聚丙烯酰胺(PAM)胶状杂质的成因解析

杨清华 (大庆炼化公司聚合物二厂，黑龙江 大庆 163411)

聚丙烯酰胺(PAM)胶状杂质的成因解析

杨清华 (大庆炼化公司聚合物二厂，黑龙江 大庆 163411)

聚丙酰胺(PAM)配制过程中发生堵塞现象并给配制设备带来有腐蚀作用的发黄、发黑胶状杂质，其具有难闻的刺鼻臭味。对聚丙烯酰胺溶液进行试验分析，主要从溶液中的细菌和无机离子含量对聚丙烯酰胺(PAM)胶状物形成进行原因分析，以期为治理措施提供依据。从无机离子和产生细菌的含量2点观察，当制作过程中细菌和金属离子Fe3+含量的增加，聚丙烯酰胺(PAM)的侧酰胺基降解成羧基，含有大量金属离子的聚丙烯酰胺(PAM)溶液就被胶连形成条状物。当聚丙烯酰胺(PAM)通过生物降解产生NH3时，硫酸盐还原菌(SRB)利用细胞膜内产生的氢将硫酸盐还原为H2S,这样就出现了含有刺鼻臭味的聚丙烯酰胺胶状杂质。

聚丙烯酰胺(PAM)；胶状杂质；细菌；无机离子

聚丙烯酰胺(PAM)配制过程中发生堵塞现象并给配制设备带来有腐蚀作用的发黄、发黑胶状杂质，其具有难闻的刺鼻臭味。这种杂质的增加可以对过滤袋造成损坏，对过滤装置照成堵塞，并对金属管道造成腐蚀，而且细菌的繁殖对聚丙烯酰胺的驱油也造成了很大的影响，解决这类问题通常都是更换过滤袋，但是这并不能完全彻底地解决问题，要想彻底消除这种杂质带来的后果，只有从化学的角度分析，从配置溶剂中找到解决办法。下面，笔者对聚丙烯酰胺(PAM)溶液进行试验分析，主要从溶液中的细菌和无机离子含量对聚丙烯酰胺(PAM)胶状物形成进行原因分析，以期为治理措施提供依据[1]。

1 试验分析

1.1仪器及试剂

1)仪器 电热恒温培养箱、细菌测试瓶、1ml无菌注射器、红外线快速干燥器、可见分光光度计、原子吸收分光光度计、电子天平。

2)试剂 硫酸、氢氧化钠、高氯酸、盐酸、盐酸羟氨、钙指示剂、硫化钠、铬黑T、EDTA、三乙醇胺均为分析纯[2]。

1.2细菌和无机离子含量分析

通过稀释的方法对细菌和无机离子含量进行试验分析。将测试样品逐级注入到测试瓶中进行稀释，并放入培养箱中培养，再根据细菌瓶阳性反应由其代谢过程的最终产物引起的颜色变化来判断稀释的倍数，通过计算测试样品中的细菌数目，提取无机物，并利用原子吸收法、络合滴定法和分光光度法进行试验分析。

2 细菌含量分析

对聚丙烯酰胺(PAM)干粉、清水、滤袋内聚丙烯酰胺(PAM)溶液和胶状物进行细菌含量检测，检测结果如表1所示。

2.1细菌的产生

通过对表1中微生物的分析，发现细菌是通过管道中流动的水带入设备中的。下面对水样的聚丙烯酰胺(PAM)干粉进行细菌数量检测分析，有少量的硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(FB)和腐生菌(TGB)存在，所以，细菌的产生是通过水和聚丙烯酰胺(PAM)干粉引起的。因为管壁内壁表面不光滑，带有细菌的聚合物溶液通过管道时就能够附着在管道内壁上，并且聚集越来越多，聚丙烯酰胺(PAM)溶液提供了细菌生长的养分，这样时间久了就能够形成生物膜。经过微生物的新陈代谢，这样生物膜越来越厚，细菌也越来越多，最终堵塞和腐蚀设备。通过表1还能够清晰的看出细菌含量与胶状物之间的关系，当硫酸盐还原菌(SRB)达到109个/ml，铁细菌(FB)达到107个/ml，腐生菌(TGB)达到107个/ml时，胶状物形成较多，这就表明细菌的含量影响胶状物的生成。

表1 细菌含量检测结果

2.2硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(FB)、腐生菌(TGB)对设备和聚丙烯酰胺溶液的影响

铁细菌(FB)氧化水中的Fe2+能够产生大量的Fe(OH)3，这能够对管壁上的铁产生腐蚀，并使铁锈进入水中，硫酸盐还原菌(SRB)与细胞膜内的氢(H2)发生还原反应生成硫化氢(H2S)，硫酸盐能够对管壁内壁的金属具有腐蚀作用，并产生刺鼻臭味，另外，亚铁离子与硫酸盐结合生成FeS，这样使得聚丙烯酰胺(PAM)溶液产生黑色的粘稠胶状物质。腐生菌(TGB)的新陈代谢能够产生粘稠的液体，这能够恶化水质、破坏油层、腐蚀设备和堵塞设备管道。

此外，聚合物侧酰基在发生变化时，酰基降解生成羧基，同时释放大量的氨气，这样聚丙烯酰胺(PAM)溶液就发出了刺鼻的气味，细菌的生长可以加速聚丙烯酰胺(PAM)的降解，这样就是过早的出现难闻气味的原因。

3 无机离子含量分析

将清水和聚丙烯酰胺(PAM)溶液进行无机离子含量分析，分析结果如表2所示。通过表2可以看出，在清水中离子含量变化相对稳定，但是在聚丙烯酰胺(PAM)溶液中的离子含量随时间的变化明显增加了许多，而且随时间的增加不断上升。Na+离子、Ca2+离子、Mg2+离子、K+离子主要是含于清水中，在聚丙烯酰胺(PAM)分子链内和分子链间酰胺侧基形成了氢键，这样就导致了各种离子的含量不断增加。因为氢键分子间作用力比较强，在高分子量的聚丙烯酰胺(PAM)分子链上具有大量的氢键[2]，并且，高分子量聚丙烯酰胺(PAM)的分子链比较长，这使得聚丙烯酰胺(PAM)的分子链发生卷曲，卷曲的分子链就必然纠缠在一起，这样Na+、Ca2+、Mg2+、K+离子就必然增多了[3]。 Fe3+离子的含量一部分来自于清水中，另一部分是细菌侵蚀管道内壁腐蚀生成的Fe2+，并且通过氧化生成了Fe3+，这样就导致了Fe3+的增加。

因为金属离子能够使聚丙烯酰胺(PAM)胶接在一起，尤其是Fe3+离子，含有Fe3+离子的溶液发生水解作用，生成多核羟桥聚离子。多核羟桥聚离子与聚丙烯酰胺(PAM)中的羧基结合，容易被降解生成羧基，并形成了发黑或者发黄的胶状杂质。

表2 无机离子含量分析

4 结 语

通过试验分析了细菌的来源和细菌对设备及聚丙烯酰胺的影响，其是聚丙烯酰胺胶状杂质形成的主要原因。在今后的工作中控制硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(FB)、腐生菌(TGB)的产生是聚丙烯酰胺生产环节中的必要环节，应对生产设备及时的维护和保养，添加适当的化学元素综合细菌代谢物质，从而增加聚丙烯酰胺的产量和提高驱油效果。

[1]关淑霞. 聚丙烯酰胺胶状杂质的形成原因[J]. 化学研究，2011，20(22):26-27.

[2]赵树宝. EDTA络合滴定法测定铁矿石中钙和镁[J]. 冶金分析，2009，15(11):3-4.

[3]刘轶超. 硫酸盐废水生物处理的影响因素[J]. 科技情报开发与经济，2008(2):10-11.

[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.03.009

TE39

A

1673-1409(2012)03-N025-02

2011-10-26

杨清华(1973-)，男，1996年大学毕业，工程师，现主要从事聚丙烯酰胺生产管理方面的研究工作。