聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺（英文缩写PAM），是1893年Moureu首次合成的，由于丙烯酰胺分子中含有—C=C—和—CONH2两种基团，所以其易于自聚，也易于与其它烯类单体共聚。

采用不同单体进行共聚，可得到不同结构和性能的共聚物。

聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PAM)，是丙烯酰胺及其衍生物的均聚物和共聚物的统称。

聚丙烯酰胺可用做助凝剂、助留剂、污泥脱水剂以及凝聚沉降剂等，有“百业助剂”之称。

它能通过吸附污水中的悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中的使粒子凝聚形成大的絮凝物，而的到分离、澄清的效果，进而提高作业效率，降低操作成本。

PAM在50-60℃下溶于水，水解度为5-35，也溶于乙酸、丙酸、氯乙酸、乙二醇、甘油、氨等有机溶剂。

PAM得到溶解可在适度水解下进行，水解度越大越易溶解。

无色、无味、无嗅，没有腐蚀性。

在常温下比较稳定，高温、冰冻时易降解，并降低絮凝效果。

故其贮存与配置投加时，温度不得超过65℃，室内温度不得低于2℃。

丙烯酰胺为我公司的主要产品。

PAM分为干粉和胶体两种。

PAM结构可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型，分子量为50万-2300万，由于双键和酰胺基的作用，在聚合过程中，酰胺基的水解、酰化、溶剂化、缔合和生成烯醇都有可能发生。

链自由基的链接转移产生支链，是PAM高分子结构中包含支链和亚胺桥。

PAM分子中的酰胺基具有很高的活性，包括增稠、絮凝和降阻等多
功能。

聚丙烯酰胺的种类
聚丙烯酰胺是丙烯酰胺及其衍生物的均聚物和共聚物的统称。

根据采用制作工业的不同，还可分为好几类。

采用不同的工艺，导入不同的官能基团，可以得到不同电荷产品，如阴离子、阳离子、非离子、两性离子聚丙烯酰胺。

按照引发方式可分为热引发聚合、光引发聚合、高能辐射引发聚合、等离子引发聚合等；按照聚合实施方法又可分为水溶液聚合法、反相悬浮聚合法、反相乳液聚合法、反相微乳液聚合法等。

聚丙烯酰胺的平均分子质量从数千到数百万以上，在水中可大部分电离，属于高分子电解质。

根据可离解基团的特性分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和复合型等。

阳离子聚丙烯酰胺
阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)是线型高分子化合物，它具有多种活泼的基团，可与许多物质亲和、吸附形成氢键。

CPAM作为聚丙烯酰胺的改性品种，在水处理及造纸工业中显示出许多独特而优异的性能，加之改型方法的多样化可根据不同应用需求进行改性，其研究及应用前景非常广阔。

阴离子聚丙烯酰胺
阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）是高聚合度制备，的水溶性线型高分子聚合物，由于其一般以微颗粒形式存在，故能完全快速溶于水中，不溶于任何有机溶剂。

APAM以其优异的性能和低廉的成本而得到了广泛应用。

然而，目前污水主要是中性到碱性的含无机质多的悬浊液，并且水中的大多数悬浮物质是带有负电荷的，APAM处理效果并不是很好。

因此，污水处理中有关APAM的使用并不是很多，对它的研究将主要致力于研制分子质量更高、性能更为优异的APAM，以拓展其在污水处理中的应用。

两性离子聚丙烯酰胺
两性离子聚丙烯酰胺（AmPAM）是指大分子链上同时带有阴、阳离子基团的高分子。

与仅有一种电荷的APAM或CPAM相比，不仅兼有二者的综合性能，而且有明显的反聚电解质效应和pH适用范围广等特点，在污水处理方面具有很大的应用潜力。

近年来有关AmPAM 制备和应用的研究见于报道的逐年增加。

但大部分还处于实验室研究阶段，而国外20世纪80年代就有AmPAM产品投放市场，而且品种和产量在逐年增加。

国内的研究应该从合成路线和方法上改进AmPAM 的制备，以得到性能优越的AmPAM，此外，对AmPAM 的合成从机理上应该进行更深入的研究，找出产品优良且易工业化的合成方法。

复合聚丙烯酰胺
复合聚丙烯酰胺是近年来开发出的一种有机高分子絮凝剂，并且其种类多、应用广，在一定程度上满足了需求。

复合聚丙烯酰胺一般是以聚合铝或其他絮凝剂与聚丙烯酰胺复合，从而制得新型高效能的絮凝聚丙烯酰胺是一种线型的水溶性聚合物，是水溶性高分
子中应用最广泛的品种之一。

复合聚丙烯酰胺是一种高效环保的新型水处理絮凝剂，相比单一的絮凝剂，其优势是明显的，极具发展前景。

目前将复合聚丙烯酰胺应用于实际工业生产尚存在一定难度，其原因是对不同的污水絮凝条件差别较大，如何解决好这一问题成为其发展的瓶颈。

但复合聚丙烯酰胺的高性能低成本吸引着越来越多的研究者从事这方面的研究工作。

聚丙烯酰胺在有机废水中的应用
一般认为，有机絮凝剂对有机废水的絮凝效果较好，但不同种类的絮凝剂、不同操作长期保持下，絮凝效果也有差别。

PAM是对有机废水的絮凝效果较好的絮凝剂之一，但不同的有机废水、不同的操作条件，絮凝的效果也有差别。

（1）制药废水
抗生素废水是严重污染环境、较难治理的医药废水，采用PAM或与其他的絮凝剂符合使用，可达到良好的处理效果。

采用吸附-絮凝-紫外光催化氧化法处理福平制药废水，混凝实验结果表明，选用400mg/L PAC和10mg/LPAM的符合混凝，废水在PH为9，CODcr 和色度去除率分别为32.2%和37.5%。

（2）印染废水
印染污水的主要污染物为浆料、助剂和水不溶性染料。

阳离子染料废水，采用复合改性膨润土-PAM，脱色率可达99.9%；利用高效脱色剂PAC和PAM混凝来处理印染废水，结果发现当废水酸碱度在7.5～8.5，PAC和PAM的用量在1.0～1.75mL，搞笑脱色剂的用量
在1.0～1.5mL时，废水脱色效果最好。

（3）含油废水
石油化工业产生了大量的含油废水，其具有危害性大、难回收的特点，可采用混凝法进行处理。

采用大分子改性的方法改性PAM，并将其与无机絮凝剂2：1组成复合混凝剂，在炼油厂进行了工业试验，悬浮物、油、氮和COD的平均去除率分别达到82%、77%、83%和37%。

（4）化工废水
各种化学工业废水也可以用PAM来处理，白粉的生产在我国主要以硫酸法为主，其生产过钛程会产生大量的酸性废水，可采用PAC-PAM絮凝法处理，也可用硫酸铝代替PAC。

乳胶漆生产过程中无工艺废水产生，但在更换品种和清洗设备时需要大量水冲洗，一般每吨产品有2-3吨洗涤废水，采用凝聚—加压气浮—煤渣、黄沙吸附过滤法，可选用硫酸铝或PAC、PAM混凝。

聚丙烯酰胺在无机废水中的应用
（1）含氟废水
含氟废水的处理方法主要有混凝沉淀法、电渗析法及离子交换法。

在混凝法中，经常利用PAM强化除氟效果。

稀土湿化冶炼废水中含氟，采用氢氧化钙-氯化钙—PAC—PAM混凝法，可将氟含量降至10mg/L以下。

采用石灰沉淀—PAM絮凝处理稀土冶炼含氟酸性废水，在PH为9，投加2%PAM230ml，出水含氟浓度低于10mg/L，净化效果明显。

（2）钢铁冶炼废水
我国是一个钢铁大国，在转炉炼钢的过程中，要产生大量的除尘水，选用PAM为絮凝剂，采用转炉除尘水→混合→反应→沉淀工艺，对SS有很好的去除效果。

用PAM处理包炼炼钢炉除尘水，发现其最佳投料量0.5mg/L，混合1min，絮凝反应3min，沉淀40min，可使得SS的去除率达到95%以上，出水SS 浓度小于mg/L。

（3）煤泥水
煤泥水是湿法选煤产生的，含有大量的煤泥和泥沙，是煤炭工业的主要污染源和煤炭损失源之一。

常采用电石渣-PAM混凝法处理。

对于高浓度的煤泥水，用氢氧化钙、电石渣及氯化钙—PAM混凝，能取得理想效果。

本公司合成了一种新型阳离子PAM，研究了其对细煤粒的絮凝沉降作用和助滤作用，并用DLVO理论进行了解释，并分别借助投射电子显微镜和扫描电子显微镜，应用数学形态学理论，实现了机理的定量化研究。

聚丙烯酰胺在处理水厂污泥中的应用
给水厂的污泥主要源于从原水中去除的有机物、无机物、重金属等杂质及水处理过程中投加的絮凝剂，污泥的BOD与COD比值小，无机物占污泥的绝大部分。

如果在给水厂采用PAM做絮凝剂，将大大减少污泥的数量和体积。

为了改善污泥脱水性能，在脱水要进行物理调节和化学调节。

化学调节中，高分子的PAM能起到良好的调节作用。

给水厂排泥水处理流程
污水污泥处理
污水处理厂污泥的固含量通常在4%-7%，加入PAM后泥饼的含水率可降至55%-80%，且过滤速率快，上清液浊度低。

广州大坦沙城市污水处理厂的生化污泥固含量为4.1%，加入1.22%ZPAM，采用真空吸滤法，泥饼含水率降至75.5%，加入1.22%CPAM，泥饼含水率降至78.24%。

本公司科研人员利用正交试验，对PAC和PAM 的投加量、投加方式等因素对污泥脱水效果的影响进行了研究，结果表明PAC、PAM的用量分别为240ml/l、60mg/l，先加PAC搅拌后再加PAM的脱水效果好，形成的泥饼固含量达到22%。