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    聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，簡稱PMA）是由丙烯酰胺單體聚合而成的有機高分子 聚合物。PAM 是一種無色、無臭、無味，沒有腐蝕性的物質。在常溫下比較穩定，高溫冰凍時易降解。 聚丙烯酰胺的分子結構為：聚丙烯酰胺水溶液的粘度隨聚合物相對分子質量的增加明顯變粘。由于聚丙烯酰胺結構單元中含有酰胺基以及易與其他化合物形成氫鍵，使其具有良好的水溶性和很高的化學 活性。在醋酸、丙烯酸、氯代乙酸、乙二醇、甘油、乳酸等少數溶劑中溶解 1%左右，幾乎不溶于其他的有機溶劑。在210、無氧條件下，聚丙烯酰胺的酰胺基脫水轉變成腈基，500炭化為黑色的粉末。聚丙烯酰胺產品按其純度來分，有粉劑和膠體兩種：粉劑產品為白色或黃色顆粒或粉末，固體含量在90%以上易運輸，受到用戶歡迎；膠體產品為無色或微黃色透明膠體，固體含量為 8%～9%，不易運輸，使用也不方便。

    聚丙烯酰胺產品按其離子型來分，有陽離子型、陰離子型、和非離子型3種。陽離子型一般都含有微量毒性，不適宜在給排水工程 中使用，所以我們接觸到的水處理劑聚丙烯酰胺均屬于陰離子型或非離子型 聚丙烯酰胺的應用聚丙烯酰胺在水處理領域應用廣泛，包括原水處理、污水處理、工業水處理、城市生活污水處理等，目前仍然是我國內外水處理領域使用的水處理劑。在我國，聚丙烯酰胺的應用主要集中在石油開采、水處理、造紙、紡織印染等領域。非離子型聚丙烯酰胺為大分子鏈上不含離子基團，但酰胺基與許多物質，如粘 纖維素等能產生氫鍵，因吸附架橋而絮凝陽離子型聚丙烯酰胺 其水溶液是高分子電解質，帶有正電荷，對懸浮的有機膠 體和有機化合物可有效地凝聚，并能強化固液分離過程 陰離子型聚丙烯酰胺 在中性和堿性介質中呈高聚物電解質的特征，對鹽類電解 質敏感，與高價金屬離子能練成不溶性凝膠體 國內聚丙烯酰胺的消費結構國外聚丙烯酰胺的主要消費領域是水處理和造紙。國外聚丙烯酰胺的消費結構各國的消費結構有所不同。美國和西歐聚丙烯酰胺的消費領域是水處理。因此，聚丙烯酰胺在水處理方面的應用在我國將會有廣闊的前景。

    在石油開采中，聚丙烯酰胺是一種多功能的油田化學處理劑，主要用于鉆井泥漿材 料以及提高采油率等方面，廣泛用于鉆井、完井、固井、修井、壓裂等油田采作業中。無 論是采用膠束—聚合物驅油還是用聚合物驅油，都需要大量使用PAM 系聚合物。聚丙烯酰 胺水溶液具有較高的粘度，有較好的增稠、絮凝和流變調節作用，在石油開采中用作驅油 劑和鉆井泥漿調節劑。目前，我國大型油田三次采油已成為聚丙烯酰胺的應用領域。在石油開采過程中，由于底層的非均質性，常產生水浸問題，需要進行堵水。其實質是改變水在地層中的滲流狀態，以達到減少油田產水，提高油田最終采收率的目的。聚 丙烯酰胺水溶液的粘度隨相對分子質量的增加明顯變粘，因此用作堵水劑時要視地層類型 選擇合適的PAM分子量。均質性好、平均滲透率高的油層，可選用中度分子量（510）的PAM；基巖滲透率低的裂縫性油層或滲透率變化大的油層，可選用高分子量。在使用時可不交聯使用，也可與鋁鹽、鉻鹽等交聯生成凝膠使用，還可以添加某些樹脂以形成互容聚合物網絡，使之具有更高的耐溫性。

    作為鉆井液調整劑，經常使用的是部分水解聚丙烯酰胺。其作用是調節鉆井液的流 變性，攜帶巖屑，潤滑鉆頭，減少流體損失等。用PAM 調制的鉆井泥漿比重低，固含量少， 減少對油氣層的壓力和堵塞。此外，還可大大減少卡鉆故事，減輕設備磨損，防止發生井 漏和塌陷 配合使用在鉆井廢水處理中具有很好的使用效果。

    聚丙烯酰胺可以通過化學反應轉化或共聚變成含有陰、陽、非、兩性離子的完整絮凝體。聚丙烯酰胺在NaOH 等堿類作用下，易起水解反應，使部分聚丙烯酰胺生成聚丙烯酸鈉。由于RCOO-(羥基)的作用，使聚丙烯酰胺水解成陰離子型高分子絮凝劑，而不水解的聚丙 烯酰胺為非離子型高分子絮凝劑。在RCOO-（羥基）基團的離子靜電斥力作用下，同電荷 顆粒之間由異電荷膠體連在一起，也稱為異電荷膠體互凝現象，使聚丙烯酰胺主鏈上呈卷曲狀的分子鏈展開拉長，增加其吸附面積，提高架橋能力，所以部分水解體的聚丙烯酰胺的絮凝效果要優于非離子型聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺基團可與許多物質親和形成氫鍵，高 分子聚丙烯酰胺在被吸附的粒子間形成“橋聯”，使顆粒形成聚集體而沉降，使污水得到 凈化。 陽離子聚丙烯酰胺的調質作用機理：1、電中和作用。污泥顆粒本身帶負電荷，相互之間存在斥力，在污泥中加入與膠體 帶相反電荷的聚電解質，可降低粒子的電位，使粒子相互吸引形成絮團。2、去水化作用。將親水膠體轉變為憎水膠體，這是污泥調制的關鍵。污泥膠體與高 分子間發生活性反應或形成絡合物，產生不溶性產物，從而實現絮凝。3、吸附作用。主要以吸附架橋和表面吸附為主。

    由于一些城市的潔凈地下水位下降較快，地表水水質較差，城市供水中聚丙烯酰胺 用量必然會迅速增加。根據我國可持續發展規劃，今后我國對三廢治理的要求將更高。污 泥脫水是污水處理的一個重要組成部分，越來越受到關注。利用物理、化學或其他方法改 變污泥固液分離特性的步驟，稱為污泥調理。污泥化學調理是污泥脫水單元的核心技術。采用聚丙烯酰胺進行污泥脫水，使用的劑量比無機藥劑要少，無機調理劑會增加污泥量， 增加污泥處理成本，而聚丙烯酰胺法則能提高污水處理效果，減少污泥排放量，具有較好 的社會效益和經濟效益。 在城市污水處理廠的生產運行中，為節省人力，避免人為操作造成的誤 差，陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑的使用多采用溶藥、投加一體化系統。污泥處理是整個廢水 處理中最重要的環節之一，為了提高污泥的固含量，污泥經常要經過脫水處理，可行的辦法是使用陽離子絮凝劑，該法不僅生成的污泥量少且易機械脫水，節約用水，對提高污 水處理效果和廢水回用有重要的作用。由于在污泥脫水方面暫無其他產品可取代聚丙烯酰 胺，因此，對聚丙烯酰胺的需求量也將必然增加。我國城市水處理聚丙烯酰胺的用量僅為 美國的1/9。國家環保總局和有關部門要求在水費中增加污水處理費用以及限制飲用水中鋁含量，這為聚丙烯酰胺在城市供水和污水處理領域的市場開發打開了空間。此外，全國 許多城市的污水處理廠由于管網建設未及時跟上，尚不能滿負荷運行，預計該領域對聚丙 烯酰胺的需求量將會更大。

    聚丙烯酰胺本身，因為它進入人體后，絕大部分在短期內排出體外，很少被消 化道吸收。多數商品也不刺激皮膚，只有某些水解體可能有殘余的堿，當反復、長期接觸 時會有刺激性。各國均規定聚丙烯酰胺工業殘留的丙烯酰胺含量為0.5%—0.05%。 應用于水的一般凈化處理是，丙烯酰胺含量0.2%以下，用于直接飲用水處理是，需在0.05%以下。考慮到國家污水排放標準的不斷提高，將來對現有污水處理設施的改造和運營費用 也會有很大的增長空間。因此，聚丙烯酰胺在水質凈化中的應用將會有非常廣泛的應用空間。工業廢水處理是聚丙烯酰胺在水處理方面的又一個重要的方面。目前，我國的化工、 冶金、造紙、印染、建材等行業都在不同程度的使用聚丙烯酰胺作為絮凝劑。

    聚丙烯酰胺在造紙工業中廣泛用作助留劑、助濾劑、均度劑等。它的作用是能夠 提高紙張的質量、料漿脫水性能 、減少原材料消耗及對環境的污染，用作分散劑，改善紙的均勻度。添加不同分子量，不同官能團的聚丙烯酰胺有增加填料保留，紙頁纖維干濕劑提高表面性質，油墨吸附等多種作用。此外，聚丙烯酰胺還應用于造紙生產的廢水處理和纖維回收。同時，各種離子型聚丙烯酰胺均可實現工業化生產，且其構和性能可以調節，以滿足造紙行業中的不同需求，其用量逐年遞增，已成為合成高分子中用量較大的造紙助劑。

    利用聚丙烯酰胺吸濕性強的特點，能減少紡細紗時的斷線率；用作后處理劑防止織物的靜電和阻燃，生成柔順、防皺的保護層；用作印染助劑，聚丙烯酰胺可使產品附著牢 度大，鮮艷度高。此外，聚丙烯酰胺還可用于紡織印染污水的凈化。隨著國民經濟的發展，我國的印染業進入了高速發展時期，成為工業廢水排放大戶。印染廢水色度深，毒性強，難降解，許多染料廢水難以用無機絮凝劑處理，將有機高分子聚丙烯酰胺與無機高分子絮凝劑混合使用具有用量少、絮凝速度快、受PH值及溫度影響小以及易處理等優。采用聚丙烯酰胺作絮凝劑可促進采礦、洗煤回收水中固體的沉降，同時可回收有用的固體顆粒，避免對環境的污染。在制糖業中聚丙烯酰胺可加速蔗汁中細粒子的下沉，促進過濾和提高濾液清澈度。

    pH值對各類PAM 類絮凝劑的影響是不一樣的，其中，陽離子型與部分非離子型對pH值的變化不敏感，而陰離子型受pH值得影響較大。pH過大或過小均會造成高分子鏈卷曲，架橋距離縮短導致絮凝能力下降，只有在pH值合理范圍內絮凝效果才能保證效果。理論上認為聚合物相對分子質量越大，分子在溶液中的伸展度越大，則架橋能力越強，絮凝速度越大。但是相對分子質量過大，因絮凝沉降速度過快會導致上層清夜中細小顆粒 殘留增大。同時，高相對分子質量的PAM 溶解速度低，增加了溶解困難。離子型高分子膠 粒由于靜電作用，要求相對分子質量較低，非離子型絮凝劑則要求相對分子質量較大。

    聚丙烯酰胺溶液在使用時，投加的濃度越稀越好，較稀的投加濃度能使溶液在水中迅速擴展，充分混合，防止產生濃度過高的膠體保護現象，影響使用效果。但濃度太稀會 造成龐大的投加設備，一般投加濃度以0.5%～1%為宜，配制濃度以2%為宜。聚丙烯酰胺 絮凝劑，在處理高濁水中，分批投藥比一次投藥的絮凝效果為佳。由于分批投藥能避免過 高的絮凝劑濃度與泥沙混合，造成活性基團被封閉的后果，因而達到較佳的效果。分批投 藥的比例，一般先投加60%然后再投加40%為佳。

    聚丙烯酰胺在作為助凝劑使用時，一般的投加順序在投混凝劑之后。前后相隔半小時 為宜，使雜質顆粒先行脫穩到一定程度為聚丙烯酰胺大離子的絮凝作用創造條件。如果獨 作為處理高濁度水絮凝劑時，則應先投加聚丙烯酰胺絮凝劑，否則會影響其使用效果。PAM 吸附一部分膠粒，使其濁度降低，其余膠粒由其他混凝劑脫粒脫穩，再由PAM 吸附，這樣可降低其他混凝劑的劑量。 配制聚丙烯酰胺水溶液時，應在搪瓷，鍍鋅，鋁制或塑料桶內進行，不可再鐵質容 器內配制和貯存。溶解時應注意講產品慢慢地加入帶攪拌和加熱措施的溶解器中，應避免結固，溶液應在適宜的溫度下配制，并避免長時間攪拌否則會導致聚合物降解，影響使用 效果。聚丙烯酰胺水溶液應做到現用現配，當溶解液長時間放置，其性能將會視水質的情 況而逐漸降低。