聚丙烯酰胺在自然條件下的分解和潛在毒性
聚丙烯酰胺的生物降解過程:
過去通常認(rèn)為聚丙烯酰胺是非常穩(wěn)定的高分子聚合物,事實(shí)上,在自然條件下,聚丙烯酰胺會發(fā)生緩慢的物理降解(熱、剪切)、化學(xué)降解(水解、氧化以及催化氧化)和生物降解)(微生物酶解)。這些降解主要是通過激發(fā)產(chǎn)生自由基引起連鎖氧化反應(yīng),從而造成聚合物主鏈斷裂和相對分子質(zhì)量降低,水溶液黏度損失,在對聚丙烯酰胺的穩(wěn)定性研究發(fā)現(xiàn),聚丙烯酰胺在水溶液中同時發(fā)生兩種化學(xué)降解反應(yīng):1.水解反應(yīng),引起側(cè)基結(jié)構(gòu)的變化,由酰胺基轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基2.氧化反應(yīng),引起主鏈的斷裂,使聚合物相對分子質(zhì)量減少。氧化降解反應(yīng)具有自由基連鎖反應(yīng)的特征,對過氧化物、還原性有機(jī)雜質(zhì)以及過渡金屬離子等起著活化劑作用,產(chǎn)生活性自由基碎片,促進(jìn)聚合物氧化降解。聚合物中的過氧化物及產(chǎn)生的羰基化合物是引發(fā)聚合物氧化降解和光降解的主要原因。
丙稀酰胺的危害:
聚丙烯酰胺根據(jù)其用途的不同,相對分子質(zhì)量一般在(200-2000)104之間.由于降解作用主鏈斷裂相對分子質(zhì)量大幅降低產(chǎn)生大量的低聚物低聚物的進(jìn)一步降解會產(chǎn)生大量的丙稀酰胺單體。
丙稀酰胺是一種有毒的化學(xué)物質(zhì),對其毒性國內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。對于環(huán)境中的丙稀酰胺濃度各國都有相應(yīng)的法律法規(guī):美國職業(yè)與衛(wèi)生法(OSHA)規(guī)定職業(yè)接觸標(biāo)準(zhǔn)是空氣中丙稀酰胺的閾值時間加權(quán)平均為0.3mg/m3;我國費(fèi)渭泉等人提出,丙稀酰胺在水中的剩余濃度應(yīng)小于1010-9;英國規(guī)定飲料中丙稀酰胺含量小于0.2510-9;日本規(guī)定向河水中排放丙稀酰胺含量小于1010-9。
由于丙稀酰胺具又良好的水溶性,排入環(huán)境的丙稀酰胺基本上進(jìn)入地面水體和地下水中,可以通過皮膚、黏膜、呼吸道和口腔被吸收,廣泛分布在人的體液中,也能進(jìn)入胚胎中,引起中毒。丙稀酰胺的代謝主要是與谷胱甘肽結(jié)合發(fā)生反應(yīng)生成N-醋酸基-s-半胱氨酸,在肝、腦和皮膚通過酶和非酶發(fā)生催化結(jié)合反應(yīng)。它已被證明是染色體的斷裂劑,誘發(fā)染色體畸變。它能引起神經(jīng)毒性反應(yīng),其毒性反應(yīng)是感覺和運(yùn)動失常,病理表現(xiàn)為四肢麻木、感覺異常、運(yùn)動失調(diào)、顫抖、感覺遲鈍和中腦損傷。攝入丙稀酰胺污染水會引起嗜睡、平衡紊亂、混合記憶喪失和幻覺。
毫無疑問,聚丙烯酰胺本身是的,因此其應(yīng)用范圍滲入到人們生活的方方面面,在食品、藥品及整容等直接關(guān)系人類的領(lǐng)域也有應(yīng)用。事實(shí)上,聚丙烯酰胺在環(huán)境中的遷移、降解引發(fā)的深遠(yuǎn)影響還并沒有得到認(rèn)識,因此很有必要對聚丙烯酰胺的生物降解開展深入的研究,為其潛在毒性尋找合適的治理手段。
一,聚丙烯酰胺產(chǎn)品簡介:
1、聚丙烯酰胺是一種常用線型高分子聚合物分子量很高(103-107)水溶性強(qiáng)能夠進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)聚丙烯酰胺可作為絮凝劑、增稠劑、黏合劑、增強(qiáng)劑、聚丙烯酰胺也可作為表面活性劑、防靜電劑、聚丙烯酰胺還可以作為污泥脫水劑等。特別聚丙烯酰胺在水處理上作為絮凝劑時其絮凝效力比傳統(tǒng)的無機(jī)絮凝劑(如明礬、鋁鹽、鐵鹽等)大幾倍到幾十倍如二者復(fù)配使用則效果更佳。只要使用聚丙烯酰胺得當(dāng)其水處理效果是顯而易見的聚丙烯酰胺作用所形成的絮凝體大沉降速度快泥渣易脫水且用量少聚丙烯酰胺同一般無機(jī)絮凝劑比較僅為無機(jī)絮凝劑的1/30--1/300。
2、聚丙烯酰胺目前已被廣泛應(yīng)用在水處理領(lǐng)域:聚丙烯酰胺可用作廢水處理、工業(yè)用水處理、飲用水處理;聚丙烯酰胺也能用在造紙工業(yè)、紡織印染、石油開采、制藥、化工、制糖、冶金等許多行業(yè)和部門。聚丙烯酰胺可處理造紙廠、印染廠、電鍍廠、鋼鐵廠、化工廠、制革廠、食品廠、肉禽加工廠、城市污水廠、垃圾滲濾液等廠的廢水處理和污泥脫水等等。
PAM聚丙烯酰胺溶解配制水溶液時,溶藥池必須安裝機(jī)械攪拌設(shè)備,溶藥連續(xù)攪拌時間要控制在30min以上。水溶液的濃度一般為0.1%左右,如果濃度再高,絮凝劑水溶液粘度變大,使用投加比較困難;溶解濃度過低,需要的溶藥池體積又會過大。注意藥劑溶解要使用清潔的水質(zhì),自來水即可,要避免溶藥的水中含有大量的懸浮物,這樣高分子絮凝劑與這些懸浮物進(jìn)行絮凝反應(yīng)形成礬花,影響絮凝劑投加到污水中的使用效果。
陽離子聚丙烯酰胺(CPAM):是線型高分子化合物,由于它具有多種活潑的基團(tuán),可與許多物質(zhì)親和、吸附形成氫鍵。主要是絮凝帶負(fù)電荷的膠體。
陰離子聚丙烯酰胺(APAM):是水溶性的高分子聚合物,主要用于各種工業(yè)廢水的絮凝沉降,沉淀澄清處理,如鋼鐵廠廢水,電鍍廠廢水,冶金廢水,洗煤廢水等污水處理、污泥脫水等。還可用于飲用水澄清和凈化處理。由于其分子鏈中含有一定數(shù)量的極性基團(tuán),它能通過吸附水中懸浮的固體粒子,使粒子間架橋或通過電荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物,故可加速懸浮液中粒子的沉降,有非常明顯的加快溶液澄清,促進(jìn)過濾等效果。
聚丙烯酰胺(PAM)是一種線型水溶性高分子,是水溶性高分子化合物中應(yīng)用為廣泛的品種,PAM其物可以用作的絮凝劑、增稠劑、紙張?jiān)鰪?qiáng)劑以及液體的減阻劑,廣泛應(yīng)用于水處理、造紙、石油、煤炭、礦冶、地質(zhì)、輕紡、建筑等工業(yè)部門。
PAM的作用原理:
(1)絮凝作用原理:PAM用作絮凝劑時,與被絮凝物種類表面性質(zhì),特被是電位,年度、濁度及懸浮液的PH值有關(guān),顆粒表面的動電位,是顆粒阻聚的原因加入表面電荷相反的PAM,能使動電位降低而凝聚。
(2)吸附架橋:PAM分子鏈固定在不同的顆粒表面上,各顆粒之間形成聚合物的橋,是顆粒形成聚集體而沉降。(3)表面吸附:PAM分子上的極性基團(tuán)顆粒的各種吸附。
(4)增強(qiáng)作用:PAM分子鏈與分散相通過種種機(jī)械、物理、化學(xué)等作用,將分散相牽連在一起,形成網(wǎng)狀,從而起增強(qiáng)作用。
聚丙烯酰胺絮凝劑失效的判斷方法:
經(jīng)常遇到很多污水處理廠,特別是南方地區(qū),由于氣候潮濕,一些污水廠的聚丙烯酰胺因堆放久了或者是包裝口沒有扎緊導(dǎo)致吸潮結(jié)塊,針對聚丙烯酰胺絮凝劑結(jié)塊情況,很多人有疑問,是不是失效了,還可不可以再用,其實(shí)像這種情況只要你能把它溶開,水溶液有粘度,是沒有失效,但結(jié)塊后的聚丙烯酰胺是很難溶解開的,其實(shí)也意味著資源的浪費(fèi)。實(shí)不同種類的聚丙烯酰胺的保質(zhì)期是有很大的區(qū)別的,這個和其結(jié)構(gòu)有關(guān)聯(lián),相對來說陰離子聚丙烯酰胺的有效期時間要長點(diǎn),陽離子聚丙烯酰胺一般我們 規(guī)定保質(zhì)期為1年。*出這個期限,均視為*過保質(zhì)期。就有失效的風(fēng)險(xiǎn),聚丙烯酰胺失效可以從兩個方面來判斷,一個是粘度降低,二是絮凝效果變差。
聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁的區(qū)別是什么?
聚丙烯酰胺是有機(jī)絮凝劑,又名PAM,聚丙烯酰胺主要應(yīng)用于污水處理、原水處理和工業(yè)水處理。在污水處理中。聚丙烯酰胺可用于污泥脫水;在原水處理中,聚丙烯酰胺與活性炭等配合使用,可用于生活水中懸浮顆粒的凝聚和澄清;在工業(yè)水處理中,主要用作配方藥劑。在污水處理中,采用PAM可以增加水回用循環(huán)的使用率。在原水處理中,用有機(jī)絮凝劑PAM替代了無機(jī)絮凝劑,在不改造沉降池的情況下,也可提高20%的凈水能力。目前許多大中城市出現(xiàn)供水緊張或水質(zhì)較差時,都由PAM來作補(bǔ)充。
聚丙烯酰胺的產(chǎn)品性能:
聚丙烯酰胺分子中具有陽性基團(tuán),能與分散于溶液中的懸浮粒子吸附和架橋,有著極強(qiáng)的絮凝作用,因此廣泛用于水處理以及冶金、造紙、石油、化工、紡織、選礦等領(lǐng)域。PAM用作污水處理,對水中有機(jī)物去除效率高,用量少,沉降速度快,制水成本低,是其它絮凝劑無法替代的產(chǎn)品。