰胺的產量和提高驅油效果。

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

[2]趙樹寶. EDTA絡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]. 科技情報開發與經濟，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年大學畢業，工程師，現主要從事聚丙烯酰胺生產管理方面的研究工作。