聚丙烯酰胺的應用概述
文章出處：河南祥之源 瀏覽次數：發表時間：21-05-12
聚丙烯酰胺的應用概述
我國聚丙烯酰胺的應用早用于礦物精選，而后在制糖、造紙、鋼鐵、水處理等領域的應用逐漸擴大。目前我國聚丙烯酰胺的應用領域主要集中在石油開采、水處理、造紙、制糖、洗煤和冶金等領域，其消費結構為：油田開采占81%，水處理占9%，造紙占5%，礦山占2%，其它占3%。
（1）用于石油開采。（a）用作驅油劑。在提高石油采收率的三次采油方法中，用聚丙烯酰胺作驅油劑占有重要地位。聚合物作用是調節注入水的流變性，增加驅動液粘度，改善水驅波發效率，降低地層中水相滲透率，使水與油勻速地向前流動。采用膠束/聚合物驅油時，先將表面活性劑與助劑配成具有超低界面張力的微乳液注入注水井中，再注聚合物溶液，后注水。水呈柱塞流動向前推進，驅替分散在孔隙內的殘余油，提高原油的釆收率。用于三次采油的聚丙烯酰胺一般質量分數為10%-50%、相對分子質量從幾十萬到千余萬。我國大型油田包括大慶、勝利、遼河、大港等已進入開采中后期，采出油綜合含水率日趨提高。為穩定我國東部油田產量，采用三次采油技術，提高釆油率，保證油田穩產勢在必行。大慶油田已工業化推廣應用聚丙烯酰胺驅油實驗，并取得較好增油效果。（b）用作堵水調整劑。在油田生產過程中，由于地層的非均質性，常產生水浸問題，需要進行堵水，其實質是改變水在地層中的滲流狀態，以達到減少油田產水、保持地層能量、提高油田終采收率的目的。聚丙烯酰胺類化學堵水劑具有對油和水的滲透能力的選擇性，對油的滲透性降低高可超過10%，而對水的滲透性減少可超過90%。選擇性堵水這一特點是其他堵水劑所沒有的，通常視地層類型選擇合適的聚丙烯酰胺分子量。均質性好、平均滲透率高的油層，可選用中相對分子質量(5x106-7x106)的聚丙烯酰胺；基巖滲透率低的裂縫性油層或滲透率變化大的油層，可選用高相對分子質量(10x107)聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺在使用時可不交聯使用，也可與鋁鹽、鉻鹽、鋯鹽等交聯生成凝膠使用，還可添加某些樹脂以形成互容聚合物網絡，使之具有更高的耐溫性。該方法已在國內碳S鹽底水油藏高含水油田堵水中應用，取得明顯效果。采用聚丙烯酰胺還可調整地層內吸水剖面及封堵大孔道。實踐中已取得良好效果。（c）用作鉆井液調整劑。作為鉆井液調整劑，經常使用部分水解聚丙烯酰胺(Hp)，它由聚丙烯酰胺水解而得。其作用是調節鉆井液的流變性，攜帶巖屑，潤滑鉆頭，減少流體損失等。用聚丙烯酰胺調制的鉆井泥漿比重低，可減輕對油氣層的壓力和堵塞，容易發現油氣層，并有利于鉆進，鉆進速度比常規泥漿高19%，比機械鉆速高45%左右，此外，還可大大減少卡鉆事故，減輕設備磨損，并能防止發生井漏和坍塌（d）用作壓裂液添加劑。壓裂工藝是油田開發致密層的重要增產措施。亞甲基聚丙烯酰胺交聯而成的壓裂液，因具有高粘度、低摩阻、良好的懸砂能力、濾失性小、粘度穩定性好、殘渣少、貨源廣以及配制方便和成本低而被廣泛應用網。
（2）用于水處理。聚丙烯酰胺的酰胺基可與許多物質親和、吸附而形成氫鍵。高分子量聚丙烯酰胺在被吸附的粒子間形成"橋聯"，生成絮團，有利于微粒下沉。聚丙烯酰胺類絮凝劑能適應多種絮凝現象，其用量小，效率高，生成的泥渣少，后處理容易，對某些情況具有特殊的價值。我國的原水處理、城市污水處理和工業廢水處理行業都在不同程度地使用聚丙烯酰胺作為絮凝劑。聚丙烯酰胺是目前應用廣、效能高的高分子有機合成絮凝劑。
（3）用于造紙。聚丙烯酰胺在造紙工業中主要應用于兩方面：一是提高填料、顏料等的存留率，以降低原材料的流失和對環境的污染；二是提高紙張的強度(包括干強度和濕強度)。另外，使用聚丙烯酰胺還可以提高紙的抗撕性和多孔性，以改進視覺和印刷性能。
（4）工業。PAM水凝膠的特點之一是，在某一臨界溫度下，它在水中的溶脹性隨溫度的微小變化發生激劇的突變、體積的變化可達幾十至幾百倍。這一性質可用于水溶液的提濃過程，避免高溫，這對一些有機物或生物物質提取很有價值。PAM水溶膠還可用于藥物的控制釋放和酶的包埋、蛋白質電泳、人工器官材料、接觸眼鏡片等。
（5）用于礦冶行業。采礦過程中，通常使用大量水，后常需回收水中的有用固體，并將廢水凈化回收使用。應用聚丙烯酰胺絮凝，可促進團粒的下沉、液體的澄清和泥餅的脫水，從而可提高生產效率，減少尾礦流失和水消耗，降低設備投資和加工成本，并避免環境污染。鈾礦提取是聚丙烯酰胺早的重要應用領域之一，用S或磺S鹽溶液瀝取鈾礦石時，在瀝取物的濃縮和過濾中，添加聚丙烯酰胺處理非常有效。
（6）用于紡織、印染工業。聚丙烯酰胺作為織物處理的上漿劑、整理劑，以及可生成柔順、防皺、防霉菌的保護層。利用它的吸濕性強的特點，能減少紡細紗時的斷張率。聚丙烯酰胺作后處理劑可以防止織物的靜電和阻燃。用作印染助劑時，聚丙烯酰胺可使產品附著牢度大、鮮艷度高，還可作為漂白的非硅高分子穩定劑
（7）其它應用。水敏性凝膠：聚丙烯酰胺水凝膠在水中的溶脹性在某一臨界溫度隨濕度的微小變化發生急劇的突變，體積變化可達幾十至幾百倍。這一性質可應用于某些水溶液的提濃，而免除使用高溫，對一些有機物質或生物物質的提取頗有價值。食品加工：聚丙烯酰胺可用于制糖工業用化學助劑，此外，可用于各種肉類、水果和蔬菜清洗水的凈化以及果酒和啤酒的澄清，使用高分子量的聚丙烯酰胺（水解度25%-30%)，作為絮凝劑可用于糖漿澄清處理，可以盡可能多的除去非糖分，以提高質量。電鍍工業：在電鍍液中，添加聚丙烯酰胺可使金屬沉淀均勻化，使鍍層更加光亮。吸水性樹脂：高吸水性樹脂已經廣泛應用于工業、農業和日常生活，這類聚合物凝膠有較高的強度，吸水量可達自重的數百倍，甚至上千倍以上。近年由于生產尿不濕和衛生巾的高吸水性樹脂需求增長，對聚丙烯酰胺需求量也增長很快。
我國聚丙烯酰胺的應用早用于礦物精選，而后在制糖、造紙、鋼鐵、水處理等領域的應用逐漸擴大。目前我國聚丙烯酰胺的應用領域主要集中在石油開采、水處理、造紙、制糖、洗煤和冶金等領域，其消費結構為：油田開采占81%，水處理占9%，造紙占5%，礦山占2%，其它占3%。
（1）用于石油開采。（a）用作驅油劑。在提高石油采收率的三次采油方法中，用聚丙烯酰胺作驅油劑占有重要地位。聚合物作用是調節注入水的流變性，增加驅動液粘度，改善水驅波發效率，降低地層中水相滲透率，使水與油勻速地向前流動。采用膠束/聚合物驅油時，先將表面活性劑與助劑配成具有超低界面張力的微乳液注入注水井中，再注聚合物溶液，后注水。水呈柱塞流動向前推進，驅替分散在孔隙內的殘余油，提高原油的釆收率。用于三次采油的聚丙烯酰胺一般質量分數為10%-50%、相對分子質量從幾十萬到千余萬。我國大型油田包括大慶、勝利、遼河、大港等已進入開采中后期，采出油綜合含水率日趨提高。為穩定我國東部油田產量，采用三次采油技術，提高釆油率，保證油田穩產勢在必行。大慶油田已工業化推廣應用聚丙烯酰胺驅油實驗，并取得較好增油效果。（b）用作堵水調整劑。在油田生產過程中，由于地層的非均質性，常產生水浸問題，需要進行堵水，其實質是改變水在地層中的滲流狀態，以達到減少油田產水、保持地層能量、提高油田終采收率的目的。聚丙烯酰胺類化學堵水劑具有對油和水的滲透能力的選擇性，對油的滲透性降低高可超過10%，而對水的滲透性減少可超過90%。選擇性堵水這一特點是其他堵水劑所沒有的，通常視地層類型選擇合適的聚丙烯酰胺分子量。均質性好、平均滲透率高的油層，可選用中相對分子質量(5x106-7x106)的聚丙烯酰胺；基巖滲透率低的裂縫性油層或滲透率變化大的油層，可選用高相對分子質量(10x107)聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺在使用時可不交聯使用，也可與鋁鹽、鉻鹽、鋯鹽等交聯生成凝膠使用，還可添加某些樹脂以形成互容聚合物網絡，使之具有更高的耐溫性。該方法已在國內碳S鹽底水油藏高含水油田堵水中應用，取得明顯效果。采用聚丙烯酰胺還可調整地層內吸水剖面及封堵大孔道。實踐中已取得良好效果。（c）用作鉆井液調整劑。作為鉆井液調整劑，經常使用部分水解聚丙烯酰胺(Hp)，它由聚丙烯酰胺水解而得。其作用是調節鉆井液的流變性，攜帶巖屑，潤滑鉆頭，減少流體損失等。用聚丙烯酰胺調制的鉆井泥漿比重低，可減輕對油氣層的壓力和堵塞，容易發現油氣層，并有利于鉆進，鉆進速度比常規泥漿高19%，比機械鉆速高45%左右，此外，還可大大減少卡鉆事故，減輕設備磨損，并能防止發生井漏和坍塌（d）用作壓裂液添加劑。壓裂工藝是油田開發致密層的重要增產措施。亞甲基聚丙烯酰胺交聯而成的壓裂液，因具有高粘度、低摩阻、良好的懸砂能力、濾失性小、粘度穩定性好、殘渣少、貨源廣以及配制方便和成本低而被廣泛應用網。
（2）用于水處理。聚丙烯酰胺的酰胺基可與許多物質親和、吸附而形成氫鍵。高分子量聚丙烯酰胺在被吸附的粒子間形成"橋聯"，生成絮團，有利于微粒下沉。聚丙烯酰胺類絮凝劑能適應多種絮凝現象，其用量小，效率高，生成的泥渣少，后處理容易，對某些情況具有特殊的價值。我國的原水處理、城市污水處理和工業廢水處理行業都在不同程度地使用聚丙烯酰胺作為絮凝劑。聚丙烯酰胺是目前應用廣、效能高的高分子有機合成絮凝劑。
（3）用于造紙。聚丙烯酰胺在造紙工業中主要應用于兩方面：一是提高填料、顏料等的存留率，以降低原材料的流失和對環境的污染；二是提高紙張的強度(包括干強度和濕強度)。另外，使用聚丙烯酰胺還可以提高紙的抗撕性和多孔性，以改進視覺和印刷性能。
（4）工業。PAM水凝膠的特點之一是，在某一臨界溫度下，它在水中的溶脹性隨溫度的微小變化發生激劇的突變、體積的變化可達幾十至幾百倍。這一性質可用于水溶液的提濃過程，避免高溫，這對一些有機物或生物物質提取很有價值。PAM水溶膠還可用于藥物的控制釋放和酶的包埋、蛋白質電泳、人工器官材料、接觸眼鏡片等。
（5）用于礦冶行業。采礦過程中，通常使用大量水，后常需回收水中的有用固體，并將廢水凈化回收使用。應用聚丙烯酰胺絮凝，可促進團粒的下沉、液體的澄清和泥餅的脫水，從而可提高生產效率，減少尾礦流失和水消耗，降低設備投資和加工成本，并避免環境污染。鈾礦提取是聚丙烯酰胺早的重要應用領域之一，用S或磺S鹽溶液瀝取鈾礦石時，在瀝取物的濃縮和過濾中，添加聚丙烯酰胺處理非常有效。
（6）用于紡織、印染工業。聚丙烯酰胺作為織物處理的上漿劑、整理劑，以及可生成柔順、防皺、防霉菌的保護層。利用它的吸濕性強的特點，能減少紡細紗時的斷張率。聚丙烯酰胺作后處理劑可以防止織物的靜電和阻燃。用作印染助劑時，聚丙烯酰胺可使產品附著牢度大、鮮艷度高，還可作為漂白的非硅高分子穩定劑
（7）其它應用。水敏性凝膠：聚丙烯酰胺水凝膠在水中的溶脹性在某一臨界溫度隨濕度的微小變化發生急劇的突變，體積變化可達幾十至幾百倍。這一性質可應用于某些水溶液的提濃，而免除使用高溫，對一些有機物質或生物物質的提取頗有價值。食品加工：聚丙烯酰胺可用于制糖工業用化學助劑，此外，可用于各種肉類、水果和蔬菜清洗水的凈化以及果酒和啤酒的澄清，使用高分子量的聚丙烯酰胺（水解度25%-30%)，作為絮凝劑可用于糖漿澄清處理，可以盡可能多的除去非糖分，以提高質量。電鍍工業：在電鍍液中，添加聚丙烯酰胺可使金屬沉淀均勻化，使鍍層更加光亮。吸水性樹脂：高吸水性樹脂已經廣泛應用于工業、農業和日常生活，這類聚合物凝膠有較高的強度，吸水量可達自重的數百倍，甚至上千倍以上。近年由于生產尿不濕和衛生巾的高吸水性樹脂需求增長，對聚丙烯酰胺需求量也增長很快。
