بولي أكريلاميد (PAM) عبارة عن بوليمر صناعي يستخدم بشكل أساسي لخصائص التلبد والتخثر وتعزيز اللزوجة. يختلف دور بوليمر بولي أكريلاميد اعتمادًا على التطبيق، لكن بعض وظائفه الرئيسية تشمل:

1. التلبد والتخثر: يستخدم بولي أكريلاميد على نطاق واسع في عمليات معالجة المياه ومياه الصرف الصحي لتسهيل تجميع وإزالة الجزيئات العالقة والمواد العضوية والمواد الغروية. وهو يعمل بمثابة مادة مساعدة للتنديف أو التخثر عن طريق الارتباط بالجزيئات وتسهيل تجسيرها وتكتلها، مما يؤدي إلى تكوين كتل أكبر يمكن فصلها بسهولة عن الطور السائل من خلال عمليات مثل الترسيب أو الترشيح.

2. تعديل التسميك واللزوجة: يُعرف مادة البولي أكريلاميد بقدرته على زيادة اللزوجة وتحسين الخواص الريولوجية للمحاليل المائية. فهو يشكل شبكة بوليمر مرنة وقابلة للذوبان في الماء، مما يؤدي إلى زيادة لزوجة المحلول. هذه الخاصية مفيدة في العديد من الصناعات مثل مستحضرات التجميل والمنسوجات والبترول، حيث يتم استخدام PAM كمثخن أو رابط أو مثبت لتعزيز نسيج المنتجات أو تدفقها أو ثباتها.

3. عامل تقليل السحب/مضاد الاحتكاك: في بعض التطبيقات الصناعية، مثل نقل النفط عبر خطوط الأنابيب أو أنظمة الري، يمكن أن يؤدي وجود التدفق المضطرب إلى زيادة استهلاك الطاقة وفقدان الاحتكاك. يمكن استخدام بولي أكريلاميد كعامل تقليل السحب أو مادة مضافة مضادة للاحتكاك لتقليل مقاومة التدفق وتحسين كفاءة نقل السوائل. يعمل البوليمر عن طريق تعديل أنماط التدفق وتقليل الاضطراب في النظام.

4. التحكم في التآكل وتثبيت التربة: يستخدم بولي أكريلاميد في ممارسات الزراعة وإدارة الأراضي للحد من تآكل التربة، وتحسين بنية التربة، وتعزيز السيطرة على الرواسب. يمكن لـ PAM ربط جزيئات التربة معًا، مما يزيد من تماسكها ويمنع التآكل الناجم عن جريان المياه. ويمكن أن يساعد أيضًا في تسرب المياه، والاحتفاظ برطوبة التربة، وإنبات البذور في ظروف التربة القاحلة أو المتدهورة.

5. الاستخلاص المعزز للنفط: في صناعة النفط، يتم استخدام مادة البولي أكريلاميد لأغراض الاستخلاص المعزز للنفط (EOR). يمكن حقن PAM في خزانات النفط لتحسين كفاءة المسح وإزاحة النفط من التكوينات الصخرية المسامية. فهو يساعد على تقليل حركة المياه المحقونة، وإنشاء ملف تدفق مناسب، وزيادة كفاءة الإزاحة المجهرية، مما يؤدي إلى تعزيز إنتاج الزيت.

6. صناعة الورق ومعالجة المنسوجات: يستخدم بولي أكريلاميد بشكل شائع في صناعة الورق واللب كمساعد على الاحتفاظ والصرف. إنه يحسن الاحتفاظ بالجزيئات الدقيقة والحشو والألياف في عملية صناعة الورق، مما يؤدي إلى تحسين جودة الورق وزيادة كفاءة الإنتاج. تجد PAM أيضًا تطبيقات في معالجة المنسوجات، حيث يمكن أن تعمل كعامل تحجيم أو عامل تثبيت صبغ أو عامل تشحيم لتعزيز عمليات التصنيع وخصائص المنسوجات.

هذه بعض الأدوار الأساسية لبوليمر بولي أكريلاميد في مختلف الصناعات والتطبيقات. قد يختلف الدور المحدد ومتطلبات الأداء اعتمادًا على الاستخدام المقصود والنتيجة المرجوة في كل حالة.

فيما يتعلق بطرق تصنيع بولي أكريلاميد، هناك بشكل عام طريقتان رئيسيتان:

1. بلمرة المحلول: تتضمن هذه الطريقة بلمرة مونومرات الأكريلاميد في محلول مائي باستخدام بادئ كيميائي، مثل كبريتات الأمونيوم (APS)، وعامل اختزال، مثل N,N,N',N'-رباعي ميثيل إيثيلينيديامين (TEMED) ). يتم إجراء التفاعل عادةً تحت ظروف درجة الحرارة ودرجة الحموضة التي يتم التحكم فيها. تبدأ البلمرة عن طريق تكوين الجذور الحرة، التي تبدأ التشابك وتمديد سلسلة مونومرات الأكريلاميد لتشكيل سلاسل بولي أكريلاميد.

2. بلمرة المستحلب: في هذه الطريقة، يتم تشتيت مونومرات الأكريلاميد في الطور الزيتي (عادة الهيدروكربون) مع المستحلب والماء. يسهل المستحلب تكوين المذيلات، التي تعمل كأوعية تفاعل للبلمرة. يبدأ التفاعل بواسطة بادئات جذرية حرة مماثلة كما هو الحال في بلمرة المحلول ويستمر عن طريق انتشار المونومر إلى المذيلات. تكون جزيئات بولي أكريلاميد الناتجة عادةً على شكل لاتكس ويمكن تثبيتها من خلال وجود مواد خافضة للتوتر السطحي على أسطحها.

يمكن تعديل كلتا طريقتي التوليف للتحكم في الوزن الجزيئي، وكثافة الشحنة، والخصائص الأخرى لبوليمر بولي أكريلاميد الناتج عن طريق ضبط معلمات التفاعل، أو تركيز المونومر، أو دمج مونومرات إضافية أو عوامل تشابك.

من المهم أن نلاحظ أن تخليق بولي أكريلاميد يتطلب تدابير السلامة المناسبة وممارسات المناولة بسبب سمية مونومر الأكريلاميد. يستخدم الإنتاج الصناعي للبولي أكريلاميد عادة بروتوكولات سلامة صارمة لضمان سلامة العمال وحماية البيئة.