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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和氧化劑過硫酸銨作用下聚合形成凝膠。
聚丙烯酰胺凝膠( Poly acryl amide Gel，簡稱 PAAG)，是實(shí)驗(yàn)室用來作凝膠電泳的材料。亦有人使用作隆胸整型手術(shù)用途，好處是無需開刀，可以直接注射入乳房，從而達(dá)致隆胸的效果。
根據(jù)一個的整型網(wǎng)站的內(nèi)容，PAAG這種材料“是一種對組織低毒、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)過美國食物及藥品管理局的嚴(yán)密測試；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
聚丙烯酰胺簡稱PAM、結(jié)構(gòu)式為[－CH2－CH(CONH2）]n－，分子量100～ 500萬。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10%以后．就會形成凝膠狀結(jié)構(gòu)。提高溫度可以稍微促進(jìn)溶解，但溫度不得超過50℃，以防發(fā)生分子降解。難溶于有機(jī)溶劑。溫度超過120 ℃時分解，中性，無毒。
產(chǎn)品使用特性
1、絮凝性：PAM能使懸浮物質(zhì)通過電中和，架橋吸附作用，起絮凝作用。
2、粘合性：能通過機(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，增稠將更明顯。
技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目 型號 | 外觀 | 分子量（萬） | 固含量% | 離子度或水解度% | 殘余單體% | 使用范圍 |
陰離子型 | 白色顆粒或粉末 | 300—2200 | ≥88 | 水解度 10—35 | ≤0.2 | 水的PH值為中性或堿性 |
陽離子型 | 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，與被絮凝物種類表面性質(zhì)，特別是動電位，粘度、濁度及懸浮液的PH值有關(guān)，顆粒表面的動電位，是顆粒阻聚的原因加入表面電荷相反的PAM，能使動電位降低而凝聚。
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，可有效在污泥進(jìn)入壓濾之前進(jìn)行污泥脫水，脫水時，產(chǎn)生絮團(tuán)大，不粘濾布，壓濾時不散，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)陽電性，這樣對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，用陽離子聚丙烯酰胺要比用陰離子、非離子聚丙烯酰胺或無機(jī)鹽類效果要高數(shù)倍或數(shù)十倍，因?yàn)檫@類廢水普遍帶陰電荷。
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。一般說來，實(shí)現(xiàn)聚丙烯酰胺凝膠電泳有兩種類型。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，在有凝膠的平板上平行分離（過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)凝膠的孔徑大小；⑷操作簡便、時間短；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)寡核苷酸的大小來分離，因此可將全長產(chǎn)物與不完整的短分子分開。電泳時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)電荷相對一致的非折疊衍生物，其泳動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，對某個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和含量。
絮凝劑
聚丙烯酰胺（Polyscrylamide）簡稱PAM，分陽離子、陰離子型、非離子型，分子量從400-2000萬之間，產(chǎn)品外觀為白色粉末，易溶于水，溫度超過120℃時易分解。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程（如逆流傾析-洗滌過程）中廣泛使用的絮凝劑，目的在于改善礦漿的澄清、沉降和過濾性能。
分子式：[C3H5ON]n
分子量：100-500萬
CAS號：9003-05-8
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量罐中，離子交換處理后的純水送入計量罐中，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。
分類
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。高相對分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺主要用作絮凝劑，中等相對分子質(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)時使用聚丙烯酰胺。現(xiàn)在，聚丙烯酰胺在國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)。中國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)聚丙烯酰胺，主要用于食鹽水的凈化電解。當(dāng)時的生產(chǎn)規(guī)模很小。近年由于中國石油工業(yè)的飛速發(fā)展，聚丙烯酰胺在石油開采、鉆井方面應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。其產(chǎn)量大幅度增長，并以膠體和粉劑 兩種形式出售。同時，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，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、新牌號也不斷涌現(xiàn)，預(yù)計聚丙烯酰胺的生產(chǎn)和應(yīng)用將獲得更大發(fā)展。
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