Kationisches Polyacrylamid
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March 27, 2025, 10:00 AM
Leitfaden
Höhepunkte auf einen Blick
Kationisches Polyacrylamid (CPAM) ist ein leistungsstarkes wasserlösliches Polymer, das häufig in der Wasser- und Abwasserbehandlung, der Schlammentwässerung und industriellen Prozessen eingesetzt wird. Mit einem Molekulargewicht von 3 bis 18 Millionen Dalton und kationischen Ladungsdichten von 10–70 Mol% neutralisiert CPAM effektiv negativ geladene Partikel durch Ladungsneutralisation, Polymerbrückenbildung und Netzfängmechanismen. Es zeigt eine hervorragende Flockungseffizienz bei niedrigen Dosierungen (1–10 ppm), eine schnelle Flockenbildung (3–15 Minuten) und eine starke Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche pH-Werte, Temperaturen und Wasserhärtebedingungen. Zu den wichtigsten Anwendungen gehören die Behandlung von kommunalem Trink- und Abwasser, die Papierherstellung, der Bergbau, die Ölrückgewinnung, das Textilfärben sowie aufstrebende Bereiche wie Bodenstabilisierung, Vorbehandlung der Meerwasserentsalzung und die Ernte von Mikroalgen. Erhältlich als Pulver oder Emulsion, hängt die optimale Auswahl von Molekulargewicht, Ionizität und Anwendungsmaßstab ab. Eine ordnungsgemäße Auflösung, Dosierung und Kompatibilität mit anderen Chemikalien sind entscheidend für maximale Leistung. CPAM verbessert die Fest-Flüssig-Trennung, reduziert das Schlammvolumen um 30–50 % und senkt die Betriebskosten, wodurch es in der modernen Umwelt- und Industrieingenieurtechnik unverzichtbar wird.
1.Produkteigenschaften
1.1 Grundlegende Eigenschaften und physikochemische Merkmale
Chemischer Name: Kationisches Polyacrylamid (CPAM)
Chemische Struktur: Polyacrylamid-Rückgrat kombiniert mit kationischen Gruppen (typischerweise quartäre Ammoniumsalze oder tertiäre Amine)
Physischer Zustand:
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Weißes oder leicht gelbes Pulver, Granulat oder Emulsion
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Pulverdichte etwa 0,6-0,8 g/cm³
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Stark hygroskopisch, löst sich leicht in Wasser und bildet hochviskose Lösungen
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Handelsübliche Produkte werden oft als Emulsionen mit 20-50% Feststoffgehalt oder als Pulver mit 90-95% Feststoffgehalt geliefert
Molekulare Eigenschaften
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Lineares Polymer
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Molekulargewicht liegt typischerweise zwischen 3 Millionen und 18 Millionen Dalton.
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Kationische Ladungsdichte (Ionizität) typischerweise 10-70 mol%
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Die Struktur enthält funktionelle Gruppen wie -CONH₂, -CH₂N(CH₃)₃+
Löslichkeit
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Vollständig löslich in Wasser, Löslichkeit beeinflusst durch Molekulargewicht und Ionizität.
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Produkte mit hohem Molekulargewicht lösen sich langsamer auf und benötigen 4-24 Stunden für die vollständige Auflösung
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Unlöslich oder leicht löslich in den meisten organischen Lösungsmitteln.
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0,1-0,5% wässrige Lösungen haben Viskositätsbereiche zwischen 100-5000 mPa·s
Stabilität
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Stabil bei Raumtemperatur im trockenen Zustand.
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Wässrige Lösungen sind bei Raumtemperatur etwa 30-90 Tage stabil.
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Stabilität nimmt in stark alkalischen oder sauren Bedingungen (pH 10) ab
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Empfindlich gegenüber Scherung, starke Scherung führt zu Molekülkettenbruch und verringerter Effizienz.
Haltbarkeit
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Pulverform hat eine Haltbarkeit von 1-2 Jahren unter trockenen Bedingungen.
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Emulsionsform hat typischerweise eine Haltbarkeit von 6 Monaten bis 1 Jahr.
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Vorbereitete Lösungen sollten innerhalb von 7-14 Tagen verwendet werden.
1.2 Leistungsmerkmale
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Hohe Flockungseffizienz
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Erzeugt signifikante Flockungseffekte bei extrem niedrigen Dosierungen (typischerweise 1-10 ppm), wobei große und fest strukturierte Flocken entstehen.
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Schnelle Absetzeigenschaften
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Fördert die Bildung absetzbarer Flocken aus suspendierten Partikeln im Wasser innerhalb kurzer Zeiträume (typischerweise 3-15 Minuten).
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Breite Anpassungsfähigkeit
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Effektive Flockung für verschiedene negativ geladene Verunreinigungen (wie organische Stoffe, Ton, Silikate usw.)
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Anpassungsfähigkeit bei niedrigen Temperaturen
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Behält gute Flockungseffekte in Temperaturbereichen von 5-45°C bei, wobei einige Produkte für den Einsatz unter 0°C geeignet sind.
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Ionenselektivität
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Unempfindlich gegenüber mehrwertigen Metallionen (wie Ca²⁺, Mg²⁺), bleibt wirksam in Wasser mit hoher Härte.
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Konzentrationssteigerungseffekt
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Verbessert das Schlammverdickungsverhältnis und die Entwässerungsleistung erheblich, wodurch das Schlammvolumen um 30-50% reduziert wird.
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Flexible Dosierungsanpassung
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Die Dosierung kann innerhalb eines breiten Bereichs entsprechend den Wasserqualitätseigenschaften und den Behandlungsanforderungen angepasst werden, was eine große betriebliche Flexibilität bietet.
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Gute Synergie mit anderen Behandlungsmitteln
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Kann in Kombination mit anorganischen Flockungsmitteln (wie Polyaluminiumchlorid), Oxidationsmitteln und anderen Wasserbehandlungsmitteln verwendet werden.
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2.Wirkmechanismus
2.1 Flockungsmechanismen
2.1a Ladungsneutralisation
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Kationische Gruppen neutralisieren Oberflächenladungen von negativ geladenen Partikeln im Wasser.
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Reduziert elektrostatische Abstoßung zwischen Partikeln.
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Die Neutralisationseffizienz ist direkt mit der Ionizität des Polymers verbunden (typischerweise 10-70%).
2.1b Polymer-Brückeneffekt
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Lange Kettenmoleküle adsorbieren gleichzeitig mehrere Partikel und bilden "molekulare Brücken".
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Der Brückeneffekt ist positiv korreliert mit dem Molekulargewicht (3 Millionen - 18 Millionen).
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Die gebildeten Flockstrukturen sind stabiler und weniger anfällig für Brüche.
2.1c Netzfangeffekt
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Polymerketten bilden Netzwerkstrukturen.
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Fangen feine Partikel physikalisch ein.
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Besonders wirksam bei Kolloiden und feinen Partikeln (
2.1d Hydrophobe Assoziation
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Einige modifizierte CPAMs enthalten hydrophobe Gruppen.
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Verbessern die Flockung organischer Verunreinigungen durch hydrophobe Wechselwirkungen.
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Besonders wirksam bei Anwendungen zur Öl-Wasser-Trennung.
2.2 Schlüsselfaktoren, die die Flockungseffizienz beeinflussen
2.2a Molekulare Charakteristikfaktoren
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Beeinflusst die Brückenfähigkeit und Flockenstärke
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Beeinflusst die Ladungsneutralisationsfähigkeit und Löslichkeit
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Lineare Strukturen bieten typischerweise eine bessere Flockung als verzweigte Strukturen.
2.2b Anwendungsbedingungsfaktoren
Dosierung: Das optimale Dosierungsfenster ist typischerweise eng, Überdosierung kann zur Restabilisierung führen.pH-Wert: Optimaler Bereich typischerweise 6-9, extreme pH-Werte beeinträchtigen die Leistung.Mischintensität: Erfordert eine angemessene anfängliche Mischintensität (G-Wert etwa 300-700 s⁻¹).Verweilzeit: Typischerweise werden 3-15 Minuten für die Flockung benötigt.2.2c Wasserqualitätsfaktoren
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Merkmale der suspendierten Feststoffe
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Partikelgröße, Oberflächenladung und Konzentration
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Wassertemperatur
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Niedrige Temperaturen (
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Ionische Stärke
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Salzgehalt im Wasser beeinflusst die Polymerkonformation und Adsorptionseigenschaften.
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Störende Substanzen
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Organische Stoffe, Tenside usw. können ebenfalls mit CPAM um die Adsorption konkurrieren.
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Kationisches Polyacrylamid zur Schlammentwässerung in der kommunalen Abwasserbehandlung verwendet
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Product Model: -
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3.Anwendungsbereiche
3.1 Kommunale Wasserbehandlung
3.1a Trinkwasserbehandlung
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Wird als Koagulierungshilfsmittel in Koagulations-/Flockungsprozessen verwendet, typische Dosierung 0,2-1,0 ppm.
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Verbessert die Effizienz herkömmlicher Koagulierungsmittel (wie Alaun).
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Reduziert die Trübung auf
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Kann die Koagulierungsmitteldosierung um 20-40% reduzieren.
3.1b Kommunale Abwasserbehandlung
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Leistungssteigerung des Sekundärklärers, Verbesserung der SS-Entfernung um 10-25 Prozentpunkte.
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Wird in Aktivschlammprozessen verwendet, um den Schlammindex (SVI) zu verbessern.
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Typische Dosierung 0,5-3 ppm des Abwasserflusses.
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Kann die Widerstandsfähigkeit biologischer Behandlungssysteme gegenüber Stoßbelastungen verbessern.
3.1c Schlammbehandlung
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Schlammkonditionierung vor der Entwässerung, typische Dosierung 0,1-0,3% des Trockenschlammgewichts.
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Verbessert die Entwässerungseffizienz von Bandfilterpressen und Zentrifugen.
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Kann den Feuchtigkeitsgehalt des Schlamms um 3-8 Prozentpunkte reduzieren.
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Reduziert die Betriebskosten der Schlammbehandlung um 15-30%.
3.1d Algenbekämpfung
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Flockt Blaualgen in Seen und Reservoirs.
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Typische Dosierung 0,5-2 ppm.
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Reduziert das Risiko der Freisetzung von Algentoxinen.
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Verbessert die Transparenz des Wasserkörpers
3.2 Industrielle Wasserbehandlung
3.2a Papierindustrie
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Retention und Drainagehilfe bei der Pulperzeugung, Dosierung 0,01-0,05% des Trockenzellstoffgewichts.
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Verbessert die Retention von feinen Fasern und Füllstoffen um 15-25%.
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Verbessert die Papierfestigkeit und Gleichmäßigkeit.
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Reduziert den Gehalt an suspendierten Feststoffen in Weißwasserkreislaufsystemen.
3.2b Bergbauanwendungen
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Klärmittel in Mineralflotationsprozessen.
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Flockungsmittel in der Tailings-Behandlung, Dosierung 30-100 g/t Feststoffe.
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Verbessert die Effizienz der Fest-Flüssig-Trennung.
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Fördert die Rückgewinnung wertvoller Mineralien.
3.2c Erdölgewinnung
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Behandlung von Bohrschlamm
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Behandlung von Ölfeld-Injektionswasser zur Entfernung von suspendierten Feststoffen
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Öl-Wasser-Trennungsprozesse
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Typische Dosierung 1-5 ppm
3.2d Textilfärbung und -druck
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Entfärbungsbehandlung von Abwasser
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Entfernung von suspendierten Feststoffen
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Kombinierte Verwendung mit anorganischen Koagulierungsmitteln zur Behandlung von stark gefärbtem Abwasser
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Dosierung typischerweise 5-20 ppm, abhängig von den Abwassereigenschaften
3.2e Metallindustrie
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Behandlung von Beizabwasser
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Behandlung von Schwermetallabwasser, Förderung der Ausfällung von Metallhydroxiden
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Verbessert die Klärungseffizienz
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Reduziert den Gehalt an suspendierten Feststoffen im Abwasser
3.3 Neue Anwendungsbereiche
3.3a Bodenverbesserung
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Verhindert Bodenerosion, verbessert die Bodenstabilität
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Verbessert die Bodenstruktur
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Erhöht die Wasserspeicherkapazität
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Dosierung 0,001-0,01 % des Boden-Gewichts
3.3b Vorbehandlung zur Meerwasserentsalzung
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Reduziert das Risiko der Verschmutzung von Umkehrosmose-Membranen
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Entfernt natürliche organische Stoffe aus Meerwasser
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Verlängert die Lebensdauer der Membranen
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Reduziert die Betriebskosten des Systems
3.3c Biomasseenergie
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Ernte von Mikroalgen
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Fest-Flüssig-Trennung in Biokraftstoff-Produktionsprozessen
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Verbessert die Effizienz der Biomassekonzentration
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Reduziert den Energieverbrauch bei der Ernte
3.3d Aquakultur
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Behandlung von Abwasser aus der Aquakultur
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Verbesserung der Wasserqualität
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Reduziert die Vermehrung schädlicher Algen
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Verbessert die Stabilität der Aquakulturumgebung
4. Auswahl- und Anwendungshinweise
4.1 Kriterien zur Produktauswahl
4.1a Auswahl des Molekulargewichts
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Wasser mit hoher Trübung (> 200 NTU)
Wählen Sie Produkte mit mittlerem Molekulargewicht (8 Millionen - 12 Millionen)
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Wasser mit niedriger Trübung (
Wählen Sie Produkte mit hohem Molekulargewicht (> 12 Millionen).
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Schlammentwässerung
Wählen Sie Produkte mit ultra-hohem Molekulargewicht (> 15 Millionen).
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Schnelle Absetzanforderung
Priorisieren Sie Produkte mit hohem Molekulargewicht
4.1b Auswahl der Ionizität
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Wasser mit niedrigem Ladungsbedarf (z. B. Flusswasser): niedrige Ionizität (10-20%).
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Mittlerer Ladungsbedarf (z. B. kommunales Abwasser): mittlere Ionizität (20-40%).
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Hoher Ladungsbedarf (z. B. Papierfabrik-Abwasser): hohe Ionizität (40%-70%).
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Schlammentwässerung: typischerweise Produkte mit mittlerer bis hoher Ionizität (30-50%) auswählen.
4.1c Auswahl der Produktform
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Große Wasserwerke: vorzugsweise Pulverprodukte, kostengünstiger
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Kleine und mittelgroße Anwendungen: Emulsionsprodukte lösen sich bequemer
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Automatische Dosiersysteme: Emulsionsprodukte eignen sich besser für die automatische Dosierung.
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Anwendungen in abgelegenen Gebieten: Festprodukte sind praktisch für Transport und Lagerung.
4.2 Anwendungsmethoden und Vorsichtsmaßnahmen
4.2a Lösungsvorbereitung
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Empfohlene Konzentration für Festprodukte 0,1-0,5 % (Massenanteil).
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Emulsionsprodukte werden typischerweise auf 0,05-0,2 % verdünnt.
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Verwenden Sie mechanisches Rühren während der Vorbereitung, kontrollieren Sie die Geschwindigkeit auf 200-400 U/min.
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Empfohlene Auflösungstemperatur des Wassers 15-30°C, pH 6-8.
4.2b Auswahl des Dosierpunkts
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Sollte in gut durchmischten Bereichen dosiert werden
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Bei Verwendung mit anorganischen Koagulantien sollten diese mit einem Intervall von 1-3 Minuten hinzugefügt werden.
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Vermeiden Sie direkte Dosierung in Bereichen mit hoher Scherung (z. B. Pumpenauslässe).
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Zwischen Dosierpunkt und Koagulationszone sollte eine ausreichende Mischzeit (30 Sekunden bis 2 Minuten) vorhanden sein.
4.2c Optimierung der Dosierung
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Die Anfangsdosierung beträgt typischerweise 0,5-1 ppm, dann an den Effekt anpassen.
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Verwenden Sie Becherglas-Tests, um die optimale Dosierung zu bestimmen.
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Eine Überdosierung kann eine "Ladungsumkehr" und eine erneute Dispersion der Flocken verursachen.
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Passen Sie die Dosierung regelmäßig an Änderungen der Zulaufwasserqualität an.
4.2d Überwachungsindikatoren
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Trübungs- oder Feststoffentfernungsrate
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Flockenbildungszeit und Flockeneigenschaften
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Schlammabsetzleistung (SVI)
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Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchens (Entwässerungsanwendungen)
4.2e Häufige Probleme und Lösungen
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Unvollständige Auflösung
Verlängern Sie die Auflösungszeit, verbessern Sie die Rührbedingungen, überprüfen Sie die Wasserqualität
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Schlechte Flockung
Überprüfen Sie den pH-Wert, passen Sie die Dosierung an, ziehen Sie einen Produkttypwechsel in Betracht
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Schneller Viskositätsabfall
Vermeiden Sie eine langfristige Lagerung der Lösung, verhindern Sie mikrobiologische Kontamination
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Instabile Leistung
Überprüfen Sie das Dosiersystem, erhöhen Sie die Mischintensität, passen Sie die Dosiersequenz an

5. Analyse der Industriekette
5.1 Vorindustrie
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Hauptrohstoffe: Acrylamid-Monomer, Methylchlorid-Ammonium, Dimethylaminoethylmethacrylat usw.
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Rohstofflieferanten: Sinopec, BASF, Mitsubishi Chemical usw.
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Rohstoffkosten machen 60-70 % der Produktkosten aus.
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Rohstoffpreise sind stark mit den Preisen von petrochemischen Produkten korreliert.
5.2 Kernproduktion
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Hauptproduktionsprozesse: Lösungspolymerisation, inverse Emulsionspolymerisation, Strahlungspolymerisation.
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Hauptausrüstung: Reaktoren, Trockner, Mahlgeräte, Verpackungsgeräte.
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Energieverbrauch: etwa 2-4 Tonnen Standardkohle pro Tonne Produkt.
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Produktionszyklus: Chargenproduktion typischerweise 8-24 Stunden.
5.3 Nachgelagerte Anwendungen
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Kommunale Abwasserbehandlung macht 30-35 % der Gesamtnachfrage aus.
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Die Papierindustrie macht 20-25 % aus.
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Bergbau und Öl&Gas machen 15-20 % aus.
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Andere industrielle Anwendungen machen 20-25 % aus.
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