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聚丙烯酰胺凝膠
用作粘合劑等的人工合成凝膠
概述
是一種人工合成凝膠，是以丙烯酰胺為單位，由甲叉雙丙烯酰胺交聯(lián)成的，經(jīng)干燥粉碎或加工成形制成粒狀，控制交聯(lián)劑的用量可制成各種型號(hào)的凝膠。交聯(lián)劑越多，孔隙越小。聚丙烯酰胺凝膠的商品為生物膠－P （Bio-Gel P），由日本tosoh的TSKGEL的pw系列，適合蛋白和多糖的純化。即丙烯酰胺和少量交聯(lián)劑甲叉雙丙烯酰胺，在催化劑TEMED和氧化劑過(guò)硫酸銨作用下聚合形成凝膠。
聚丙烯酰胺凝膠( Poly acryl amide Gel，簡(jiǎn)稱 PAAG)，是實(shí)驗(yàn)室用來(lái)作凝膠電泳的材料。亦有人使用作隆胸整型手術(shù)用途，好處是無(wú)需開(kāi)刀，可以直接注射入乳房，從而達(dá)致隆胸的效果。
根據(jù)一個(gè)的整型網(wǎng)站的內(nèi)容，PAAG這種材料“是一種對(duì)組織低毒、有良好生物相溶性的生物材料”，所以可以達(dá)成比較好的隆胸效果。然而，這種產(chǎn)品其實(shí)尚未經(jīng)過(guò)美國(guó)食物及藥品管理局的嚴(yán)密測(cè)試；另一方面，香港的整型外科醫(yī)生指這種物料有致癌的可能性，所以不應(yīng)該再使用。
PAM
聚丙烯酰胺簡(jiǎn)稱PAM、結(jié)構(gòu)式為[－CH2－CH(CONH2）]n－，分子量100～ 500萬(wàn)。聚丙烯酰胺主要有兩種商品形式，一種是粉末狀的，另一種是膠體，還有聚丙烯酰胺乳液(上海合成樹(shù)脂研究所研制）。易溶于冷水，速度很慢，高分子量的聚丙烯酰胺當(dāng)濃度超過(guò)10%以后．就會(huì)形成凝膠狀結(jié)構(gòu)。提高溫度可以稍微促進(jìn)溶解，但溫度不得超過(guò)50℃，以防發(fā)生分子降解。難溶于有機(jī)溶劑。溫度超過(guò)120 ℃時(shí)分解，中性，無(wú)毒。
用作增稠劑、絮凝劑、減阻劑，具有凝膠、沉降、補(bǔ)強(qiáng)等作用。貯存于陰涼、通風(fēng)、干燥的庫(kù)房?jī)?nèi)，防潮、避光、防熱．存放時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。
產(chǎn)品使用特性
1、絮凝性：PAM能使懸浮物質(zhì)通過(guò)電中和，架橋吸附作用，起絮凝作用。
2、粘合性：能通過(guò)機(jī)械的、物理的、化學(xué)的作用，起粘合作用。
3、降阻性：PAM能有效地降低流體的摩擦阻力，水中加入微量PAM就能降阻50—80%。
4、增稠性：PAM在中性和酸條件下均有增稠作用，當(dāng)PH值在10以上PAM易水解。呈半網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，增稠將更明顯。
技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目 型號(hào) | 外觀 | 分子量（萬(wàn)） | 固含量% | 離子度或水解度% | 殘余單體% | 使用范圍 |
陰離子型 | 白色顆?；蚍勰?/span> | 300—2200 | ≥88 | 水解度 10—35 | ≤0.2 | 水的PH值為中性或堿性 |
白色顆粒 | 500-1200 | ≥88 | 離子度 5-80 | ≤0.2 | 帶式機(jī)離心式壓濾機(jī) | |
非離子型 | 白色顆粒 | 200—1500 | ≥88 | 水解度 0-5 | ≤0.2 | 水的PH值為中性或堿性 |
兩性離子型 | 白色顆粒 | 500—1200 | ≥88 | 離子度 5-50 | ≤0.2 | 帶式機(jī)離心式壓濾機(jī) |
作用原理
1）絮凝作用原理：PAM用于絮凝時(shí)，與被絮凝物種類(lèi)表面性質(zhì)，特別是動(dòng)電位，粘度、濁度及懸浮液的PH值有關(guān)，顆粒表面的動(dòng)電位，是顆粒阻聚的原因加入表面電荷相反的PAM，能使動(dòng)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，使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(guò)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。
用途
1)用于污泥脫水根據(jù)污泥性質(zhì)可選用本產(chǎn)品的相應(yīng)型號(hào)，可有效在污泥進(jìn)入壓濾之前進(jìn)行污泥脫水，脫水時(shí)，產(chǎn)生絮團(tuán)大，不粘濾布，壓濾時(shí)不散，流泥餅較厚，脫水效率高，泥餅含水率在80%以下。
2)用于生活污水和有機(jī)廢水的處理，本產(chǎn)品在配性或堿性介質(zhì)中均呈現(xiàn)陽(yáng)電性，這樣對(duì)污水中懸浮顆粒帶陰電荷的污水進(jìn)行絮凝沉淀，澄清很有效。如生產(chǎn)糧食酒精廢水，造紙廢水，城市污水處理廠的廢水，啤酒廢水，味精廠廢水，制糖廢水，有機(jī)含量高 廢水、飼料廢水，紡織印染廢水等，用陽(yáng)離子聚丙烯酰胺要比用陰離子、非離子聚丙烯酰胺或無(wú)機(jī)鹽類(lèi)效果要高數(shù)倍或數(shù)十倍，因?yàn)檫@類(lèi)廢水普遍帶陰電荷。
3)用于以江河水作水源的自來(lái)水的處理絮凝劑，用量少，效果好，成本低，特別是和無(wú)機(jī)絮凝劑復(fù)合使用效果更好，它將成為治長(zhǎng)江、黃河及其它流域的自來(lái)水廠的高效絮凝劑。
4)造紙用增強(qiáng)劑及其它助劑。提高填料、顏料等存留率、紙張的強(qiáng)度。
電泳
用聚丙烯酰胺為支持基質(zhì)的電泳程序。一般說(shuō)來(lái)，實(shí)現(xiàn)聚丙烯酰胺凝膠電泳有兩種類(lèi)型。⑴單向電泳：采用完整的蛋白質(zhì)或用十二烷基硫酸鈉(SDS）處理的蛋白質(zhì)的單向泳動(dòng)，在有凝膠的平板上平行分離（過(guò)去也有用在玻管中的圓筒形棒狀凝膠進(jìn)行電泳的，現(xiàn)已很少有人使用）。⑵雙向電泳：首先用天然蛋白質(zhì)進(jìn)行分離，然后凝膠平板再用SDS處理，樣品便在第二向得到分離。第一次分離了各種各樣的蛋白質(zhì)，因此第二向分離的是蛋白質(zhì)亞基。主要優(yōu)點(diǎn)是：⑴合成聚合物，故重復(fù)性良好；⑵分離能力好；⑶通過(guò)增減丙烯酰胺單體和交聯(lián)劑（N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺）的濃度，可以調(diào)節(jié)凝膠的孔徑大?。虎炔僮骱?jiǎn)便、時(shí)間短；⑸化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械性能好，柔軟；⑹在酸性或堿性緩沖液中均可進(jìn)行電泳，而且可加入兩性電解質(zhì)進(jìn)行等電點(diǎn)電泳，可用含電解質(zhì)表面活性劑（SDS）或非電解質(zhì)表面活性劑（Np40、Tritonx-100等）的凝膠進(jìn)行電泳，亦可使兩者組合進(jìn)行雙向電泳等等，使用范圍廣泛，利用價(jià)值日益提高；⑺由于染色技術(shù)的進(jìn)步，可以進(jìn)行定量，也可檢測(cè)出極微量的斑點(diǎn)（瓊脂糖電泳）。
變性
變性聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）是根據(jù)寡核苷酸的大小來(lái)分離，因此可將全長(zhǎng)產(chǎn)物與不完整的短分子分開(kāi)。電泳時(shí)通常每一泳道至少加1mg合成的寡核苷酸，電泳后在紫外燈下定位寡核苷酸條帶，將長(zhǎng)度正確的寡核苷酸從凝膠上切下。原理：蛋白質(zhì)或多肽與SDS結(jié)合，經(jīng)熱變性和二硫鍵的還原，形成所帶負(fù)電荷相對(duì)一致的非折疊衍生物，其泳動(dòng)速度主要由分子量決定。
非變性
非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳(Native-PAGE)或稱為活性電泳是在不加入SDS 和疏基乙醇等變性劑的條件下，對(duì)保持活性的蛋白質(zhì)進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于酶的鑒定、同工酶分析和提純。未加SDS的天然聚丙烯酰胺凝膠電泳可以使生物大分子在電泳過(guò)程中保持其天然的形狀和電荷，它們的分離是依據(jù)其電泳遷移率的不同和凝膠的分子篩作用，因而可以得到較高的分辨率，尤其是在電泳分離后仍能保持蛋白質(zhì)和酶等生物大分子的生物活性，對(duì)于生物大分子的鑒定有重要意義，其方法是在凝膠上進(jìn)行兩份相同樣品的電泳，電泳后將凝膠切成兩半，一半用于活性染色，對(duì)某個(gè)特定的生物大分子進(jìn)行鑒定，另一半用于所有樣品的染色，以分析樣品中各種生物大分子的種類(lèi)和含量。
絮凝劑
聚丙烯酰胺（Polyscrylamide）簡(jiǎn)稱PAM，分陽(yáng)離子、陰離子型、非離子型，分子量從400-2000萬(wàn)之間，產(chǎn)品外觀為白色粉末，易溶于水，溫度超過(guò)120℃時(shí)易分解。聚丙烯酰胺是一種合成高分子絮凝劑，俗稱西伯朗。屬于聚合電解質(zhì)。它是目前鈾水冶廠浸出礦漿的固液分離過(guò)程（如逆流傾析-洗滌過(guò)程）中廣泛使用的絮凝劑，目的在于改善礦漿的澄清、沉降和過(guò)濾性能。
分子式：[C3H5ON]n
分子量：100-500萬(wàn)
CAS號(hào)：9003-05-8
性質(zhì)：無(wú)色或微黃色稠厚膠體。為水溶性樹(shù)脂，能以任何比例溶于水。僅在冰醋酸、丙烯酸、乙二醇、甲酰胺、甘油、乳酸等少數(shù)溶劑中能溶解1%左右，幾乎不溶于有機(jī)溶劑。溫度超過(guò)120℃時(shí)易分解。
制備方法
丙烯腈在銅催化劑作用下水合得到丙烯酰胺，再K2S2O8作用下聚合為聚丙烯酰胺。銅鋁合金經(jīng)堿處理水洗后制成崔化劑，裝入水合反應(yīng)器中，丙烯腈原料抽至貯罐再放入計(jì)量罐中，離子交換處理后的純水送入計(jì)量罐中，然后按比例用泵經(jīng)原料預(yù)熱器連續(xù)注入水合反應(yīng)器，控制85-125℃進(jìn)行水合反應(yīng)生成丙烯酰胺水溶液，余下丙烯腈經(jīng)閃蒸塔去冷凝器回收流入水計(jì)量罐循環(huán)使用，而丙烯酰胺溶液從閃蒸罐流入貯罐，用泵送至高位槽去樹(shù)脂交換柱，進(jìn)入貯槽配成7-8%濃度單體，送往聚合釜制成膠狀體聚丙烯酰胺包裝即為成品。
用途
廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、煤炭、選礦和紡織等工業(yè)部門(mén)，用作沉淀絮凝劑、油田注水增稠劑、鉆井泥漿處理劑、紡織漿料、紙張?jiān)鰪?qiáng)劑、纖維改性劑、土壤改良劑、土壤穩(wěn)事實(shí)上劑、纖維糊料、樹(shù)脂加工劑、合成樹(shù)脂涂料、粘合劑、分散劑等。
聚丙烯酰胺是因其分子的主鏈上帶有大量側(cè)基—酰胺基。酰胺基的化學(xué)活性很大，可以和多種化合物反應(yīng)而產(chǎn)生許多聚丙烯酰胺的衍生物。酰胺基的獨(dú)特之處還在于它能與多種可形成氫鍵的化合物形成很強(qiáng)的氫鍵。
分類(lèi)
聚丙烯酰胺主要以兩種形式的商品出售，一種是粉末，另一種是膠體。膠體不易運(yùn)輸，使用也不方便，因此，粉末狀聚丙烯酰胺受到用戶歡迎。最近。出現(xiàn)了聚合物分散體，稱為聚丙烯酰胺乳膠，它具有易溶于水的特性，因此受到人們關(guān)注。聚丙烯酰胺指標(biāo)：相對(duì)分子質(zhì)量的大小是區(qū)分聚丙烯酰胺主要性能指標(biāo)之一。高相對(duì)分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺主要用作絮凝劑，中等相對(duì)分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺主要用作紙張的干強(qiáng)劑，低相對(duì)分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺用作分散劑。
發(fā)展歷史
聚丙烯酰胺最早是在1883年由Moureu用丙烯酰氯與氨在低溫下反應(yīng)制得，1955年才獲得工業(yè)化生產(chǎn)。最先廣泛使用的是鈾礦工業(yè)。從鈾鹽水溶液中出去微小雜質(zhì)時(shí)使用聚丙烯酰胺。現(xiàn)在，聚丙烯酰胺在國(guó)外已被廣泛地用于造紙、選礦、三次采油、污水及飲用水處理、建材工業(yè)、食品加工等行業(yè)。中國(guó)于20世紀(jì)60年代開(kāi)始生產(chǎn)聚丙烯酰胺，主要用于食鹽水的凈化電解。當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)規(guī)模很小。近年由于中國(guó)石油工業(yè)的飛速發(fā)展，聚丙烯酰胺在石油開(kāi)采、鉆井方面應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。其產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)，并以膠體和粉劑 兩種形式出售。同時(shí)，還研制了水解聚丙烯酰胺、甲叉聚丙烯酰胺、磺化聚丙烯酰胺以及丙烯酰胺和其他某些單體的共聚物。這些產(chǎn)品目前已廣泛用于采油、水處理、制糖、洗煤、選礦、造紙等工業(yè)部門(mén)，都收到了良好的效果。隨著其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，聚丙烯酰胺的新產(chǎn)品、新牌號(hào)也不斷涌現(xiàn)，預(yù)計(jì)聚丙烯酰胺的生產(chǎn)和應(yīng)用將獲得更大發(fā)展。
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