聚丙烯酰胺合成技术与应用介绍
聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺(AM)均聚或1其他单体共聚而成的质量分数为50%以上的线型水溶性高分子化学品的总称。由十其结构单儿中含有酰胺基，易形成氢键，所以具有良好的水溶性，广泛应用于石油、金属及化学矿山开采、水处理、纺织、造纸等行业。PAM 系列产品可分为非离子型(NPAM)、阳离子型(CPAM)、阴离子型(APAM)和两性4大类。相对分子质量大小是PAM主要性能指标之一。
1 PAM的合成方法
PAM一般由自由基引发聚合合成，主要有本体法、水溶液法、乳液法和悬浮法等合成方法。根据聚合是否加入其他单体，又可分为均聚和共聚2种，PAM产品形态有水溶液、乳剂和粉剂等。
1. 1水溶液聚合法
水溶液聚合法是将单体AM和引发剂溶解在水中的聚合反应，是目前应用较广泛和成熟的技术。所得PAM产品有胶状和粉状2种，其胶体采用质量分数为8%-10%或20%-30% AM的水溶液在引发剂作用下直接聚合而得，产物经脱水干燥后可得粉状产品。产物相对分子质量为7万-700万。该法优点为安全、工艺设备简单、环境污染小，缺点是产物固含量低，仅为8%-15%，且易发生酰亚胺化反应，生成凝胶。
在PAM的水溶液聚合中，引发剂在很大程度上决定了聚合反应后得到产物的相对分子质量、产率，因而新型引发体系的开发是AM 水溶液聚合研究的关键。蔡开勇等人研究了过硫酸钾一胺体系、过硫
酸钾连二硫酸钠体系、有机过氧化物、浪酸盐或氯酸盐、金属离子等五类氧化还原引发体系对合成PAM相对分子质量的影响，发现过硫酸钾一连二硫酸钠体系是合成高相对分子质量PAM的有效引发体系。吴挡兰等人采用复合氧化还原引发体系，得到相对分子质量为3. 05 X 106的PAM。穆志坚采用过硫酸钾一氮三丙酰胺引发体系，在最佳土艺条件下，得到相对分子质量为6.2X105的PAM,转化率为98. 94%。张宝军等人开发出一种新型氧化还原引发体系，以AM和丙烯酸钠为单体，进行水溶液自由基共聚合反应，合成了相对分子质量高达1.8X107，过滤比为1. 24的超高相对分子质量PAM。
双官能度引发聚合是自由基聚合中一个很活跃的研究领域，它直接影响聚合速率和聚合物性能，包括端基性能、相对分子质量大小、结构等。Shah和8me、首次提出自由基“逐步聚合”概念，指出双官能度引发齐」能够用十自由基均聚制备超高相对分子质量聚合物。日木江畸厚等人使用双官能度过氧化物Luperox-2, 5-2, 5与NaHS03及Fev组成的氧化还原引发体系引发AM溶液聚合，制备了高相对分子质量的PAM}I-7。黄利铭等人以双官能度氧化还原引发体系为主，配合偶氮化合物引发剂组成新型复合引发体系，在低温下采用均相水溶液聚合法引发AM均聚，制备相对分子质量高达2 000万的PAM。
西南石油学院的胡星琪研究小组开发了一种新型的基十后过渡金属和业硫酸氢钠的AM水溶液聚合用引发体系，该体系的特点是不需要氮气保护，在常温不搅拌的情况下即可引发AM的水溶液聚合反应，日反应过程平稳可控，不易发生爆聚，可得到相对分子质量在
100万-500万的PAM，产率最高可达100%。已研发出的体系有氯化铜一亚硫酸氢钠、硫酸铜一亚硫酸氢钠、醋酸锌一亚硫酸氢钠、硫酸锰一亚硫酸氢钠、氯化钻一亚硫酸氢钠、氯化镍一亚硫酸氢钠和硫酸亚铁一亚硫酸氢钠等。
吴日韦等人以Cu (III)络离子为引发剂，采用均聚共水解法合成带有支链的部分水解聚丙烯酞胺(HPAM)。实验合成了水解度为10% -30%, 黏均相对分子质量（Mn)为8. 0 X 106的聚合物;
1.2 乳液聚合法
乳液聚合包括反相乳液聚合和正相乳液聚合。反相乳液聚合是以非极性液体如烃类溶剂为连续相(油相)，单体溶十水，水为分散相(水相)，借助于具有低表ICI活性剂的亲水亲油平衡值(HLB)的油包水型乳化剂将分散相(水相)分散十非极性液体(油相)中，形成W./0型乳液进行聚合。而正相乳液聚合正好与之相反。反相乳液聚合具有聚合速率快、产物相对分子质量高、相对分子质量分布窄、散热容易、产品性能好等优点。该聚合体系至少由水溶性单体、水、有机溶剂、W./0型乳化剂、引发剂5部分组成。其中乳化剂的选择对PAM产品性能影响较大，因此乳液聚合技术的发展有赖十新型乳化剂的研究和新的乳化配方的出现。孟昆等人采用反相乳液聚合方法制备阴离子型PAM絮凝剂，选用Span80乳化剂、亚硫酸氢钠、过氧化物为氧化-还原引发体系，应用均匀设计研究引发剂、乳化剂用量等因素对产物特性%黏数的影响，得到特性黏数为12. 07 dL/g的产物。R. Biswajit 人〔19〕在水/叔丁基乙醇(TBA)介质中(其中TBA体积分数50% -80%)
用聚乙烯甲脂(PVME)作乳化剂，过硫酸胺作引发剂，成功进行了AM 聚合。Xu Zushun等人用聚苯乙烯接枝聚氧化乙烯(PBt-g-PEO)作乳化剂，在水/甲苯中引发AM乳液聚合。
在乳液聚合中，引发体系的选择对产品性能的影响也至关币要。T. Mircea等人发现:当引发体系用原子转移自由基聚合中常见的双吡啶时，单体转化率很低(90℃反应20h以上)，但当用1, 4, 8,11-VII 甲基一1, 4, 8, 11-UPI环硅烷作配合体时一在很短时-间内就可得到较高产率。0. Miklos等人[.3 ]用A}1,N, N’一二甲基双丙烯酞胺和三乙醇胺混合得到PAM凝胶，待凝胶固化后，向其上洒水，由十高速放热的聚合反应引起的对流可使之形成立体结构。
S. ,J. Fang等人洲考察了水溶性引发齐归，2'偶氮二「N- ( 2-梭乙基)-2一甲基丙酞胺]水合物(V A057)引发下AM与苯乙烯的共聚反应。由十V A057在pH=10时一因水解作用而降解，造成共聚速率低，粒子尺、」一大，而在pH>10和pH<10时一则有不同的现象出现。这是一种典型的不使用乳化剂的乳液聚合。
1.3反相微乳液聚合法
N从J. P. Hoar}w〕和J. H. Schulmar}-`'}等人利用乳化剂、水和油制得均一透明的微乳液以来，微乳液在许多领域中得到)‘一泛应用。20世纪80年代初，Candau首次提出反相微乳液聚合，并成功合成了粒径为40飞Onm、分布均匀的PAM微胶乳〔.7〕及AM与丙烯酸钠共聚的微胶乳阶州。反向微乳液聚合解决了胶乳产品稳定性问题，反应速度更快，粒子细小均一，产物水溶性极好。
无论正相还是反相微乳液，选择适宜的乳化体系是制备稳定微乳液的关键，可选用单一乳化剂体系，也可选用多种乳化剂体系配合使用。李文兵等人[30〕以Span-60乳化剂、环己烷为连续才11, K_S_Oy-NaHSO:为引发剂，用正交试验法研究了AM反相微乳液聚合。在最佳聚合条件下，可合成相对分子质量达1300万速溶的PAMo 根据Griffin方法〔31]，选择复合乳化剂体系时一，使性质不同的乳化剂从亲油到亲水之间逐渐过渡，在亲油性与亲水性表ICI活性剂分子间作用力下，可形成稳定、致密的复合乳化剂层，可得到高度透明、热力学上极为稳定的微乳液。张乾等人〔S'.〕探讨了用Span-80, Tv}een60为复合乳化剂，煤油为分散介质，制备AM的反相微乳液，并对微乳液的微观结构和影响微乳液体系聚合反应的因素作了研究。结果表明:在AM一水一Span80, Tv}een60-煤油体系中，在总乳化剂质量分数>15%时一，形成微乳液的最佳条件是m (Span80): m (Tv}een60) -0. 47赵勇等人〔ss〕用反相微乳液聚合法合成了疏水缔合型聚丙烯酞胺(HAPAM)，并与传统胶束聚合法制备的HAPAM作了比较，结果显T前者一有更优越的耐盐和抗剪切性能。
李晓等人〔51〕对AM反相微乳液聚合的动力学，引发剂浓度、单体浓度和乳化剂浓度的影响进行了研究，从成核方式、聚合环境、离子成长等方ICI比较了反相微乳液聚合和经典乳液聚合的异同。他们〔沸.〕在另一篇论文中还提出了AM反相微乳液聚合过程的物理模式，并对反相微乳液聚合模型化处理时一的关键问题作了探讨。1.4反相悬浮聚合法
反相悬浮聚合是近}一几年发展起来的新方法。反相悬浮聚合法生产土艺简单、成木低，易十实现土业化，产品相对分子质量可达千万以上，溶解性能比水溶液聚合产品好，可直接得到粉状或粒状产品，包装和运输方便。刘莲英等人〔36〕采用反相悬浮聚合、加碱水解、共沸脱水的方法合成了相对分子质量达10}数量级的粉状速溶阴离子型PAM，并发现适当增加有机溶剂可解决反应后期体系%s1-k I!度大、易交联产生不溶物、不易成粉等问题。张忠兴等人以AM和丙烯酸钠为单体，采用反相悬浮自由基共聚进行了合成阴离子型PAM 的中试研究，并得到了泪I对分子质量达1. 45 X107的超高相对分子质量PAM，比较了中试与实验室小试2种情况下聚合条件的不同，研究了中试条件下引发剂浓度、脱水时-间等对产品相对分子质量和溶解性能的影响，发现随着脱水时一间延长，PAM的相对分子质量和溶解性能均呈下降趋势。
1.5新的聚合方法
近年来对PAM合成中自由基引发方式的研究有了新进展，采用更为节能环保的引发体系，如光引发聚合、热引发聚合、辐射聚合、等离子体引发聚合、沉淀聚合、胶束聚合等。徐初阳等人〔38〕采用光引发聚合技术进行PAM合成，选取了二苯甲酮类、硫杂葱酮类和苯偶酞类等光引发剂进行改性处理，使之能用十AM水溶液的光聚合。在紫外光照射下，可获得特性粘数为8万4 dL/g, AM残留量<0. 05%的高纯PAMo聂容春等人〔39]采用光引发聚合方式，利用二甲基二烯丙基氯化按(DMDAAC)与AM合成阳离子型聚丙烯酞胺
(CPAM)，其絮凝性能优十单纯的PAM，特别是对粒度细、富含高岭土的难沉降煤泥水，CPAM的絮凝效果更佳。
P. ,Dame s等人[fao〕研究了热引发AM聚合反应，找出了热引发机理的直接证据。叶强等人[o}〕用Co`'0x射线引发AM反相乳液聚合，研究了吸收剂量、剂量率、乳化剂含量和单体含量及辐射后效应等对PAM泪}对分子质量的影响，特别是采用高剂量率引发和特低剂量率辐射聚合的手段，取得良好效果。
何彦刚[oz〕研究了等离子体引发水溶液聚合制备聚(丙烯酞胺-co-2-(甲基丙烯酞氧乙基)三甲基氯化按)(Poly (AWDMC) )阳离子型聚电解质，通过测定不同反应压力下反应液的沸点，选择反应液引发温度为一9 0C，以保证整个引发过程反应器内辉光稳定;在反应室压力133Pa，单体配比为1:1(质量比)时一优化了反应条件:单体质量浓度30%,聚合时-间24h,聚合温度400C , pH值4. 5，放电时一间40 s, 放电功率6 0 W'，所得聚合物特性%s1-k I!数达9. 66dL/g。
李万捷等人[[13〕研究了在微波场中PAM絮凝剂的合成，探讨了不同微波辐射功率对单体转化率、PAM }I I对分子质量及引发聚合时一间、水溶解时一间的影响，并用所制产品进行了洗煤废水处理试验，取得了良好应用效果0,J. C. Paul等人[[:I-I用双电子引发聚合反应，并用扫描电镜分析了产物，发现光学引发可得到3-D(3-dimensiona)结构，这种PAM由十其良好的生物兼容性可用十医药行业。
王久芬等人〔」.〕采用沉淀聚合法制得PAM，然后将其与甲醛(碱
性条件下)和二氰二胺依次反应得到PAM一MG阳离子聚电解质。
王玉鹏等人〔as〕以AM单体为卞要原料，引入辅助共聚单体2一丙烯酞胺基一2一甲基丙磺酸(AMPS),选择氧化还原/水溶性偶氮化合物复合引发体系，采用胶束聚合技术和前加碱共水解法，以热稳定剂改性技术为辅助手段，制备了耐温抗盐驱油聚合物AM/丙烯酸(AA) /AMPS,该共聚物对一价金属离子表现出较好的抗盐性能。
2 PAM的应用
PAM作为一种线型高分子聚合物，具有优良的增稠、絮凝、沉降、过滤、增强、助留、净化等功能，因此在石油、采矿、造纸、水处理、纺织等行业中用途广泛，其需求量也在不断增加。
在美国和欧美国家主要用于造纸和水处理，我国目前主要还是用于石油行业。
2. 1在采油中的应用
PAM在石油开采中，可增加注水的%黏度，避免击穿油层提高采油率。在第3次采油中也用作增稠剂，提高采油率。大庆油m大ICI 积注入实验后，每吨PAM可增产179. 7 t原油。在油田领域，PAM 还可用十钻井泥浆增稠剂、水油比控制剂、压裂液添加剂、润滑剂、降阻剂等。各国依其国情应用上亦有所不同，美国用十石油开采的不到4%，日本约12%，西欧约11%，而中国的PAM主要用十此领域，约占81%。
2. 2在造纸中的应用
不同相对分子质量的PAM在造纸业中有多种用途:用作分散剂可
改善纸张的均匀度;用作增强剂，可有效提高纸的强度;用作助留剂、滤水剂、沉降剂可提高填料和细小纤维的存留率，加张脱水速度，还可沉淀污水，减少它们在白水中的流失量等。美国造纸工业每年所使用的PAM约占其总产量的25%，日本约32%，西欧约32%，而中国仅约5%（也有资料介绍说中国占15%）。
中国造纸业应用聚丙烯酰胺的基本情况：
分子量：100万以下一般用做增强系列产品；100万-300万-800万以内以阳离子为主用于助留助滤剂，800-1300万阳离子用水处理污泥脱水，1300万-2000万阴离子用于污水处理气浮，2000万以上用于纤维分散剂。（基本情况，但不绝对）
1、增强剂：主要低分子量聚丙烯酰胺，一般生产这种产品的主要原料是丙烯酰胺合成该分子量范围的聚丙烯酰胺，是100万分子量以下主要是10万分子量左右的，这方面技术国内已经基本掌握，而且有取代国外产品的逐势。有阴离子、阳离子、两性聚丙烯酰胺。一般以弱阳离子的为主体。两性的成本较高，一般国外产品宣传是这种，但实际一般也是弱阳性的。强阳性的应用也不多。阴性的用量在减少。主要由于一般使用聚丙烯酰胺类增强剂的大多是二次纤维原料生产包装纸和纸板的企业。基于对产品提高档次的要求，有良好的市场前景。也有其它增强类产品用聚丙烯酰胺，如表面施胶剂，但报道较多，应用上没有专项的。
2、助留助滤剂：通过各种方法合成的阳离子助留助滤剂技术，特别是固体聚丙烯酰胺助留助滤剂产品主要仍然是被国外化学品企
业集团占有市场大部份额。国外公司主要有美国亚什兰、美国纳尔科、法国爱森、汽巴（现属德国巴斯夫）等垄断。液体方面用于长纤维的水包水、油包水乳液类也是上述几个公司垄断，一般液体类国内公司如传华华洋在技术上有一定的突破，目前已经在南方和西部地区有较大市场。
大型造纸企业仍以国外聚丙烯酰胺固体和膨润土（或硅胶微粒）组成的二元或多元助留体系为主。长久看想改变这种局面比较困难。主要是国内在聚丙烯酰胺助留助滤剂高端产品上技术还无法突破。
3、造纸污水处理：美国纳尔科、美国亚什兰（包括原来收购的德固萨业务）、新加坡精科嘉益等国外公司最早就是以水处理起家的，对无论市政还是造纸水处理都比较专业。
国内公司如上海洗霸、东营诺尔、上海沃衫、北京希涛等公司在造纸水处理方面也有了长足的进步，该领域由于国家对造纸污水排放标准的提高，越来越受到重视，是未来聚丙烯酰胺产品市场的主要方向之一。应该有增长点。
4、纤维分散剂：最早使用的一般是PEO（聚氧乙烯醚类产品），是日本明成化工技术与产品，但价格比较高，后来由美国太平洋造纸技术公司应用高分子聚丙烯酰胺分散剂产品，价格较低，效果较PEO 产品略差，但综合性价比较高，有推广价值。现在国内一般销售聚丙烯酰产品的公司都是同类产品，价格相当低，良莠不齐，扰乱了纤维分散剂市场。
5、多功能助剂或增强剂：有文献介绍一种叫CAD的产品，是聚
丙烯酰胺与乙二醛及其它交联剂合成的一种多功能化学品，集干强、湿强、助留、脱水于一体的增强型产品。是将来聚丙烯酰类产品发展的方向。
2. 3在水处理中的应用
在水处理领域，PAM絮凝剂能简单有效脱除水中80%-90%的悬浮物和65%-95%的胶体物，因而对降低废水中COD有币要作用;对去除水中的细菌、病毒效果稳定，使水的进一步消毒、杀菌变得比较容易。美国PAM产量的60%用于水处理，日本约45%，西欧约29%，而中国仅有9%左右。
2. 4在纺织工业中的应用
在纺织工业中，PAM作为织物后处理的上色剂、整理剂，可生成柔顺、防皱、耐霉菌的保护层。利用其吸湿性张的特点，能降低纺细纱时的断线率。各国在此领域的应用都较少，中国用十纺织的不到3%。
2. 5在选矿工业中的应用
采矿过程中，通常使用大量的水，最后需回收水中有用固体物，并将废水净化回收使用。应用PAM絮凝，可促进固体的下沉，液体的澄清和泥饼的脱水，从而可提高生产效率，减少尾矿流失和水消耗，降低设备投资和加土成木，并避免环境污染。美国的PAM用于采矿约占11%，日本约占8%，西欧不到4%，而中国的PAM最早就用于矿物精选，而后才在其他领域得到应用，现在用于此领域的PAM约占2%。
2. 6在其他领域中的应用
在电解冶金中，添加PAM可改善金属在阴极沉积的质量，并增加电流效率。用作印染助剂时，可使产品附着牢度大，鲜艳度高。在制糖业，PAM可加速蔗汁中细粒子的下沉，促进过滤性能和提高滤液清澈度。此外，PAM还可用作隧道、水坝等土程堵水固沙的化学灌浆和水下、地下建筑物的防腐剂，以及作土壤改良剂、纤维改性剂、黏结剂、光敏树脂交联剂等。美国的PAM在这些领域的应用共占4%，日木占3%，西欧占4%，而中国占3%。
3国内外生产和消费状况
目前世界上PAM的总产能约55万口a，总产量约50万t/a。中国PAM的产能不断增加，目前总产能约18万口a，总产量约14万口a0美国、西欧、日木和中国是PAM主要生产国和消费国，这些国家约占其总产能93%。各国的消费结构有所不同，美国和西欧主要用于水处理，日本主要用于造纸，中国主要用于采油，2005年油价的突然上涨促使美国用于石油的PAM用量增加，与此同时西欧用于造纸部分的PAM用量也在增加，每年增长4.5%，而美国和日木造纸部分的增长分别是1%和0. 5%。预计在未来五年，PAM总消费量中国将达到7%-10%,美国1. 8 %，西欧3. 6%，日本0. 5%，其他地区4%-5%。
纵观中国PAM历年生产情况，在20世纪90年代之前因技术、市场等原因，产量和使用量相对稳定，后随着石油行业中的大量应用，
推动了PAM产能不断增加。鉴于PAM具有较大的市场潜力，国内不少企业纷纷计划划新建或扩建产能，据不完全统计，2010年中国PAM 产能可能已经近50万t，但产品结构较单一，品种和产量不能满足市场需求，产品质量与国外仍有差距，国外PAM的相对分子质量大都在1800万以上，而国内产品大都小于100万，且分布宽，水溶性、抗剪切性、耐热性、质量均一性差，残留单体质量分数<0.5%，水不溶物含量高，技术经济指标落后等，使得许多高质量产品不得不依靠进II来解决。近几年，PAM年进口量都在5万吨以上，随着国家经济的快速发展和公众环保息识的增张，必将促进PAM的消费，因此国内PAM开发利用前景广阔。
未来逐势：①逐步淘汰一些落后的小规模生产装置，以提高行业整体水平。②引进国外先进的土艺技术和设备，建设万吨级以上规模，适应市场需求。③加快PAM生产土艺的研发，进一步提高产品质量。
④大力开发PAM在制糖、感光材料、电镀、船舶、陶瓷、矿冶等方面的应用，提高我国PAM总体使用水平。
结语
1、在聚丙烯酰胺高分子量高端产品国内技术上还很难突破，从公司技术力量看，还是主要应用于增强剂系列产品较适宜。丙烯酰胺还是基于应用于增强剂的生产。
2、造纸与市政水处理方面聚丙烯酰的用量也较大，生产聚丙烯酰胺的企业大多不做终端，而由于其它一些公司购买聚丙酰胺后用于
水处理的比较多。主要是这些公司可能与大型企业和市政的关系方面需要有较好的渠道。
3、助留助滤剂技术关键是产品分子量的均一性，产品稳定性方面国内还无法突破。大型企业集团对国外产品的依赖程度仍很高。
4、用于油田与其它领域的情况尚不是太了解，对于公司来讲是新的领域，操作难度较大。
5、而聚丙烯酰胺的生产属于化工合成领域，与公司目前的生产与管理模式不相适宜。经营与技术管理方面有一定难度。
两性聚丙烯酰胺（EPAM） 两性聚丙烯酰胺（EPAM）是由乙烯酰胺是和乙烯基阳离子单体丙烯酰胺单体，水解共聚而成。经红外线光谱分析，该产品链结上不但有丙烯酰胺水解后的“羧基阴电荷，而且还有乙烯基阳电荷。因此，构成了分子链上既有阳电荷，又有阴电荷的两性离子不规则聚合物。两性离子型绝非阴离子型、阳离子型的混合。郑州益源天泽环境科技有限公司成功研制的高效絮凝剂，絮凝剂可固体投加，使用方便，絮凝时间短，出水水质好，是废水处理的首选产品。 两性聚丙烯酰胺（EPAM）产品特性及应用领域： 1) 两性聚丙烯酰胺（EPAM）用于污泥脱水根据污泥性质可选用本产品的相应型号，可有效在污泥进入压滤之前进行污泥脱水，脱水时，产生絮团大，不粘滤布，压滤时不散，流泥饼较厚，脱水效率高，泥饼含水率在80%以下。 2) 两性聚丙烯酰胺（EPAM）用于生活污水和有机废水的处理，本产品在配性或碱性介质中均呈现阳电性，这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀，澄清很有效。如生产粮食酒精废水，造纸废水，城市污水处理厂的废水，啤酒废水，味精厂废水，制糖废水，有机含量高废水、饲料废水，纺织印染废水等，用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子、非离子聚丙烯酰胺或无机盐类效果要高数倍或数十倍，因为这类废水普遍带阴电荷。郑州益源天泽环境科技有限公司成功研制的高效絮凝剂，絮凝剂可固体投加，使用方便，絮凝时间短，出水水质好，是废水处理的首选产品。 3) 两性聚丙烯酰胺（EPAM）用于以江河水作水源的自来水的处理絮凝剂，用量少，效果好，成本低，特别是和无机絮凝剂复合使用效果更好，它将成为治长江、黄河及其它流域的自来水厂的高效絮凝剂。 4) 两性聚丙烯酰胺（EPAM）造纸用增强剂及其它助剂。提高填料、颜料等存留率、纸张的强度。 5) 两性聚丙烯酰胺（EPAM）用于油田助剂，如粘土防膨剂，油田酸化用稠化剂。 6) 两性聚丙烯酰胺（EPAM）用于纺织上浆剂、浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁。
———巩义市东方净化材料厂——— 聚丙烯酰胺使用方法及注意事项 溶解的方法 在容器如实验室的容器中加入一定量的清水,按清水量计算所需的聚丙烯酰胺量,称出聚丙烯酰胺;开启电动搅拌器,将清水搅出漩涡,搅拌器叶片末端的线速度最好在200-400转（以免造成聚丙烯酰胺聚合物降解;但又不能太慢,以免聚合物颗粒浮在水面上,或在水中下沉、结团）。将聚丙烯酰胺缓缓撒入水的漩涡中,直到撒完，便之均匀的在水中分散，溶解（注意不能将聚丙烯酰胺快速进入水里，否则会造成聚合物互相粘连、结团，失去药效）。然后再搅拌一段时间,使聚合物颗粒充分溶解,最后成为均匀、透明、粘稠的溶液,无肉眼可见的团块。 溶解比例 阴离子和非离子、阳离子聚丙烯酰胺通常溶解浓度为0.1%~0.3%。 搅拌速度 搅拌速度的理想转速为每分钟200至400转。 溶解时间 溶解聚丙烯酰胺所需的时间因为聚丙烯酰胺种类、溶解所用的水质、水温、搅拌效率不同而会有所不同。常规阴离子或者阳离子聚丙烯酰胺通常需要约40－60分钟的搅拌时间才能使粉末充分溶解。非离子聚丙烯酰胺通常需要80-120分钟。 注意事项 1.聚合氯化铝和聚丙烯酰胺不能放在一起使用，否则会影响效果。一定要分开使用，先投加聚合氯化铝间隔一小段时间后再投加聚丙烯酰胺。 2.粉状聚丙烯酰胺絮凝剂不能直接投加到污水中。使用前必须先将它溶解于水,用其水溶液去处理污水。 3.溶解粉状聚合物的水应是干净水(如自来水),不能是污水,常温的水即可,一般不需要加温。水温低于5度时溶解很慢。水温提高溶解速度加快,但40度以上会使聚合物加快降解,影响使用效果。一般自来水都适合于配制聚合物溶液,但强酸、强碱、高含盐的水不适于用来配制。 4.配好的聚丙烯酰胺投入污水污泥中的量需适量,过少没有效果,过多物料变粘适的其反。 5.固体的聚丙烯酰胺在干燥、阴凉的地方可存放二年以上,但配成溶液后,其存放时间就很有限。一般说,溶液浓度为0.1%时,非、阴离子型聚合物溶液不超过一周;阳离子型聚合物溶液不超过一天。溶液稳定性与浓度有关,配得越浓(如3%到5%)的溶液存放时间越长。但3%到5%的溶液不能直接去处理污水,使用前还要稀释。阳离子型聚丙烯酰胺溶液在pH<5.5时较稳定,pH>6时会因水解而迅速失效。它对铁离子和钙、镁离子比阴离子聚合物敏感。 ———巩义市东方净化材料厂———
聚丙烯酰胺合成工艺 （1）A原理：丙烯酰胺在自由基引发剂作用下经自由基聚合反应合成聚丙烯酰胺： C H O NH2 H2C 引发剂 CH2 H C C O NH2 n 丙烯酰胺在醇或吡啶溶液中，经强碱催化剂如烷氧钠的作用下，经阴离子聚合反应则生成聚β－丙酰胺。 C H O NH2 H2C 碱 阴离子聚合反应 CH2 CH2CONH n 工业生产中采用自由基聚合反应以生产聚丙烯酰胺，所用的自由基引发剂或引发剂来源种类甚多，包括过氧化物、过硫酸盐、氧化－还原体系、偶氮化合物、超声波、紫外线、离子气体、等离子体、高能辐射等。 工业生产中采用的聚合方法，主要是溶液聚合法和反相乳液聚合法，以前者应用最为广泛。此外也有采用γ－射线辐照引发固相聚合的报道。 B.丙烯酰胺水溶液聚合存在的问题：①聚合热为82.8 kJ/mol，相对来说放出的热量甚大，因此水溶液聚合法中如何及时导出聚合热成为生产中的重要技术问题之一。②是如何降低残余单体含量。因为丙烯酰胺单体毒性甚大，为了减少其危害性，特别是用于水质处理时对残余单体的含量要求低于0.1%。③是如何将聚合反应得到的高粘度流体或凝胶转变为固体物，即干燥脱水问题。④是如何自由控制产品分子量。 丙烯酰胺于25 o C, pH=1时链增长速率常数k p与链终止速率常数k t分别为（1.72±0.3）×104和（16.3±0.7）×106Lmol-1s-1，与动力学链长成正比的k p/k t1/2=4.2±0.2，此数值甚高，所以不存在链转移时，聚丙烯酰胺可获得平均分子量超过2
×107的产品。 丙烯酰胺在水溶液中进行自由基聚合时，可能产生交联生成不溶解的聚合物，当聚合反应温度过高时，此现象更为严重。理论解释认为歧化终止生成的聚合物端基具有双键，参与聚合反应或发生向聚合物进行链转移所致。此外引发剂过硫酸盐与聚丙烯酰胺加热时也会导致生成凝胶。 有人研究了工业产品聚丙烯酰胺的含氮量，发现含氮量低于理论值，认为这是由于分子内脱NH 3生成酰亚胺基团所致。 C C 22O O C C O O H NH 3 高纯度丙烯酰胺易聚合为超高分子量的聚丙烯酰胺，为了生产要求的分子量范围，须加有链转移剂，链转移常数如表所示。
聚丙烯酰胺合成技术与应用介绍 聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺(AM)均聚或1其他单体共聚而成的质量分数为50%以上的线型水溶性高分子化学品的总称。由十其结构单儿中含有酰胺基，易形成氢键，所以具有良好的水溶性，广泛应用于石油、金属及化学矿山开采、水处理、纺织、造纸等行业。PAM 系列产品可分为非离子型(NPAM)、阳离子型(CPAM)、阴离子型(APAM)和两性4大类。相对分子质量大小是PAM主要性能指标之一。 1 PAM的合成方法 PAM一般由自由基引发聚合合成，主要有本体法、水溶液法、乳液法和悬浮法等合成方法。根据聚合是否加入其他单体，又可分为均聚和共聚2种，PAM产品形态有水溶液、乳剂和粉剂等。 1. 1水溶液聚合法 水溶液聚合法是将单体AM和引发剂溶解在水中的聚合反应，是目前应用较广泛和成熟的技术。所得PAM产品有胶状和粉状2种，其胶体采用质量分数为8%-10%或20%-30% AM的水溶液在引发剂作用下直接聚合而得，产物经脱水干燥后可得粉状产品。产物相对分子质量为7万-700万。该法优点为安全、工艺设备简单、环境污染小，缺点是产物固含量低，仅为8%-15%，且易发生酰亚胺化反应，生成凝胶。 在PAM的水溶液聚合中，引发剂在很大程度上决定了聚合反应后得到产物的相对分子质量、产率，因而新型引发体系的开发是AM 水溶液聚合研究的关键。蔡开勇等人研究了过硫酸钾一胺体系、过硫
酸钾连二硫酸钠体系、有机过氧化物、浪酸盐或氯酸盐、金属离子等五类氧化还原引发体系对合成PAM相对分子质量的影响，发现过硫酸钾一连二硫酸钠体系是合成高相对分子质量PAM的有效引发体系。吴挡兰等人采用复合氧化还原引发体系，得到相对分子质量为3. 05 X 106的PAM。穆志坚采用过硫酸钾一氮三丙酰胺引发体系，在最佳土艺条件下，得到相对分子质量为6.2X105的PAM,转化率为98. 94%。张宝军等人开发出一种新型氧化还原引发体系，以AM和丙烯酸钠为单体，进行水溶液自由基共聚合反应，合成了相对分子质量高达1.8X107，过滤比为1. 24的超高相对分子质量PAM。 双官能度引发聚合是自由基聚合中一个很活跃的研究领域，它直接影响聚合速率和聚合物性能，包括端基性能、相对分子质量大小、结构等。Shah和8me、首次提出自由基“逐步聚合”概念，指出双官能度引发齐」能够用十自由基均聚制备超高相对分子质量聚合物。日木江畸厚等人使用双官能度过氧化物Luperox-2, 5-2, 5与NaHS03及Fev组成的氧化还原引发体系引发AM溶液聚合，制备了高相对分子质量的PAM}I-7。黄利铭等人以双官能度氧化还原引发体系为主，配合偶氮化合物引发剂组成新型复合引发体系，在低温下采用均相水溶液聚合法引发AM均聚，制备相对分子质量高达2 000万的PAM。 西南石油学院的胡星琪研究小组开发了一种新型的基十后过渡金属和业硫酸氢钠的AM水溶液聚合用引发体系，该体系的特点是不需要氮气保护，在常温不搅拌的情况下即可引发AM的水溶液聚合反应，日反应过程平稳可控，不易发生爆聚，可得到相对分子质量在
不同离子型聚丙烯酰胺的使用方法和用量 一、阴离子聚丙烯酰胺： 1、用于污水沉降中，建议配比浓度0.1%。 2、先将粉剂均匀地投撒在自来水中，加以40-60转/分的中速搅拌使高分子充分溶解于水，方可投加使用。 3、实验时，取100ml废水，加入10%聚合氯化铝溶液，并缓慢搅拌，用注射器缓慢滴加PAM 溶液，每次 0.5ml，根据生成的矾花大小及絮体紧密程度、上清液清澈度、沉降速度、投加量等来确定最合适的药剂。 4、适用于钢铁、化纤、印染、电镀、湿法冶金，也可用建筑胶水厂、涂料厂做增稠剂、造纸厂做分散剂等。吨废水添加干粉量为5-10g。 二、非离子聚丙烯酰胺 用于气浮工艺时，建议配比浓度0.1%，用法同阴离子，搅拌时间90分钟。 三、阳离子聚丙烯酰胺 1、用于污泥脱水时，建议配比浓度0.2%，搅拌时间50分钟投加使用。 2、实验时，取100ml废水，用注射器缓慢滴加PAM溶液，每次约0.5ml，根据生成的矾花大小及絮体紧密程度、上清液清澈度、沉降速度、投加量等来确定最合适的药剂。 3、适用于制药厂、皮革厂、印染污泥、化工污泥、造纸厂、污水处理厂等，吨废水添加干粉量为10-20g. 四、药剂用量计算 1.阴离子：配比浓度1/1000即：1吨水量加1kgPAM做小实验：如污水100ml里加1ml 药剂;1吨污水里加10g（L）药剂;1吨污水里加10gPAM. 2.阳离子：配比浓度2/1000即：1吨水里加2kgPAM;做小实验：如污泥100ml里 0.5mlL药剂;1吨污泥里加5kg药剂;1吨污泥里加10gpAM 五、影响气浮效果的因素 1、溶解情况如何？PAM 溶解时搅拌强度不宜过大，可以考虑延长搅拌时间来改善溶解情况 2、配制浓度问题。PAM配制浓度偏高时与待处理废水的混合可能会不够理想，可以考虑降低配制浓度，最低可调至0.05%，一般为0.05%-0.1%。由于低浓度时PAM 溶解较困难，可以先配制成一个较高浓度的溶液，然后由后稀释系统稀释至所需浓度。 3、PAC与PAM投加点间距，条件允许情况下间距尽可能远 4、PAM投加与混合。反应情况不理想时可以考虑两点投加，且两投加点之间要有一定的距离，第二个投加点离出水口不宜过远，以防止产生的絮团再次破碎。出水口前管道内应设置静态混合器，条件不足的话，弄个弯头也将就了 六、聚丙烯酰胺经验用量 中断废水回收、废浆污泥脱水阴离子、阳离子千分之三配每吨用3-5克；城市污水处理厂污泥脱水阳离子千分之五配每吨干污泥用4千克；钢厂循环水处理、污泥脱水阴离子1200万千分之五配每吨用5-7克；洗煤煤泥沉降、层渣沉降阴离子800-1200万千分之三配每吨用4克；盐水澄清去除钙、镁阴离子1800万千分之一配每吨用1-2克；电镀重金属、氢氧化物处理阴离子600-800万千分之一配每吨用1-2克；浮选助剂浮选前改进颗粒大小阴离子1000万千分之三配每吨用3-4克；肉
聚丙烯酰胺的生成及应用 摘要：综述了聚丙烯酰胺的物理性质、化学性质及使用特性，论述了聚丙烯酰胺的生成工艺流程，也介绍了聚丙烯酰胺在石油开采、矿冶、纺织、印染等行业中的应用。 关键字：聚丙烯酰胺性质工艺应用 一、概述 聚丙烯酰胺（PAM）是丙烯酰胺均聚物或其与其他单体共聚而得聚合物的统称，它是一类重要的水溶性高分子聚合物，具有特殊的物理化学性质，广泛应用于石油开采、造纸、水处理、纺织、医药、农业等行业，享有“百业助 剂”之称]1[。 二、聚丙烯酰胺的基本特性]2[ 2.1物理性质 聚丙烯酰胺（PAM）是一种线性型高分子聚合物，它能以任意比例溶于水，溶解不受温度影响，其水溶液为均一清澈的高粘度液体，属非危险品，无毒，无腐蚀性；几乎不溶于苯、乙醚、酯类、丙酮等一般有机溶剂。 2.2化学性质 聚丙烯酰胺（PAM）是由丙烯酰胺聚合而成，因此其分子的主链上带有大量侧基——酰胺基，酰胺基的化学活性很高，可以和多种化合物反应生成许多PAM的衍生物；酰胺基的一大独特之处还在于它能与多种特定的化合物形成很强的氢键。 2.3使用特性 基于聚丙烯酰胺（PAM）的物理性质及化学性质，使得聚丙烯酰胺（PAM）有如下使用特性： 絮凝性：PAM能使悬浮物质通过电中和，架桥吸附作用，起絮凝作用。
粘合性：通过机械的、物理的、化学的作用，起粘合作用。 降阻性：PAM 能有效地降低流体的磨擦阻力，水中加入微量PAM 就能降阻50-80% 增稠性：PAM 在中性和酸性条件下均有增稠作用，当PH 值在10℃以上PAM 易水解，呈半网状结构时增稠将更明显。 三、聚丙烯酰胺生成工艺原理 3.1工艺原理 聚丙烯酰胺五车间生产采用的是有大庆炼化公司研究院自主开发成功的均聚后水解工艺，共分溶解、聚合反应、预研磨造粒、水解、干燥、研磨筛分、包装等七个主要工序，采用丙烯酰胺（AM ）均聚成胶，经过造粒后加入粒碱进行后水解的核心工艺，螺杆式预研磨机对胶体进行预切割，有利于胶体的造粒，振动式流化床干燥器对产品进行两端干燥，可进一步提高产品的质量。而先造粒后干燥的工艺顺序，使粉尘的溢出降至最低限度。主要生产操作和工艺控制均由DCS 系统自动完成，不但降低了工人的劳动强度，而且产品质量指标控制平稳，分子量可调范围较大。本工艺中聚合工序和水解工序均发生化学反应，其他工序属物理加工过程。 3.1.1聚合反应基本原理 本工艺采用丙烯酰胺单体水溶液均聚聚合方法。丙烯酰胺单体溶液在催化剂的作用下，发生自由基聚合。在这种特定过程中，聚合反应分为链引发、链增长、链终止三个济源反应，同时伴有链转移反应。 链引发 首先是氧化还原反应体系吹滑稽释放自由基，诱发聚合反应。 2 2||||2| C O H ) (C n H H NH NH C O C C CH H n -=-=--→=—— 随着氧化还原反应放热，反应逐渐升温，当反应液温度达到40℃-50℃时，其中的偶氮类催化剂在热活化作用下分解释放自由基继续引发反应。 偶氮分解方程式： CN CN CN N C C H CH C N N C CH CH CH CH ↑+?-?→?--=--2||33||| |3333 2 链增长
聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺（AM）单体经自由基引发聚合而成的水溶性线性高分子聚合物。同时也是一种高分子水处理絮凝剂，由于可以吸附水中的悬浮颗粒，在颗粒之间起链接架桥作用，使细颗粒形成比较大的絮团，并加快沉淀的速度。因此，现应用广泛，那么具体用途有哪些呢? 1、作为絮凝剂，主要应用于工业上的固液分离过程，包括沉降、澄清、浓缩及污泥脱水等工艺，应用的主要行业有：城市污水处理、造纸工业、食品加工业、石化工业、冶金工业、选矿工业、染色工业和制糖工业及各种工业的废水处理。用在城市污水及肉类、禽类、食品加工废水处理过程中的污泥沉淀及污泥脱水上，通过其所含的正电荷基团对污泥中的负电荷有机胶体电性中和作用及高分子优异的架桥凝聚功能，促使胶体颗粒聚集成大块絮状物，从其悬浮液中分离出来。效果明显，投加量少。 2、在造纸工业中可用作纸张干强剂、助留剂、助滤剂，能极大的提高成纸质量，节约成本，提高造纸厂的生产能力。可直接与无机盐离子、纤维以及其它有机高分子发生静电桥梁作用以达到增强纸张的物理强度，减少纤维或填料的流失，加快滤水，起增强、助留、助滤作用，还可以用于白水的处理，同时，在脱
墨过程中能起明显的絮凝效果。 3、纤维泥浆(石棉-水泥制品)中可使成型的石棉-水泥制品排水性得到改善，使石棉板坯料的强度提高；在绝缘板中，可提高添加剂和纤维的结合能力。 4、在采矿、选煤行业中可作矿山废水、洗煤废水的澄清剂。 5、可用于染色废水、皮革废水、含油废水的处理，使之除浊、脱色，以达到排放标准。 6、在磷酸提纯中，有助于湿法磷酸工艺中石膏的分离。 7、用于以江河水源的自来水厂的水处理絮凝剂。 以上就是为大家整理有关聚丙烯酰胺用途的一些相关介绍，希望对大家进一步的了解有所帮助。
聚丙烯酰胺的使用方法 1.溶解方法使用前先将固体颗粒溶解成1‰---5‰浓度 的水溶液,以便迅速发挥效力.在加药时,应采取渐次性 家药方式,慢慢的投如水中,便之均匀的在水中分散,溶 解. 2.溶解液的添加通常是添加约0.5‰---1‰的水溶液,但在悬浊液的高浓度和高 粘度的场合,建议将水溶液进一步,稀释成为0.1‰,则将容易混合而发挥充分的效 果. 3.阳离子较阴离子分子量偏低因而粘度也较阴离子弱,故阳离子,非离子配比浓度标准要比 阴离子略高.(视情况而定,同样可以依据水浓度适当调整浓度浊度高,浓度低.浊度低可以以 适当增加浓度).建议浓度为5‰--1%. 注意事项: 1.配制聚丙烯酰胺水溶液时,应在搪瓷,镀锌,铝制或塑料桶内 进行,不可在铁容器内配制和贮存. 2.溶解时,应注意将产品均匀的慢慢地加入带搅拌和加 热措施的溶解器中,应避免结固,溶液在适宜温度下配 制,并应避免长时间过剧的机械剪切.建议搅拌器 60—200转/min,否则会导致聚合物降解,影响使用效果. 3.聚丙烯酰胺水溶液应做到现用现配,当溶解液长时间放置,其 性能将会视水质的情况而逐渐降低. 4.在对悬浊液添家絮凝剂水溶液之后,如果长时间激烈地进行搅拌的话,将会破 坏已经形成的絮凝物. 聚丙烯酰胺的应用领域配比浓度及用量资料来源：会议论文 应用领域用途聚合物类型.规格用量及配比浓度 熔炉炼铝.硫酸铝循环水，生产过程中去杂质阴离子1000万千分之五每吨用3－5克盐水澄清去除钙与镁阴离子800－1200万千分之一每吨用1－2克膨润土生产增加膨润的粘度阴离子1500－1800万千分之三每吨用2－3克混凝土减水剂阴离子500－800万 1.2%配每吨用1.2kg
聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺单体经自由基引发聚合而成的水溶性线性高分子聚合物。同时也是一种高分子水处理絮凝剂，由于可吸附水中的悬浮颗粒，在颗粒之间起链接架桥作用，使细颗粒形成比较大的絮团，并且加快了沉淀的速度。因此，现应用广泛，那么具体用途有哪些呢? 1、纺织印染行业 聚丙烯酰胺作为织物后处理的上浆剂、整理剂，可以生成柔顺、防皱、耐霉菌的保护层。利用它的吸湿性强的特点，能减少纺细纱时的断线率;也可以防止织物的静电和阻燃。用作印染助剂时，可使产品附着牢度增强、鲜艳度增高;也可以作为漂白的非硅高分子稳定剂;此外，还可以用于纺织印染污水的高效净化。 2、市政生活污水 在生活污水处理中，聚丙烯酰胺借着电性的中和及其本身所具有的吸附架桥作用，可促使悬浊粒子快速的凝集沉降达到分离，澄清的效果。现主要使用于污水处理厂的前段絮凝沉降和后段污泥脱水。 3、酒精行业
一般情况聚丙烯酰胺主要应用于后段污泥脱水过程，一般这种情况选择阳离子聚丙烯酰胺，选择何种离子度阳离子聚丙烯酰胺与生产酒精时采用何种原料?何种废水处理的工艺?以及污泥的PH值有关，具体情况一般建议做实验室烧杯实验选型。 4、电子、电镀行业 常用处理工艺在第一反应池中先将废水用硫酸调pH值至2～3，再加入还原剂，在下一个反应池中用NaOH或Ca(OH)2调pH值至7～8，生成Cr(OH)3沉淀，再加混凝剂，使Cr(OH)3沉淀除去。 5、炼钢厂 主要是以氧气顶吹转炉烟气净化废水，通常称为转炉除尘废水。炼钢厂的转炉除尘废水的治理应着重解决悬浮物的冶理、温度的平衡及水质稳定问题。悬浮物的混凝沉淀处理需去除大颗粒的悬浮杂质，然后再进入沉淀池。在沉淀池的明沟里投加PH调节剂，并投加聚丙烯酰胺，使在沉降池里实现悬浮物和成垢物的共同絮凝沉淀，最后，在沉淀池的出水中投加阻垢剂。
聚丙烯酰胺化学品使用说明书 产品名称:聚丙烯酰胺 产品用途:废水处理用絮凝剂 一、化学品 化学品商品名:聚丙烯酰胺或PAM 英文名:Polyacrylamide (PAM) 二、成分、组成信息 化学品名称:聚丙烯酰胺 相对分子量: 900万 离子性:阳离子 化学类别: 螯合剂型聚合物 粘度:(1.0%SOL)950mPa·S 外观与性状: 白色粒状固体，稀释后呈无色液体,无臭，水分(0.1%SOL):10%以下。pH值:6.0--7.0 三、危险性概述 危险性类别:无 侵入途径:无 健康危害:无资料 急性中毒:无 慢性影响:未发现。 环境危害:无 燃爆危险:本品易燃。 四、急救措施 皮肤接触:脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。 眼睛接触:提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。 食入:通过动物实验证明此产品食入后不会中毒 五、消防措施 危部分险特性:用水灭火时，颗粒遇水后变滑，避免人员滑倒摔伤
有害燃烧产物:无。 灭火方法:无火灾危险。 六、泄漏应急处理 应急处理:颗粒遇水后变滑，避免人员滑倒摔伤 七、操作处置与储存 操作注意事项:无特别要求 储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。 八、接触控制/个体防护 个人注意事项:无特别要求 工程控制:提供安全淋浴和洗眼设备。 眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。 身体防护:无特别要求。 手防护:用大量水冲洗洗 其它防护: 九、理化特性 颜色:白色粒状 气味:无味 十、稳定性和反应活性 稳定性:稳定 禁配物:产生放热反应的氧化物。 避免接触的条件: 聚合危害:不聚合 分解产物:热的腐烂物可能产生，氢化合物气体，氮氧化物，碳氧化合物等。十一、毒理学资料 急性毒性:无毒性 刺激性: 十二、生态学资料 生态毒性:无 生物降解性: 非生物降解性:
实验一聚丙烯酰胺的合成与水解 一、实验目的 1．熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺（PAM）的加聚反应。 2．熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。 二、实验原理 聚丙烯酰胺（PAM）可在过硫酸铵引发下由丙烯酰胺合成： 由于反应过程中无新的低分子物质析出，高分子的化学组成与反应物分子（单体）相同，所以这一合成反应属于加聚反应。 随着加聚反应的进行，分子链增长。当分子链增长到一定程度，既可通过分子间的相互纠缠形成网状结构，使溶液的粘度明显增加。 聚丙烯酰胺（PAM）可在碱溶液中水解，产生部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）： 随着水解反应的进行，有氨气放出并产生带负电的链节。由于带负电的链节互相排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象，因而对水的稠化能力增加。 聚丙烯酰胺（PAM）在油田中有许多用途。 三、仪器药品 酒精灯一套、烧杯、量筒、搅拌棒、台秤。 丙烯酰胺、过硫酸铵(10%)、氢氧化钠(10%)、PH试纸。 四、实验步骤 1．丙烯酰胺的加聚反应 ⑴用台秤称取100ml烧杯和搅拌棒的重量（W1），然后在烧杯中加入2g丙烯酰胺和18ml 水，搅拌溶解，配得10%的丙烯酰胺溶液。 ⑵在恒温水浴中，将10%的丙烯酰胺溶液加热至60℃，然后加入15滴10%过硫酸铵溶液，引发丙烯酰胺加聚。
⑶在加聚过程中，慢慢搅拌，注意观察溶液粘度的变化。 ⑷半小时后，停止加热，产物为聚丙烯酰胺。 2．聚丙烯酰胺的水解 ⑴称量制得的聚丙烯酰胺（W2），补加水，使聚丙烯酰胺溶液的浓度为5%。搅拌溶液，观察高分子的溶解情况。 ⑵加入4ml10%氢氧化钠溶液，放入沸水浴中升温至90℃以上进行水解。 ⑶在水解过程中，慢慢搅拌，注意观察溶液粘度的变化，并检查氨气的放出（用润湿的PH试纸）。 ⑷半小时后，将烧杯从沸水浴中取出，产物为部分水解聚丙烯酰胺。 ⑸称量产物重量（W3），补加水，制得5%的部分水解聚丙烯酰胺溶液，倒入回收瓶中。 五、数据记录及处理 1．记录并解释合成聚丙烯酰胺的各种现象。 2．记录并解释聚丙烯酰胺水解的各种现象。
水处理剂聚丙烯酰胺的应用 一、聚丙烯酰胺絮凝剂简介 高浊度水处理剂“聚丙烯酰胺絮凝剂（PAM）”又称“三号”絮凝剂，是由丙烯酰胺单体聚合而成的有机高分子聚合物，无色无味、无臭、易溶于水，没有腐蚀性。 聚丙烯酰胺在常温下比较稳定，高温、冰冻时易降解，并降低絮凝效果，故其贮存与配制投加时，温度应控制在2℃～55℃时，絮凝效果为佳，否则会降低使用效果。聚丙烯酰胺分子结构式中，丙烯酰胺单体分子量为71.08，故聚丙烯酰胺分子量一般为1.5～6×106。 聚丙烯酰胺产品按其纯度来分，有粉剂和胶体两种，粉剂产品为白色或微黄色颗粒或粉末，固含量一般在90%以上，胶体产品为无色或微黄色透胶体，固含量为8%～9%。聚丙烯酰胺产品按其离子型来分，有阳离子型、阴离子型和非离子型3种。阳离子型一般都含有微量毒性，不适宜在给排水工程中使用，所以我们接触到的水处理剂聚丙烯酰胺均属阴离子型或非离子型。 二、聚丙烯酰胺絮凝机理 聚丙烯酰胺具有极性酰胺基团，酰胺基团易于借氢键作用在泥沙颗粒表面吸附。另外，聚丙烯酰胺絮凝剂有很长的分子链，其长度有100 A°，但链的宽度只有1A°，很大数量级的长链在水中具有巨大的吸附表面积，其絮凝作用好，还可利用长链在絮凝颗粒之间架桥，形成大颗粒絮凝体，加速沉降。 水处理剂聚丙烯酰胺的絮凝机理有别于三氯化铁、硫酸铝、碱式氯化铝等混凝剂的电位凝聚概念，所以，聚丙烯酰胺不能称混凝剂，因其机量主要以吸附架桥为主，只能称絮凝剂。 聚丙烯酰胺在NaOH等碱类作用下，极易起水解反应，使部分聚丙烯酰胺生成聚丙烯酸钠，丙烯酸钠分子在水中不稳定，被离解成RCOO-Na+。因此，聚丙烯酰胺水解体是聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠的共聚物，由于RCOO-（羟基）的作用，使聚丙烯酰胺水解体成为阴离子型高分子絮凝剂，而非水解的聚丙烯酰胺絮凝剂为非离子型高分子絮凝剂。聚丙烯酰胺部分水解后，使其性能从非离子型转变为阴离子型，在RCCO-（羟基）基团的离子静电斥力作用下，使聚丙烯酰胺主链上呈卷曲状的分子链展开拉长，增加其吸附面积，提高架桥能力，所以部分水解体的聚丙烯酰胺
PAM与PAC使用说明书 一、混凝剂的作用及常用药剂 1.混凝剂的作用 废水中常常含有自然沉降法不能去除的细微悬浮物和胶体污染物，对于这类废水必须首先投加化学药剂来破坏胶体和细微悬浮物在水中形成的稳定分散系，使其聚集为具有明显沉淀性能的絮凝体，然后用重力法予以分离，这一过程包括凝聚和絮凝两步骤，二者总称为混凝。其中，凝聚是指使胶体、超胶体脱稳，凝聚为微絮体的过程，它包括胶体的脱稳，又包括颗粒的迁移和聚集；而絮凝则是微絮颗粒通过吸附、卷带和桥连而更大的絮凝体的过程，它只包括颗粒的迁移和聚集。 2.混凝剂的混凝机理 投加的药剂有无机多价金属盐类和有机高分子聚合物两大类。前者主要由铝盐和鉄盐，后者主要有聚丙烯酰胺及其变形物。我们常用的无机盐有聚合氯化铝和硫酸亚铁，有机类的是聚丙烯酰胺（PAM）。 铝、铁盐混凝剂的混凝机理十分复杂，简单地说，是它们一系列离解和水解产物对水中胶体及细微悬浮物所具有的压缩双电层、电性中和以及吸附桥连和卷带网捕作用的综合结果。 铝、铁盐混凝剂在水解过程中发挥以下三种作用：Al3+或Fe3+和低聚合度高电荷的多核络离子的脱稳凝聚作用；高聚合度络离子的桥连絮凝作用以及以氢氧化物沉淀形态存在时的网捕絮凝作用，以上三种作用有时可能同时存在，但在不同条件下可能以某一种为主。通常在PH偏低、胶体及细微悬浮物浓度高、投加量尚不足的反应初期，脱稳凝聚是主要形式；在PH
较高、污染物浓度低、投加量充分时，网捕作用是主要形式；而在pH和投加量适中时，桥连和絮凝成为主要形式。 聚合氯化铝（简称PAC），又称为碱式氯化铝或羟基氯化铝。通过它或它的水解产物使污水或污泥中的胶体快速形成沉淀，便于分离的大颗粒沉淀物。PAC的分子式为[AL2(OH)nCl6-n]m，其中，n为1-5的任何整数，m为聚合度，即链节的的数目，m的值不大于10。PAC的混凝效果与其中的OH 和AL的比值（n值大小）有密切关系，通常用碱化度表示，碱化度 B=[OH]/(3[AL])X100% 。B要求在40-60%，适宜的PH范围5-9 。 鉄盐混凝剂的水解过程及机理与铝盐类似。 聚丙烯酰胺（简称 PAM），俗称絮凝剂或凝聚剂，属于混凝剂。PAM的平均分子量从数千到数千万以上，沿键状分子有若干官能基团，在水中可大部分电离，属于高分子电解质。根据它可离解基团的特性分为阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、和非离子型聚丙烯酰胺。PAM外观为白色粉末，易溶于水，几乎不溶于苯，乙醚、酯类、丙酮等一般有机溶剂，聚丙烯酰胺水溶液几近是透明的粘稠液体，属非危险品，无毒、无腐蚀性，固体PAM有吸湿性，吸湿性随离子度的增加而增加，PAM热稳定性好；加热到100℃稳定性良好，但在150℃以上时易分解产中氮气，在分子间发生亚胺化作用而不溶于水，密度：1.302mg/l（23℃）。玻璃化温度153℃，PAM 在应力作用下表现出非牛顿流动性。 阳离子、阴离子的PAM分别适用于带阴、阳电荷的污水或污泥。生化法产生的活性污泥带有阴电荷，应该使用阳离子型的。阴离子PAM用于带有阳电荷污水或污泥，如处理钢铁厂、电镀厂、冶金、洗煤及除尘等污水
聚丙烯酰胺(PAM)生产工艺设计 石油工业是国民经济的支柱产业,石油是经济发展的重要保证之一。我国石油资源相对较少,三次采油是我国保障石油供应的重要措施。进行聚丙烯酰生产工艺设计的研究,目的是使我国聚丙烯酰胺生产工艺技术、产品质量、及生产规模均提升到一个较高水平,以满足三次采油对聚丙烯酰胺质和量的要求,避免引进产品带来的风险,保证三次采油技术的顺利实施最终以满足国民经济发展对石油供应的要求,并获得最大经济效益。与此同时,进行聚丙烯酰生产工艺设计的研究,可满足随着三次采油工艺技术的不断提高而对聚丙烯酰胺各项性能不断改进的要求。 PAM最有价值的性能是分子量很高,水溶性强,可以制作出亲水而水不溶性的凝胶,可以引进各种离子基团并调节分子量以得到特定的性能,对许多固体表面和溶解物质有良好的粘附力。由于这些性能,使得PAM被广泛应用于增稠、絮凝、稳定胶体、减阻、粘结,成膜、阻垢、凝胶及生物医学材料等许多方面。PAM的最大用途是在水处理、造纸、采油、冶矿等领域。 此外,聚丙烯酰胺在水处理行业具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。随着环境意识的不断加强,聚丙烯酰胺在城市污水处理方面的应用将会越来越受到重视。聚丙烯酰胺生产工艺技术的研究,也将对城市污水处理工艺技术的提高起到推动作用。 目前PAM生产的工艺路线一般从丙烯腈(AN)为原料开始,经AM装置生产出AM 水溶液,再以AM为原料在PAM装置生产出PAM产品。AM生产工艺主要有以骨架铜为主体的重金属类为催化剂的化学法和以生物酶为催化剂的生物法,其技术的关键在于催化剂,依催化剂的不同生产工艺有较大差异。PAM的生产工艺方法较多,依PAM产品性能要求不同及生产过程采用的引发剂不同,生产工艺方法有较大的差异,其中引发剂是技术关键,属各公司的技术秘密。对PAM生产工艺技术的研究主要体现在引发体系和与PAM生产相关的专用设备上。
聚丙烯酰胺的合成与水解 一、实验目的 1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应。 2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。 二、实验原理 聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成： 由于反应过程中无新的低分子物质产生，所以高分子的化学组成与起始单体相同，因此这一合成反应属于加聚反应。随着加聚反应的进行，分子链增长。当分子量增长到一定程度时，即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构，使溶液的粘度明显增加。 聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解，生成部分水解聚丙烯酰胺： 随着水解反应的进行，有氨放出并产生带负电的链节。由于带负电的链节相互排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象，因而对水的稠化能力增加。 聚丙烯酰胺在钻井和采油中有许多用途。 三、仪器和药品 1.仪器 恒温水浴，沸水浴，烧杯，量筒，搅拌棒，电子天平。 2.药品
丙烯酰胺（化学纯），过硫酸铵（分析纯），氢氧化钠（分析纯）。四、实验步骤 1．丙烯酰胺的加聚反应 （1）用台秤称取烧杯和搅拌棒的质量（后面计算用到这一质量）。然后在烧杯中加入2g 丙烯酰胺和18mL 水，配成10％的丙烯酰胺溶液。 （2）在恒温水浴中，将10％丙烯酰胺加热到60℃，然后加入15 滴10％过硫酸铵溶液，引发丙烯酰胺加聚。 （3）在加聚过程中，慢慢搅拌，注意观察溶液粘度的变化。 （4）半小时后，停止加热，产物为聚丙烯酰胺。 2.聚丙烯酰胺的水解 （1）称量制得的聚丙烯酰胺，计算要补充加多少水，可配成5％聚丙烯酰胺的溶液。 （2）在聚丙烯酰胺中加入所需补加的水，用搅拌棒搅拌，观察高分子的溶解情况。 （3）称取20g 5％聚丙烯酰胺溶液（剩下的留作比较用）加入2mL 10％氢氧化钠，放入沸水浴中，升温至9 0℃以上进行水解。 （4）在水解过程中，慢慢搅拌，观察粘度变化，并检查氨气的放出（用湿的广泛pH试纸）。 （5）半小时后，将烧杯从沸水浴中取出，产物为部分水解聚丙烯酰胺。 （6）称取产物质量，补加蒸发损失的水量，制得5％的部分水解聚丙烯酰胺。比较水解前后5％溶液的粘度。 （7）将制得的聚丙烯酰胺倒入回收瓶中。 五、数据处理 聚丙烯酰胺的合成与水解原始数据表
聚丙烯酰胺用途的广泛性做个详细的解说 聚丙烯酰胺运用的很广，而且对社会及各个行业都有一定的作用，但是医学美容方面还是停止使用聚丙烯酰胺了。以下来简单介绍下聚丙烯酰胺在平常时的作用。 聚丙烯酰胺化学物质可以应用到生活中的每个角落，对我们的生活也有很大的帮助，对周围的环境起到环保的作用。 主要用途：污泥脱水剂城市与工业污水常用活化污泥法处理，生化污泥常常是亲水性很强的胶体，有机含量高，极难脱水。用阳离子聚丙烯酰胺处理，用量少，脱水效率高，易于分离。造纸助剂在造纸行业中，可直接与无机盐离子、纤维以及其它有机高分子发生静电桥梁作用达到增强纸张的物理强度，减少纤维或填料的流失，加快滤水，起到增强、助留、助滤的作用，还可以用于白水处理，在脱墨过程中亦能起到明显的絮凝效果。 污水和有机废水处理本产品在酸性或碱性介质中均呈现阳电性，这样对污水中县浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀，澄清是极为有效的。如酒精厂废水，啤酒厂废水，味精厂废水，制糖厂废水，肉制品厂废水，饮料厂废水，纺织印染厂的废水等。用阳离子聚丙烯酰胺要比用阳离子聚丙烯酰胺，非离子聚丙酰胺或无机盐效果要高数倍或数十倍。因为这类废水普遍带有阴电荷。用于以江河作水源的自来水厂的处理絮凝剂用量少，效果好，成本低，特别是和无机絮凝剂复配使用效果更好。它将成为沿长江、黄河、淮河及其他河流流域的水厂的高效絮凝剂。 有听到这样一报道。满洲里海关旅检关员在公路口岸旅客进境大厅值岗期间发现一名中国籍旅客携带药品箱进境，通过仔细检查在箱内发现十个白色纸盒，纸盒内是小玻璃瓶盛装的透明胶状物体，共计180瓶。后经确认该箱药品为国内禁止销售和使用的聚丙烯酰胺水凝胶。 医用聚丙烯酰胺(PAM)是以丙烯酰胺(AM)为原料合成的，具有广泛用途的水溶性高分子，曾经广泛用于医学美容行业的人体软组织填充，后因数起整容医疗事故引发争端。2006年4月30日，国家食品药品监督管理局做出决定，全面停止生产、销售和使用聚丙烯酰胺水凝胶(注射用)。 所以聚丙烯酰胺的使用也不是每行每业都起到有效的作用的，对其用途还是有待于研究的。 本文由润启聚丙烯酰胺生产厂家https://www.doczj.com/doc/059398425.html,/https://www.doczj.com/doc/059398425.html,/
聚丙烯酰胺聚合工艺 （1）理论基础丙烯酰胺在自由基引发剂作用下经自由基聚合反应合成聚丙烯酰胺： C H O NH2 H2C 引发剂 CH2 H C C O NH2 n 丙烯酰胺在醇或吡啶溶液中，经强碱催化剂如烷氧钠的作用下，经阴离子聚合反应则生成聚β－丙酰胺。 C H O NH2 H2C 碱 阴离子聚合反应 CH2 CH2CONH n 工业生产中采用自由基聚合反应以生产聚丙烯酰胺，所用的自由基引发剂或引发剂来源种类甚多，包括过氧化物、过硫酸盐、氧化－还原体系、偶氮化合物、超声波、紫外线、离子气体、等离子体、高能辐射等。 工业生产中采用的聚合方法，主要是溶液聚合法和反相乳液聚合法，以前者应用最为广泛。此外也有采用γ－射线辐照引发固相聚合的报道。 丙烯酰胺水溶液聚合为聚丙烯酰胺水溶液时，聚合热为82.8 kJ/mol。相对来说放出的热量甚大，因此水溶液聚合法中如何及时导出聚合热成为生产中的重要技术问题之一。其次一个问题是如何降低残余单体含量。因为丙烯酰胺单体毒性甚大，为了减少其危害性，特别是用于水质处理时对残余单体的含量要求低于0.1%。第三个问题是如何将聚合反应得到的高粘度流体或凝胶转变为固体物，即干燥脱水问题。第四个问题是如何自由控制产品分子量。 丙烯酰胺于25 o C, pH=1时链增长速率常数k p与链终止速率常数k t分别为（1.72±0.3）×104和（16.3±0.7）×106Lmol-1s-1，与动力学链长成正比的k p/k t1/2=4.2±0.2，此数值甚高，所以不存在链转移时，聚丙烯酰胺可获得平均分子量超过2
×107的产品。 丙烯酰胺在水溶液中进行自由基聚合时，可能产生交联生成不溶解的聚合物，当聚合反应温度过高时，此现象更为严重。理论解释认为歧化终止生成的聚合物端基具有双键，参与聚合反应或发生向聚合物进行链转移所致。此外引发剂过硫酸盐与聚丙烯酰胺加热时也会导致生成凝胶。 有人研究了工业产品聚丙烯酰胺的含氮量，发现含氮量低于理论值，认为这是由于分子内脱NH 3生成酰亚胺基团所致。 C C 22O O C C O O H NH 3 高纯度丙烯酰胺易聚合为超高分子量的聚丙烯酰胺，为了生产要求的分子量范围，须加有链转移剂，链转移常数如表所示。
郑州聚丙烯酰胺 郑州聚丙烯酰胺简称PAM，亦称三好凝聚剂。为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的磨擦阻力，按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。 阴离子郑州聚丙烯酰胺概述
阴离子郑州聚丙烯酰胺是水溶性的高分子聚合物。由于其分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物。所以，它可加速悬浮液中粒子的沉降，有非常明显的加快溶液澄清，促进过滤等效果。主要用于各种工业废水的絮凝沉降，沉淀澄清处理，如钢铁厂废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理、污泥脱水等。还可用于饮用水澄清和净化处理。 阴离子郑州聚丙烯酰胺技术指标 ※外观：白色颗粒 ※固含量：≥88% ※分子量：600-1800万 ※荷密度：10-40（Mole %） 阴离子郑州聚丙烯酰胺产品特点 1、水溶性好，在冷水中也能完全溶解。 2、添加少量本阴离子郑州聚丙烯酰胺产品，即可受到极大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm（0.01~10g/m3），即可充分发挥作用。 3、同时使用阴离子
郑州聚丙烯酰胺产品和无机絮凝剂（聚合硫酸铁，聚合氯化铝，铁盐等），可显示出更大的效果。 阴离子郑州聚丙烯酰胺功能 阴离子郑州聚丙烯酰胺，由于它具有： 1、澄清净化作用； 2、沉降促进作用； 3、过滤促进作用； 4、增稠作用及其它作用。 在废液处理、污泥浓缩脱水、选矿、洗煤、造纸等方面，能够充分满足各种领域的要求。 阴离子郑州聚丙烯酰胺使用方法 1、使用时，配成0.1%浓度的水溶液，以使用中性不含盐类杂物的水为宜。 2、溶解时，将阴离子郑州聚丙烯酰胺产品均匀撒入搅拌的水中，搅速控制在100~300rpm。适当加温（< 60°C），可加速溶解。 3、调整被处理液的PH值，使阴离子郑州聚丙烯酰胺产品充分发挥作用（通过试验选择最佳PH值和本系列产品的用量。） 4、加入阴离子郑州聚丙烯酰胺产品溶液时，应加速与被处理液的混合，出现絮凝物后，减慢搅速，以利絮凝物增长和加速沉降。
（1）A原理：丙烯酰胺在自由基引发剂作用下经自由基聚合反应合成聚丙烯酰胺： C H O NH2 H2C 引发剂 CH2 H C C O NH2 n 丙烯酰胺在醇或吡啶溶液中，经强碱催化剂如烷氧钠的作用下，经阴离子聚合反应则生成聚β－丙酰胺。 C H O NH2 H2C 碱 阴离子聚合反应 CH2 CH2CONH n 工业生产中采用自由基聚合反应以生产聚丙烯酰胺，所用的自由基引发剂或引发剂来源种类甚多，包括过氧化物、过硫酸盐、氧化－还原体系、偶氮化合物、超声波、紫外线、离子气体、等离子体、高能辐射等。 工业生产中采用的聚合方法，主要是溶液聚合法和反相乳液聚合法，以前者应用最为广泛。此外也有采用γ－射线辐照引发固相聚合的报道。 B.丙烯酰胺水溶液聚合存在的问题：①聚合热为 kJ/mol，相对来说放出的热量甚大，因此水溶液聚合法中如何及时导出聚合热成为生产中的重要技术问题之一。②是如何降低残余单体含量。因为丙烯酰胺单体毒性甚大，为了减少其危害性，特别是用于水质处理时对残余单体的含量要求低于%。③是如何将聚合反应得到的高粘度流体或凝胶转变为固体物，即干燥脱水问题。④是如何自由控制产品分子量。 丙烯酰胺于25 o C, pH=1时链增长速率常数k p与链终止速率常数k t分别为（±）×104和（±）×106Lmol-1s-1，与动力学链长成正比的k p/k t1/2=±，此数值甚高，所以不存在链转移时，聚丙烯酰胺可获得平均分子量超过2×107的产品。 丙烯酰胺在水溶液中进行自由基聚合时，可能产生交联生成不溶解的聚合物，当
聚合反应温度过高时，此现象更为严重。理论解释认为歧化终止生成的聚合物端基具有双键，参与聚合反应或发生向聚合物进行链转移所致。此外引发剂过硫酸盐与聚丙烯酰胺加热时也会导致生成凝胶。 有人研究了工业产品聚丙烯酰胺的含氮量，发现含氮量低于理论值，认为这是由于分子内脱NH 3生成酰亚胺基团所致。 C C NH 2NH 2 O O C C O O H NH 3 高纯度丙烯酰胺易聚合为超高分子量的聚丙烯酰胺，为了生产要求的分子量范围，须加有链转移剂，链转移常数如表所示。 由上面的表可知低于50 o C 条件下，向聚合物和水的链转移常数非常小，而向引发剂链转移则比较明显，也易于向醇链转移，特别是向异丙醇链转移，因此工业