1.簡介
聚丙烯酰胺(PAM)是一種線型高分子聚合物，化學(xué)式為(C3H5NO)n。在常溫下為堅硬的玻璃態(tài)固體，產(chǎn)品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。熱穩(wěn)定性良好，能以任意比例溶于水，水溶液為均勻透明的液體。長期存放后會因聚合物緩慢的降解而使溶液粘度下降，特別是在貯運條件較差時更為明顯。PAM應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可用于水處理領(lǐng)域、造紙領(lǐng)域、食品行業(yè)等。
2.聚丙烯酰胺種類
聚丙烯酰胺按其所帶電荷可分為陽離子型PAM、陰離子型PAM、非離子型PAM和兩性離子型PAM。
2.1陽離子型聚丙烯酰胺
陽離子聚丙烯酰胺分子結(jié)構(gòu)中的季銨基呈正電荷性質(zhì)，大多污水中膠體帶負(fù)電荷，故陽離子型聚丙烯酰胺應(yīng)用較多。陽離子型PAM處理污水時，去除污水中帶負(fù)電荷顆粒是通過電中和、吸附架橋作用。陽離子型PAM具有混凝除雜質(zhì)顆粒的作用；具有一定的殺菌功能，因其有季銨基；具有降低水中總有機碳含量，因其有疏水性烷基。
2.2陰離子型聚丙烯酰胺
陰離子聚丙烯酰胺一般由丙烯酰胺和陰離子單體聚合而成。此外，也可通過通過非離子水解制得。陰離子單體中羧基、磺酸基等基團較常見，其中羧基易受pH值影響，而磺酸基在酸性條件表現(xiàn)較好，并對鈣鎂離子的抵抗能力較高。
2.3兩性離子型聚丙烯酰胺
兩性型聚丙烯酰胺一般由含有陰離子基團和陽離子基團的單體通過共聚反應(yīng)或改性制得。在實際應(yīng)用中，兩性型聚丙烯酰胺在不同水質(zhì)條件下會表現(xiàn)出不同的性質(zhì)，通常不僅具有其他絮凝劑的特性，還具有分子間的纏繞包裹作用，因此其處理范圍廣。
2.4非離子型聚丙烯酰胺
非離子型聚丙烯酰胺沒有帶電基團，因此，幾乎沒有電中和作用。但其可通過展開的長鏈進行吸附架橋作用，達到處理效果，處理效果與分子長度關(guān)系較大。此外，其分子鏈中的-CONH2基團可與膠粒發(fā)生質(zhì)子化、氫鍵、吸附架橋作用，從而去除水中膠粒。
3.聚丙烯酰胺的應(yīng)用
3.1陽離子型
陽離子型聚丙烯酰胺主要應(yīng)用于工業(yè)上的固液分離過程，包括沉降、澄清、濃縮及污泥脫水等工藝。應(yīng)用的主要行業(yè)有：城市污水處理、造紙工業(yè)、食品加工業(yè)、石化工業(yè)、冶金工業(yè)、選礦工業(yè)、染色工業(yè)和制糖工業(yè)等的廢水處理。用在城市污水及肉類、禽類、食品加工廢水處理過程中的污泥沉淀及污泥脫水上，通過其所含的正電荷基團對污泥中的負(fù)電荷有機膠體電性中和作用及高分子優(yōu)異的架橋凝聚功能，促使膠體顆粒聚集成大塊絮狀物，從其懸浮液中分離出來。
3.2陰離子型
陰離子聚丙烯酰胺主要用于各種工業(yè)廢水的絮凝沉降，沉淀澄清處理，如鋼鐵廠廢水、電鍍廠廢水、冶金廢水、洗煤廢水等污水處理以及污泥脫水等。此外，還可用于飲用水澄清和凈化處理。由于其分子鏈中含有一定數(shù)量的極性基團，使其能通過吸附水中懸浮的固體粒子，形成大的絮凝物，加速懸浮液中粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液澄清，促進過濾等效果。
3.3兩性離子型
聚丙烯酰胺兩性離子型對降低表面張力的性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同條件下陽離子或陰離子單獨存在的能力，為達到降低表面張力的要求，需要同時使用陰離子和陽離子聚丙烯酰胺，兩者如使用不當(dāng)，會產(chǎn)生白色沉淀物，失去使用效果。而具有兩性離子的特性產(chǎn)品，它可以完成陰離子、陽離子的配合協(xié)同作用，而且不會有任何沉淀物的產(chǎn)生，特別是對水質(zhì)情況比較復(fù)雜或水的性質(zhì)經(jīng)常變化的，使用兩性離子聚丙烯酰胺作為處理絮凝劑更為方便，效果更好。兩性離子型聚丙烯酰胺也可用作污泥脫水劑。
3.4非離子型
當(dāng)懸浮性污水顯酸性時，采用非離子聚丙烯酰胺作絮凝劑較為合適。此時，非離子型聚丙烯酰胺起吸附架橋作用，使懸浮的粒子產(chǎn)生絮凝沉淀，達到凈化污水的目的。也可用于自來水的凈化，尤其是和無機絮凝劑配合使用，在水處理中效果更佳。非離子型聚丙烯酰胺還可用作紡織工業(yè)助劑、防沙固沙助劑、土壤保濕劑等。
4.重要指標(biāo)
4.1分子量
聚丙烯酰胺分子量較高，從百萬到數(shù)千萬。根據(jù)分子量可將聚丙烯酰胺分為：低分子量(100萬以下)、中分子量(100-1000萬)、高分子量(1000-1500萬)、超高分子量(1500萬以上)。分子量不同，通常用途也不同。低分子量PAM一般用作分散劑；中分子量PAM一般用作紙張干強劑、高分子量PAM一般用作絮凝劑。
4.2水解度與離子度
聚丙烯酰胺的離子度對它的運用效果有很大影響。具體使用離子度為多少的PAM，需根據(jù)處理的廢水特性而定。不同狀況下會有不同的最佳值，假如所處置的廢水的離子強度較高(含無機物較多)，所用PAM的離子度宜較高，反之則應(yīng)較低。通常，陰離子度被稱為水解度。而離子度普通特指陽離子。
4.3殘余單體量
聚丙烯酰胺的殘余單體含量是指在丙烯酰胺聚合為聚丙烯酰胺過程中，未反應(yīng)完整并最終殘留于聚丙烯酰胺產(chǎn)品中的丙烯酰胺單體含量，是權(quán)衡能否適用于食品工業(yè)的重要參數(shù)。聚丙烯酰胺是無毒的，但丙烯酰胺具有一定的毒性。在工業(yè)品聚丙烯酰胺中，難免殘留有微量的未聚合的丙烯酰胺單體。因而，必需嚴(yán)厲控制PAM產(chǎn)品中的剩余單體含量。國際規(guī)則用于飲用水和食品工業(yè)的PAM中的剩余單體含量不超越0.05%。國外著名產(chǎn)品的這一數(shù)值低于0.03%。
4.4粘度
聚丙烯酰胺絮凝劑溶液是很稀薄的。分子量越高的PAM溶液粘度越大。這是由于PAM大分子是長而細(xì)的鏈狀體，在溶液中運動的阻力很大。粘度的本質(zhì)是反映溶液內(nèi)磨擦力的大小，亦稱為內(nèi)磨擦系數(shù)。各種高分子有機物的溶液的粘度都較高，并隨分子量升高而增大。測定高分子有機物分子量的一種辦法，聚丙烯酰胺就是測定一定濃度溶液在一定條件下的粘度，再按一定的公式計算其分子量，稱為“粘均分子量”。用于水處理的聚丙烯酰胺粘度不宜過大，粘度過大不利于對膠體顆粒的捕集和橋聯(lián)。
5.外界因素的影響
影響PAM絮凝效果的外界因素眾多，下面介紹幾個較為重要的影響因素。
5.1廢水pH值
pH值對絮凝劑的性質(zhì)及作用，膠體顆粒表面的電荷與電位等都有很大的影響。不同型號的PAM適用pH值范圍也不同。陰離子PAM適用pH范圍為5-14；陽離子PAM適用pH范圍為7-14；非離子PAM適用pH范圍為2-8。
5.2廢水溫度
廢水溫度會影響反應(yīng)速度。溫度過高時，反應(yīng)速度過快，則形成的絮體小；溫度過低時，反應(yīng)速度慢，影響水處理量。此外，溫度過低時PAM不能溶解開，分子鏈不能正常的網(wǎng)捕雜質(zhì)顆粒。
5.3攪拌速度與時間
攪拌速度與時間影響絮凝劑和膠體顆粒的接觸。速度過快、時間過長，會使絮體攪碎成小顆粒，不利于沉淀。速度過慢、時間過短，不利于絮凝劑的均勻分散，不利于絮凝劑與固體顆粒接觸，不利于絮凝劑捕集膠體顆粒。
