Akrüülamiidil ja polüakrüülamiidil on ühine nimi, kuid need erinevad põhimõtteliselt struktuuri, omaduste ja kasutuse poolest. Erinevuste mõistmine on oluline hankeotsuste tegemisel, ohutusnõuete täitmisel ja rakenduste valikul veepuhastuses, kaevandamises ja tööstuslikus töötlemises. Selles artiklis võrreldakse kahte ainet nende keemilise, füüsikaliste omaduste, klassifikatsiooni, kasutusalade ja ohutusprofiilide lõikes.
Mis on akrüülamiid?
Akrüülamiid on valge lõhnatu kristalne aine keemilise valemiga C3H5NO ja molekulmassiga 71,08. Selle CAS-number on 79-06-1. Molekul sisaldab amiidrühmaga seotud vinüülrühma, mis muudab selle väga reaktsioonivõimeliseks ja kergesti polümeriseeritavaks. Peamised füüsikalised andmed hõlmavad tihedust ligikaudu 1,32 g/cm3, sulamistemperatuuri 84,5 kraadi lähedal ja kalduvust imada õhust niiskust isegi pärast tavalist kuivatamist.
Selle kõrge reaktsioonivõime tõttu töödeldakse akrüülamiidi peamiselt tööstusliku vaheühendina. See on ka regulatiivselt probleemne aine: see on klassifitseeritud tõenäoliseks inimese kantserogeeniks ja neurotoksiliseks aineks ning see moodustub Maillardi reaktsiooni kaudu tärkliserikastes toitudes, mida küpsetatakse kõrgel temperatuuril üle 120 kraadi. Seetõttu tuleb tööalast kokkupuudet rangelt kontrollida.
Mis on polüakrüülamiid?
Polüakrüülamiid (PAM) on vees{0}}lahustuv lineaarne polümeer, mis saadakse akrüülamiidi monomeeride vaba-radikaalpolümerisatsioonil. Selle CAS-number on 9003-05-8. Olenevalt tootmisviisist tarnitakse PAM-i kuiva pulbri, emulsiooni või kolloidse vormina. Sellel on suurepärased flokuleerivad omadused: pikad polümeeriahelad ühendavad hõljuvaid osakesi, põhjustades nende agregeerumist ja settimist, ning polümeer vähendab oluliselt ka vedelike vahelist takistust voolu ajal, mida kasutatakse õli parandamiseks ja hõõrdumise vähendamiseks.
PAM on üldiselt lahustumatu enamikes orgaanilistes lahustites, nagu metanool, etanool, atsetoon, eeter ja süsivesinikud. See võib lahustuda teatud polaarsetes orgaanilistes keskkondades, sealhulgas äädikhappes, etüleenglükoolis, glütseroolis, sulas karbamiidis ja formamiidis, kuid see nõuab sageli kuumutamist, mis piirab nendes keskkondades praktilist kasutamist.
Polüakrüülamiidi klassifikatsioonisüsteemid
PAM klassifitseeritakse kahe sõltumatu telje järgi:
Molekulmassi järgi: madala molekulmassiga (alla 1 miljoni), keskmise molekulmassiga (2–4 miljonit) ja suure molekulmassiga (üle 7 miljoni). Kõrgema molekulmassiga klassid tagavad tugevama flokulatsiooni ja viskoossuse efekti.
Ioonse iseloomu järgi: mitte-ioonsed, anioonsed, katioonsed ja amfoteersed tüübid. Anioonsed klassid on levinud mineraalide töötlemisel ja reovee puhastamisel, katioonsed klassid muda veetustamisel ja paberi valmistamisel ning mitteioonsed klassid, mille puhul tuleb vältida laengu segamist.
Ioonilise tüübi ja molekulmassi valik määrab jõudluse igas rakenduses, seega tuleb PAM-klassi määramisel arvestada kahte telge koos.
Peamised erinevused lühidalt
| Funktsioon | Akrüülamiid | Polüakrüülamiid |
| Keemiline iseloom | Monomeer (C3H5NO) | Polümeer (korduvad akrüülamiidi ühikud) |
| CAS number | 79-06-1 | 9003-05-8 |
| Füüsiline vorm | Valge kristalne pulber | Pulber, emulsioon või geel |
| Vees lahustuvus | Väga hästi lahustuv | Lahustuv, moodustab viskoosseid lahuseid |
| Esmane kasutus | Tooraine polümerisatsiooniks ja sünteesiks | Flokulant, paksendaja, hõõrdumise vähendaja |
| Toksilisuse profiil | Neurotoksiline, arvatavasti kantserogeen | Madal äge toksilisus; Peamine murekoht on jääkmonomeer |
Akrüülamiidi ja polüakrüülamiidi rakendused
Need kaks ainet täidavad tööstuses täiesti erinevat rolli:
Akrüülamiid: kasutatakse peaaegu eranditult keemilise vaheühendina polüakrüülamiidi ja kopolümeeride tootmisel ning reagendina laboris ja erisünteesis. Sellel puudub otsene lõppkasutus-toote lisandina selle mürgisuse tõttu.
Polüakrüülamiid: kasutatakse laialdaselt vee ja reovee puhastamisel, muda veetustamisel, paberi valmistamisel retentsiooni- ja drenaažiabivahendina, mineraalide töötlemisel flokulandina, pinnase konditsioneerimisel ja torujuhtmete sisemisel katmisel. Naftaväljadel kasutatakse suure -molekulaarse- PAM-i polümeeri üleujutamiseks ja hõõrdumise vähendamiseks hüdraulilisel purustamisel.
Ohutuskaalutlused
Akrüülamiid on klassifitseeritud mürgiseks allaneelamisel, kokkupuutel nahaga ja sissehingamisel ning korduv kokkupuude võib põhjustada perifeerset neuropaatiat. Akrüülamiidi käitlevad töökohad peavad kasutama suletud süsteeme, kohalikku väljatõmbeventilatsiooni ja isikukaitsevahendeid ning jälgima õhukontsentratsiooni töökeskkonna piirnormide suhtes. EL ja teised reguleerivad asutused piiravad akrüülamiidi jääkide sisaldust toiduga-kontaktsetes polüakrüülamiiditoodetes; Toidu-kvaliteediga PAM on toodetud nii, et monomeeri jääk jääks jääks jääks jääks alla lubatud läve, tavaliselt 0,05% või alla selle, ja veepuhastuskvaliteedid on vastavalt sertifitseeritud.
Korduma kippuvad küsimused
Kas akrüülamiid on sama mis polüakrüülamiid?
Ei. Akrüülamiid on väike reaktiivne monomeer (C3H5NO, CAS 79-06-1), samas kui polüakrüülamiid on suur polümeer, mis on valmistatud paljudest omavahel ühendatud akrüülamiidi ühikutest (CAS 9003-05-8). Monomeer on toksiline ja reaktiivne; polümeer on ohutu, suure molekulmassiga flokulant, kui monomeeri jääk on kontrolli all.
Kas polüakrüülamiidi saab kasutada joogivee töötlemisel?
Jah, kuid ainult joogivee kasutamiseks sertifitseeritud klassid. Joogivee-vee-klassi PAM peab vastama riiklike standardite ja WHO juhistega kehtestatud akrüülamiidi jääkide piirnormidele, tavaliselt mitte rohkem kui 0,05% jääkmonomeeri, ning seda doseeritakse väikestes kontsentratsioonides flokulandina, mis aitab selgitamisel.
Miks leidub akrüülamiidi toidus?
Akrüülamiid moodustub looduslikult tärkliserikka toidu küpsetamisel kõrgel temperatuuril, tavaliselt üle 120 kraadi, redutseerivate suhkrute ja aminohappe asparagiini vahelise Maillardi reaktsiooni kaudu. Seda leidub praetud, röstitud ja küpsetatud kartulitoodetes, leivakoorikutes ja kohvis. See on keemiline reaktsioon toiduvalmistamise ajal, mitte lisatud koostisosa.
Kuidas anioonse ja katioonse polüakrüülamiidi kasutamine erineb?
Anioonne PAM kannab negatiivseid laenguid ja töötab kõige paremini positiivselt laetud või neutraalsete osakestega, mistõttu domineerib see mineraalide töötlemisel, kivisöe pesemisel ja olmereovee puhastamisel. Katioonne PAM kannab positiivseid laenguid ja seda eelistatakse negatiivselt laetud orgaaniliste setete puhul, mistõttu on see standardne valik muda veetustamiseks ja paberivabriku heitvee puhastamiseks.
Milline on polüakrüülamiidi tüüpiline annus reoveepuhastuses?
Tüüpilised doosid jäävad olmereovee puhastamiseks vahemikku 1–10 mg/l ja muda veetustamiseks 50–200 g kuivaine tonni kohta, olenevalt tahkete ainete sisaldusest ja muda tüübist. Konkreetse veemaatriksi optimaalse annuse ja molekulmassi määramiseks tuleks alati teha purgitestid.
Kuidas akrüülamiidi säilitada ja käsitseda?
Säilitage akrüülamiidi suletud mahutites jahedas, kuivas, ventileeritavas kohas, eemal oksüdeerijatest, hapetest ja polümerisatsiooni initsiaatoritest. Käsitsege seda tõmbekapis või kohaliku väljalaskega, kandke kaitsekindaid ja -riietust ning vältige tolmu teket. Akrüülamiidi käitlemise kohas peaksid olema hädaolukorraduššid ja silmapesujaamad.
