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聚丙烯醯胺凝膠

標籤:聚丙烯醯胺凝膠電泳

丙烯醯胺單體和甲叉雙丙烯醯胺交聯劑在催化劑(如過硫酸銨)作用下形成的凝膠。凝膠孔徑大小可以通過製備時所使用的濃度和交聯度控制。常用做層析介質、電泳分離支持材料等。

1概述

是一種人工合成凝膠,是以丙烯醯胺為單位, 由甲叉雙丙烯醯胺交聯成的,經乾燥粉碎或加工成形製成粒狀,控制交聯劑的用量可製成各種型號的凝膠。交聯劑越多,孔隙越小。聚丙烯醯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。即丙烯醯胺和少量交聯劑甲叉雙丙烯醯胺,在催化劑TEMED和氧化劑過硫酸銨作用下聚合形成凝膠。
聚丙烯醯胺簡稱PAM、結構式為[-CH2-CH(CONH2)]n-,分子量100~ 500萬。聚丙烯醯胺主要有兩種商品形式,一種是粉末狀的,另一種是膠體,還有聚丙烯醯胺乳液(上海合成樹脂研究所研製)。易溶於冷水,速度很慢,高分子量的聚丙烯醯胺當濃度超過10%以後.就會形成凝膠狀結構。提高溫度可以稍微促進溶解,但溫度不得超過50℃,以防發生分子降解。難溶於有機溶劑。溫度超過120 ℃時分解。中性。無毒。
用作增稠劑、絮凝劑、減阻劑,具有凝膠、沉降、補強等作用。貯存於陰涼、通風、乾燥的庫房內,防潮、避光、防熱.存放時間不宜過長。
產品使用特性
1、絮凝性:PAM能使懸浮物質通過電中和,架橋吸附作用,起絮凝作用。
2、粘合性:能通過機械的、物理的、化學的作用,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PH值在10以上PAM易水解。呈半網狀結構時,增稠將更明顯。
技術指標
項目
型號
外觀
分子量(萬)
固含量%
離子度或水解度%
殘餘單體%
使用範圍
陰離子型
白色顆粒或粉末
300—2200
≥88
水解度
10—35
≤0.2
水的PH值為中性或鹼性
陽離子型
白色顆粒
500-1200
≥88
離子度
5-80
≤0.2
帶式機離心式壓濾機
非離子型
白色顆粒
200—1500
≥88
水解度
0-5
≤0.2
水的PH值為中性或鹼性
兩性離子型
白色顆粒
500—1200
≥88
離子度
5-50
≤0.2
帶式機離心式壓濾機
作用原理
1)絮凝作用原理:PAM用於絮凝時,與被絮凝物種類表面性質,特別是動電位,粘度、濁度及懸浮液的PH值有關,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分子上的極性基團顆粒的各種吸附。
4)增強作用:PAM分子鏈與分散相通過種種機械、物理、化學等作用,將分散相牽連在一起,形成網狀。
用途
1)用於污泥脫水根據污泥性質可選用本產品的相應型號,可有效在污泥進入壓濾之前進行污泥脫水,脫水時,產生絮團大,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)用於生活污水和有機廢水的處理,本產品在配性或鹼性介質中均呈現陽電性,這樣對污水中懸浮顆粒帶陰電荷的污水進行絮凝沉澱,澄清很有效。如生產糧食酒精廢水,造紙廢水,城市污水處理廠的廢水,啤酒廢水,味精廠廢水,製糖廢水,有機含量高 廢水、飼料廢水,紡織印染廢水等,用陽離子聚丙烯醯胺要比用陰離子、非離子聚丙烯醯胺或無機鹽類效果要高數倍或數十倍,因為這類廢水普遍帶陰電荷。
3)用於以江河水作水源的自來水的處理絮凝劑,用量少,效果好,成本低,特別是和無機絮凝劑複合使用效果更好,它將成為治長江、黃河及其它流域的自來水廠的高效絮凝劑。
4)造紙用增強劑及其它助劑。提高填料、顏料等存留率、紙張的強度。
5)用於油田經學助劑,如粘土防膨劑,油田酸化用稠化劑。
6)用於紡織上漿劑、漿液性能穩定、落漿少、織物斷頭率低、布面光潔。

3電泳

聚丙烯醯胺凝膠電泳;polyacrylamide gel electrophoresis;PAGE
用聚丙烯醯胺為支持基質的電泳程序。一般說來,實現聚丙烯醯胺凝膠電泳有兩種類型。⑴單向電泳:採用完整的蛋白質或用十二烷基磺酸鈉(SDS)處理的蛋白質的單向泳動,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行電泳的,現已很少有人使用)。⑵雙向電泳:首先用天然蛋白質進行分離,然後凝膠平板再用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,因此第二向分離的是蛋白質亞基。主要優點是:⑴合成聚合物,故重複性良好;⑵分離能力好;⑶通過增減丙烯醯胺單體和交聯劑(N,N′-亞甲基雙丙烯醯胺)的濃度,可以調節凝膠的孔徑大小;⑷操作簡便、時間短;⑸化學性質穩定、機械性能好,柔軟;⑹在酸性或鹼性緩衝液中均可進行電泳,而且可加入兩性電解質進行等電點電泳,可用含電解質表面活性劑(SDS)或非電解質表面活性劑(Np40、Tritonx-100等)的凝膠進行電泳,亦可使兩者組合進行雙向電泳等等,使用範圍廣泛,利用價值日益提高;⑺由於染色技術的進步,可以進行定量,也可檢測出極微量的斑點(瓊脂糖電泳)。

4變性電泳

變性聚丙烯醯胺凝膠電泳(PAGE)是根據寡核苷酸的大小來分離,因此可將全長產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:蛋白質或多肽與SDS結合,經熱變性和二硫鍵的還原,形成所帶負電荷相對一致的非摺疊衍生物,其泳動速度主要由分子量決定。

5非變性

非變性聚丙烯醯胺凝膠電泳(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進行聚丙烯醯胺凝膠電泳,常用於酶的鑒定、同工酶分析和提純。未加SDS的天然聚丙烯醯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解析度,尤其是在電泳分離后仍能保持蛋白質和酶等生物大分子的生物活性,對於生物大分子的鑒定有重要意義,其方法是在凝膠上進行兩份相同樣品的電泳,電泳后將凝膠切成兩半,一半用於活性染色,對某個特定的生物大分子進行鑒定,另一半用於所有樣品的染色,以分析樣品中各種生物大分子的種類和含量。

6絮凝劑

聚丙烯醯胺(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,產品外觀為白色粉末,易溶於水,溫度超過120℃時易分解。聚丙烯醯胺是一種合成高分子絮凝劑,俗稱西伯朗。屬於聚合電解質。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,目的在於改善礦漿的澄清、沉降和過濾性能。
聚丙烯醯胺;2-丙烯醯胺均聚物;絮凝劑3號
聚丙烯醯胺;2-丙烯醯胺均聚物;絮凝劑3號;Polyacrylamide;PAM;2-Propenamide,homopolymer
分子式:[C3H5ON]n
分子量:100-500萬
CAS號:9003-05-8
性質:無色或微黃色稠厚膠體。為水溶性樹脂,能以任何比例溶於水。僅在冰醋酸、丙烯酸、乙二醇、甲醯胺、甘油、乳酸等少數溶劑中能溶解1%左右,幾乎不溶於有機溶劑。溫度超過120℃時易分解。
製備方法:丙烯腈在銅催化劑作用下水合得到丙烯醯胺,再K2S2O8作用下聚合為聚丙烯醯胺。銅鋁合金經鹼處理水洗后製成崔化劑,裝入水合反應器中,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,然後按比例用泵經原料預熱器連續注入水合反應器,控制85-125℃進行水合反應生成丙烯醯胺水溶液,餘下丙烯腈經閃蒸塔去冷凝器回收流入水計量罐循環使用,而丙烯醯胺溶液從閃蒸罐流入貯罐,用泵送至高位槽去樹脂交換柱,進入貯槽配成7-8%濃度單體,送往聚合釜製成膠狀體聚丙烯醯胺包裝即為成品。
用途:廣泛應用於石油化工、冶金、煤炭、選礦和紡織等工業部門,用作沉澱絮凝劑、油田注水增稠劑、鑽井泥漿處理劑、紡織漿料、紙張增強劑、纖維改性劑、土壤改良劑、土壤穩事實上劑、纖維糊料、樹脂加工劑、合成樹脂塗料、粘合劑、分散劑等。
:聚丙烯醯胺是因其分子的主鏈上帶有大量側基—醯胺基。醯胺基的化學活性很大,可以和多種化合物反應而產生許多聚丙烯醯胺的衍生物。醯胺基的獨特之處還在於它能與多種可形成氫鍵的化合物形成很強的氫鍵。
分類:聚丙烯醯胺主要以兩種形式的商品出售,一種是粉末,另一種是膠體。膠體不易運輸,使用也不方便,因此,粉末狀聚丙烯醯胺受到用戶歡迎。最近。出現了聚合物分散體,稱為聚丙烯醯胺乳膠,它具有易溶於水的特性,因此受到人們關注。聚丙烯醯胺指標:相對分子質量的大小是區分聚丙烯醯胺主要性能指標之一。高相對分子質量的聚丙烯醯胺主要用作絮凝劑,中等相對分子質量的聚丙烯醯胺主要用作紙張的干強劑,低相對分子質量的聚丙烯醯胺用作分散劑。
發展歷史:聚丙烯醯胺最早是在1883年由Moureu用丙烯醯氯與氨在低溫下反應製得,1955年才獲得工業化生產。最先廣泛使用的是鈾礦工業。從鈾鹽水溶液中出去微小雜質時使用聚丙烯醯胺。現在,聚丙烯醯胺在國外已被廣泛地用於造紙、選礦、三次採油、污水及飲用水處理、建材工業、食品加工等行業。中國於20世紀60年代開始生產聚丙烯醯胺,主要用於食鹽水的凈化電解。當時的生產規模很小。近年由於中國石油工業的飛速發展,聚丙烯醯胺在石油開採、鑽井方面應用領域越來越廣泛。其產量大幅度增長,並以膠體和粉劑 兩種形式出售。同時,還研製了水解聚丙烯醯胺、甲叉聚丙烯醯胺、磺化聚丙烯醯胺以及丙烯醯胺和其他某些單體的共聚物。這些產品目前已廣泛用於採油、水處理、製糖、洗煤、選礦、造紙等工業部門,都收到了良好的效果。隨著其應用範圍的不斷擴大,聚丙烯醯胺的新產品、新牌號也不斷湧現,預計聚丙烯醯胺的生產和應用將獲得更大發展。

7使用原則

聚丙烯醯胺的使用要遵循如下原則:
1、顆粒狀聚丙烯醯胺絮凝劑不能直接投加到污水中。使用前必須先將它溶解於水,用其水溶液去處理污水。
2、溶解顆粒狀聚合物的水應該是乾淨(如自來水),不能是污水。常溫的水即可,一般不需要加溫。水溫低於5℃時溶解很慢。水溫提高溶解速度加快,但40℃以上會使聚合物加快降解,影響使用效果。一般自來水都適合於配製聚合物溶液。強酸、強鹼、高含鹽的水不適於用來配製。
3、聚合物溶液濃度的選擇,建議為0.1%—0.3%,即1升水中加0.1g—0.3g聚合物粉劑。
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