Principales materiales de materiales poliméricos funcionales.
En comparación con los metales y los semiconductores, las propiedades eléctricas de los polímeros conductores tienen las siguientes características: al controlar el grado de dopaje, la conductividad a temperatura ambiente de los polímeros conductores puede variar dentro del rango de estados del aislante-semiconductor-metal. En la actualidad, la conductividad a temperatura ambiente puede alcanzar hasta 105 S/cm, que es comparable al cobre, y el peso es sólo 1/12 del cobre. Los polímeros conductores se pueden estirar y orientar. La conductividad eléctrica a lo largo de la dirección de estiramiento aumenta a medida que aumenta el grado de estiramiento, mientras que la conductividad eléctrica a lo largo de la dirección de estiramiento vertical permanece básicamente sin cambios, mostrando una fuerte anisotropía de conductividad eléctrica, aunque la conductividad eléctrica a temperatura ambiente del polímero conductor puede alcanzar un estado metálico; , pero su dependencia conductividad-temperatura no muestra características metálicas, sino que obedece a características semiconductoras; los portadores de polímeros conductores son diferentes de los electrones libres de los metales y de los electrones o huecos de los semiconductores. Descríbalo utilizando los conceptos de solitones, polarones y bipolarones. Las aplicaciones incluyen principalmente blindaje de ondas electromagnéticas, componentes electrónicos (diodos, transistores, transistores de efecto de campo, etc.), materiales de absorción de microondas, materiales sigilosos, etc. (1) Membrana de ósmosis inversa
Las membranas de ósmosis inversa incluyen principalmente membranas asimétricas, membranas compuestas y membranas de fibra hueca. Los microporos de la capa tensioactiva de la membrana asimétrica son muy pequeños (aproximadamente 2 nm) y la capa de soporte macroporosa tiene una estructura similar a una esponja. La membrana compuesta consta de una película ultrafina y una capa de soporte porosa. La membrana ultrafina es muy delgada, solo 0,4 mm, lo que resulta beneficioso para reducir la resistencia al flujo y mejorar la permeabilidad al agua. El diámetro de la membrana de ósmosis inversa de fibra hueca es extremadamente pequeño, la relación entre el espesor de la pared y el diámetro es relativamente grande; Puede soportar una alta presión externa sin soporte.
Los principales materiales de la membrana de ósmosis inversa son acetato de celulosa, poliamida, polibencimidazol y éter de polifenileno sulfonado. La membrana de acetato de celulosa tiene alta permeabilidad al agua, alta tasa de rechazo de sal, bajo precio y amplia aplicación. La membrana de poliamida aromática tiene una excelente resistencia mecánica, propiedades químicas estables, resistencia a alta presión y puede usarse en el rango de pH de 4 a 10. La membrana de ósmosis inversa de polibencimidazol es resistente a altas temperaturas, tiene buena absorción de agua y es adecuada para funcionar a temperaturas más altas. Este dispositivo de ósmosis inversa se ha utilizado con éxito en la desalinización de agua de mar y alcanza calidad potable. El principio de la desalinización de agua de mar es utilizar una membrana semipermeable que solo permite que penetren los disolventes, pero no los solutos, para separar el agua de mar y el agua dulce. Cuando se utiliza RO (ósmosis inversa) para la desalinización de agua de mar, debido a su alto contenido de sal, además de membranas especiales de alto rechazo de sal, generalmente se requiere una desalinización por RO en dos etapas. Sin embargo, la desalinización es cara y se utiliza principalmente en los países productores de petróleo de Oriente Medio que tienen escasez de agua. Por ejemplo, según las estadísticas de 2012, la planta desalinizadora más grande del mundo se encuentra en Arabia Saudita.
(2) Membrana de ultrafiltración
Membrana de ultrafiltración se refiere a una membrana porosa con un tamaño de poro de 1 a 20 nm, que puede interceptar y separar casi por completo los virus, los coloides poliméricos, etc. en una solución Partículas. El rendimiento de separación de una membrana de ultrafiltración está definido por el peso molecular de las sustancias que rechaza. La tecnología de separación por membrana de ultrafiltración se utiliza principalmente para separar macromoléculas y partículas coloidales en soluciones. Es un proceso de membrana que separa las moléculas de soluto de los disolventes de moléculas pequeñas e intercepta los solutos macromoleculares en la solución que son más grandes que los poros de la membrana mediante un cribado de la membrana.
(3) Membrana de microfiltración
La membrana de microfiltración se refiere a una membrana de separación porosa con un rango de tamaño de poro de 0,01 a 10 μm, que puede separar y eliminar completamente bacterias, coloides, aerosoles, etc. . en el fluido Partículas diminutas. El uso de membranas de microfiltración varía según la concentración de partículas en el fluido. Cuando la concentración es baja, se suelen utilizar membranas filtrantes desechables; cuando la concentración es alta, es necesario seleccionar una membrana reutilizable.
(4) Membrana de separación de gases
La membrana polimérica comúnmente utilizada en la separación de gases es una membrana asimétrica o compuesta, y su capa superficial es una capa de polímero densa, es decir, una membrana no -membrana polimérica porosa. Este material de membrana debe tener una excelente permeabilidad.
(5) Membrana catalítica
En el reactor de membrana, la función portadora de la membrana se utiliza para fijar el catalizador en la superficie o dentro de la membrana para preparar la membrana catalítica. Algunos materiales de membrana son catalíticamente activos. Cuando las reacciones implican hidrogenación, deshidrogenación, oxidación y sistemas relacionados con la formación de oxígeno, se suelen utilizar membranas metálicas y membranas de electrolitos sólidos, que tienen la capacidad de permear selectivamente hidrógeno y oxígeno. Las principales características de la eficacia de la tecnología de catálisis por membrana son la productividad y la selectividad. La productividad está determinada por la velocidad de separación de reactivos y productos a través de la membrana y en la superficie de la membrana. Los materiales poliméricos adsorbentes se refieren principalmente a aquellos materiales poliméricos que tienen afinidad selectiva por ciertos iones o moléculas. Desde el punto de vista de la apariencia, existen principalmente resinas microporosas, macroporosas, palomitas de maíz y macroporosas. La capacidad de adsorción de la resina de adsorción no solo se ve afectada por factores internos como la estructura y la forma, sino también estrechamente relacionados con el entorno de uso: factores de temperatura y el medio que rodea la resina.
(1) Polímeros absorbentes de agua
La investigación sobre resinas superabsorbentes se inició en los años 60. La resina superabsorbente desarrollada más antiguamente en el mundo es el hidrolizado de copolímero de injerto de almidón-acrilonitrilo, es decir, el acrilonitrilo se injerta sobre almidón y luego se hidroliza.
Normalmente, la capacidad de absorción de agua de la resina superabsorbente a base de celulosa es menor que la de la resina a base de almidón, pero una de sus características es la rápida absorción de agua. En algunos casos especiales, la resina a base de almidón. no se puede reemplazar.
Las características estructurales de la resina superabsorbente: los grupos hidrofílicos fuertes, como los grupos hidroxilo, los grupos carboxilo, etc., pueden formar enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua; la resina tiene una estructura reticulada; una alta concentración de iones el polímero tiene un peso molecular más alto (2) Polímero absorbente de aceite
La resina súper absorbente de aceite es un nuevo tipo de material polimérico funcional. Para diferentes tipos de aceite, puede absorber varias veces hasta casi cien veces su propio peso. Tiene una gran capacidad de absorción de aceite, una rápida velocidad de absorción de aceite y una fuerte capacidad de retención de aceite. Se usa ampliamente en el tratamiento de líquidos residuales industriales y en la protección del medio ambiente. Además, también se puede utilizar como modificador de caucho, material filtrante de niebla de aceite, material base para especias y pesticidas, aditivos para papel, etc.
Las características estructurales de la resina de alta absorción de aceite: se forma una estructura de red reticulada tridimensional entre los polímeros y hay una cierta estructura microporosa dentro del material. La resina súper absorbente de aceite se hincha debido a la solvatación de los segmentos lipófilos de la molécula con las moléculas de aceite. Debido a la presencia de enlaces cruzados, la resina es insoluble en aceite. Se puede ver que el grado de reticulación y los grupos lipófilos están estrechamente relacionados con el rendimiento de la resina súper absorbente de aceite.
(3) Otros adsorbentes de polímeros
Introducción del producto de poliacrilamida: la poliacrilamida (PAM) es un polímero soluble en agua que es insoluble en la mayoría de los solventes orgánicos y tiene buenas propiedades de floculación que pueden reducir la fricción. Resistencia entre líquidos. Según sus propiedades iónicas, el PAM se puede dividir en cuatro tipos: no iónico, aniónico, catiónico y anfótero. Descripción del producto de poliacrilamida aniónica (APAM): La poliacrilamida aniónica (APAM) aparece como un polvo blanco con un peso molecular entre 6 millones y 25 millones. Tiene buena solubilidad en agua, se puede disolver en agua en cualquier proporción y es insoluble en disolventes orgánicos. El rango de pH válido es de 7 a 14. Tiene las características de un electrolito polimérico en un medio alcalino neutro, es sensible a los electrolitos salinos y puede entrecruzarse con iones metálicos de alta valencia para formar un gel insoluble.
Tratamiento de aguas residuales industriales: Para partículas suspendidas, aguas residuales de alta concentración, partículas cargadas positivamente con pH de agua neutro o alcalino, aguas residuales de plantas siderúrgicas, aguas residuales de plantas de galvanoplastia, aguas residuales metalúrgicas, aguas residuales de lavado de carbón, mejores resultados. Tratamiento de agua potable: La fuente de agua de muchas plantas potabilizadoras domésticas proviene de los ríos, que tienen un alto contenido de sedimentos y minerales y son relativamente turbios. Aunque se filtró mediante sedimentación, aún así no cumplió con los requisitos. Es necesario agregar floculante, la dosis es 1/50 de floculante inorgánico, pero el efecto es varias veces mayor que el del floculante inorgánico. Para ríos con contaminación orgánica grave, se pueden utilizar juntos floculantes inorgánicos y poliacrilamida catiónica para lograr mejores resultados. Use poliacrilamida aniónica para flocular y precipitar partículas de almidón, y luego use un filtro prensa para presionarlas en tortas, que pueden usarse como alimento. El alcohol de la fábrica de alcohol también se puede deshidratar con poliacrilamida aniónica y reciclar mediante filtración prensa. Se utiliza para sedimentar el lodo de los ríos. Agente de resistencia en seco para la fabricación de papel.
Utilizados como aditivos y auxiliares en la fabricación de papel. Agregar una pequeña cantidad de poliacrilamida aniónica PAM-LB-3 al tanque de almacenamiento de pulpa en el puerto de la bomba antes de la fabricación del papel puede aumentar la tasa de retención de cargas y fibras finas en el agua de la red en un 20-30%. Cada tonelada puede ahorrar entre 20 y 30 kilogramos de pulpa.
Por ejemplo, el proceso de lavado del carbón produce una gran cantidad de aguas residuales, que contaminan directamente el medio ambiente. También es valioso recuperar la mucosidad del agua después de la precipitación, pero depender de la precipitación natural requiere mucho tiempo y es laborioso, y el agua tampoco es clara.
Además, la aplicación de poliacrilamida aniónica en la industria de las fragancias es cada vez más común. Las características de los productos de poliacrilamida aniónica son: buena solubilidad, alta viscosidad, gran tenacidad, inflamable, sin (poco) humo al quemarse, inodoro y no tóxico, el rendimiento del producto es estable, evitando otros polvos de goma vegetales y almidones comunes debido a su origen El fenómeno de la calidad de unión desigual debido a diferentes tiempos y tiempos, así como la necesidad de ajustar repetidamente la fórmula en la producción de la industria de las especias para evitar el fenómeno de la calidad inestable del producto, el producto de fragancia tiene una apariencia suave y buena; moldeo y no es fácil de romper; especialmente sus características de gelatinización en agua fría, no es necesario hervir, simplemente mezcle los materiales de manera uniforme, agregue agua y revuelva para producir. Después de agregar agua, los materiales no se endurecerán y no se podrán usar si se dejan. mucho tiempo, lo que efectivamente ahorra energía y facilita las operaciones de producción.
Efecto de uso: La base de incienso (fragancia) elaborada con este producto tiene una apariencia suave, sin roturas ni manchas de moho, fuerte resistencia a la flexión, buen color, no se desvanece después del secado, tiene suficiente tiempo de ignición y es inflamable, el disco dentado de hierro no se "romperá" ni se quemará, lo que ayudará a aumentar la tasa de volatilización de los ingredientes activos de las espirales antimosquitos y reducirá la pérdida de productos terminados durante el proceso de secado. Al mismo tiempo, puede reducir en gran medida la intensidad laboral de los trabajadores y mejorar la eficiencia laboral. Además, este producto no contamina el medio ambiente y cumple con los requisitos de protección ambiental.
Beneficios económicos: El uso de este producto puede reducir los costes de materia prima entre un 5-12% y ahorrar el consumo de energía entre un 20-30%. Características del producto Poliacrilamida catiónica (CPAM): La poliacrilamida catiónica (CPAM) aparece como un polvo blanco con una ionicidad entre 20% y 55%. Tiene buena solubilidad en agua, se puede disolver en agua en cualquier proporción y es insoluble en disolventes orgánicos. Tiene las características de un electrolito polimérico y es adecuado para el tratamiento de aguas residuales ricas en materia orgánica y cargadas negativamente. Es adecuado para el tratamiento de aguas residuales con alto contenido de coloides orgánicos en industrias como la impresión y teñido, fabricación de papel, alimentos, construcción, metalurgia, procesamiento de minerales, pulverización de carbón, campos petroleros, procesamiento de productos acuáticos y fermentación. Lodos industriales como aguas residuales urbanas, lodos municipales y lodos de deshidratación de fabricación de papel.
Usos: utilizado para la deshidratación de lodos. Según la naturaleza del lodo, se puede seleccionar el modelo correspondiente de este producto, que puede deshidratar eficazmente el lodo antes de ingresar al filtro prensa. Durante la deshidratación, el flóculo es grande, no se pega a la tela filtrante y no se dispersa durante la filtración. La torta de lodo es espesa, la eficiencia de deshidratación es alta y el contenido de humedad de la torta de lodo es inferior al 80%. Se utiliza para tratar aguas residuales domésticas y aguas residuales orgánicas. Este producto tiene carga positiva en medios mixtos o alcalinos y es muy eficaz para flocular y sedimentar partículas suspendidas de aguas residuales cargadas negativamente en las aguas residuales.
Por ejemplo, producción de alcohol de grano, fabricación de papel, plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas, cerveza, plantas de glutamato monosódico, producción de azúcar, aguas residuales con alto contenido orgánico, aguas residuales de piensos, aguas residuales de impresión y teñido de textiles, etc. , el efecto del uso de poliacrilamida catiónica es varias o decenas de veces mayor que el del uso de poliacrilamida aniónica, no iónica o sales inorgánicas, porque este tipo de aguas residuales generalmente tienen carga negativa. Este floculante se utiliza para tratar agua del grifo con agua de río como fuente de agua. Tiene las ventajas de una dosis baja, buen efecto y bajo costo, especialmente cuando se usa junto con floculantes inorgánicos, se convertirá en un floculante eficiente para plantas acuáticas. el río Yangtze, el río Amarillo y otras cuencas fluviales. Fortalecedores y otros aditivos para la fabricación de papel. Mejorar la tasa de retención de cargas, pigmentos, etc. y resistencia del papel. Se utiliza como aditivo económico en campos petroleros, como agente antihinchazón de arcilla y agente espesante para la acidificación de campos petroleros. La lechada se utiliza como lechada textil con un rendimiento estable, menor cantidad de apresto, baja tasa de rotura de la tela y una superficie de tela suave. Embalaje y almacenamiento
Este producto no es tóxico. Preste atención a la humedad, la lluvia y evite la exposición a la luz solar. Periodo de almacenamiento: 2 años, bolsa de papel de 25 kg (forrada con bolsa plástica de papel kraft).
Tecnología de producción de monómero de acrilamida
La producción de monómero de acrilamida utiliza acrilonitrilo como materia prima, que se hidrata bajo la acción de un catalizador para producir monómero de acrilamida crudo. Después de la evaporación instantánea y el refinado, se obtiene el monómero de acrilamida refinado, que es la materia prima para la producción de poliacrilamida.
Acrilonitrilo + (catalizador de agua/agua) → síntesis → acrilamida cruda → evaporación flash → refinado → acrilamida refinada.
Según la historia del desarrollo de los catalizadores, la tecnología de monómeros ha pasado por tres generaciones:
La primera generación es la tecnología de hidratación catalítica con ácido sulfúrico, con baja tasa de conversión de acrilonitrilo y bajo rendimiento de producto de acrilamida. y efectos secundarios. El producto es pequeño, lo que supone una gran carga para el refinado. Además, debido a la fuerte corrosividad del catalizador de ácido sulfúrico, el costo del equipo es alto, lo que aumenta el costo de producción.
La segunda generación de tecnología de producción catalítica de cobre de estructura binaria o ternaria. La desventaja de esta tecnología es que los iones de cobre que afectan la polimerización se introducen en el producto final, aumentando así el costo de posprocesamiento y refinación; La tecnología de producción catalítica de nitrilo hidratasa microbiana de tercera generación tiene las características de condiciones de reacción suaves, alta selectividad, alto rendimiento y alta actividad. La tasa de conversión de acrilonitrilo puede alcanzar el 100%, la reacción es completa y no hay subproductos ni impurezas. .
El producto acrilamida no contiene iones de cobre metálico, por lo que no requiere intercambio iónico para eliminar los iones de cobre generados durante el proceso de producción, simplificando el flujo del proceso. Además, el análisis de cromatografía de gases muestra que los productos de acrilamida casi no contienen acrilonitrilo libre y son de alta pureza. Son especialmente adecuados para preparar poliacrilamida de peso molecular ultra alto y poliacrilamida no tóxica requerida por la industria alimentaria.