第33卷第5期高校化学工程学报No.5 V ol.33 2019 年10月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Oct. 2019文章编号：1003-9015(2019)05-1025-12
阳离子聚丙烯酰胺P(DAC-AM)的合成研究进展
陈婷婷, 张跃军
(南京理工大学化工学院, 江苏南京 210094)
摘要：对聚(丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺)(P(DAC-AM))的合成方法及工艺研究进展进行了综述。首先，基
于阳离子单体的基本类型，给出了应用最广的几种季铵盐单体的分子结构特征及其聚合反应活性比较；针对用量最大
的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)单体及其共聚物P(DAC-AM)的结构与其应用性能的关系，指出了合成工艺可调控
其聚合物分子结构的原理和技术关键，以及由该类聚合物国内外产品的现状、存在的差距所体现的工艺研究缺陷。其
次，以P(DAC-AM)的特征黏度和单体转化率为评价指标，按聚合反应方式的分类，分析探讨了制备聚合物的水溶液、反相(微)乳液和分散聚合等聚合方式的研究进展；同步，按引发方式和引发剂的分类，分析探讨了自由基引发、光引发、热引发和超声引发方式下的过氧化物、偶氮和复合等引发剂引发聚合反应的研究进展。最后，对系列化窄分布聚合物
P(DAC-AM)合成工艺、原料纯度和产物中残余单体的控制等研究中的瓶颈问题及其研究前景进行了展望并给出了建议。
关键词：丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；丙烯酰胺；共聚物；聚合方式；引发剂；研究进展
中图分类号：TQ465.92 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-9015.2019.05.001 Research progress in the synthesis of cationic polyacrylamide P(DAC-AM)
CHEN Ting-ting, ZHANG Yue-jun
(School of Chemical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China)
Abstract: Research progress in the synthesis of poly(acryloyloxyethyltrimethyl ammonium chloride-co- acrylamide) P(DAC-AM) were reviewed. Molecular structure characteristics and polymerization reactivity of several most widely used quaternary ammonium monomers were compared based on cationic monomer types. The relationship between structure and performance of copolymer P(DAC-AM) from acryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride (DAC) was summarized, and the principles and key techniques in polymer synthesis for molecular structure adjustment to improve performance were discussed. Moreover, based on intrinsic viscosity and monomer conversation of P(DAC-AM), research progresses on aqueous polymerization, inverse emulsion polymerization and dispersion polymerization were summarized and discussed. Meanwhile, based on initiation methods and initiator types, free radical initiation using peroxide initiator, azo initiator and compound initiator, light initiation, thermal initiation and ultrasonic initiation were reviewed. Finally, existed problems, prospects and suggestions in the synthesis of P(DAC-AM) with narrow molecular weight distribution, raw material purity and residual monomer content control were summarized and future perspective was discussed.
Key words: acryloyloxyethyltrimethyl ammonium chloride; acrylamide; copolymer; polymerization method; initiator; research progress
1 前言
阳离子单体是指在结构中含有阳离子官能团的单体，其中水溶性阳离子单体通常有3大类：叔锍盐
收稿日期：2018-11-23；修订日期：2019-02-27。
基金项目：国家自然科学基金 (51503100，21377054)。
作者简介：陈婷婷(1990-)，女，江苏苏州人，南京理工大学博士生。通讯联系人：张跃军，E-mail：zhyuejun@https://www.doczj.com/doc/7b7550494.html,
开题报告 一、课题名称 聚丙烯酰胺的制备。 （一）主要原料极其规格 丙烯酰胺聚合级工业品 M E TA MS 工业级 （甲基氧代乙基二甲基氨甲基硫酸酯） （二）制法 丙烯酰胺与适宜的阳离子单体（如ME T AM S）在水-特丁基醇（TB A）中自由基催化下发生沉积共聚合反应而制得聚丙烯酰胺。 （三）流程说明 配制好的50%液态丙烯酰胺单体溶液，通过离子交换塔，除去聚合抑制剂铜离子后，间断的加入沉积共聚合反应器然后加入精致水、蜜白胺和循环的TB A溶剂，再加入液态缓冲剂氯化铵，用氮气吹扫，除去残余的氧后，再加入催化剂-活化剂溶液。在聚合反应器中进行绝热反应，温度为50~60度、反应时间5~6h 聚合物的收率是定量的。 产物为悬浮于水和TB A中的微粒。通过离心机分出水和TB A，再将粒料在干器中进行干燥包装出厂母液经精制循环使用。二、课题研究的目的和意义 设计一种聚丙烯酰胺的生产工艺流程，能用于中试生产，工业及民用水处理的需求。 聚丙烯酰胺再合成水溶性聚合物中是用途最广、用量最大的，自五十年代用于造纸工业作为添加剂，已有四十多年的历史。采用不同的聚合工艺，引入不同的官能团，可得到一系列具有不同分子量和不同电荷密度的产品，使其应用范围更加广泛，现已被称为标准的造纸助剂。据报道，美国1985年用于造纸作为助流助滤剂的PA M为8700吨，1985—1990年间增长6—10%。因此
研究和开发高质量的PA M具有一定的理论价值和实际意义。 本课题的目的是研制出一种固含量高、分子量高、溶解迅速、稳定好、单体残存量少的聚合物乳胶产品，要求其生产工艺简单，生产成本低的生产工艺流程。 三、课题研究的对象 聚丙烯酰胺产品规格：有聚丙烯酰胺粉剂、非离子型和阴离子型干粉、胶体等。 聚丙烯酰胺产品用途：用作油田泥浆处理剂、污水处理剂、纺织上浆、纸张补强剂、絮凝剂等，广泛应用于石油、冶金、纺织、食品等工业。 1、石油工业 聚丙烯酰胺虽然对水的表面张力降低很小，但分子中有活性基团，吸附于界面之后，能改变界面状态，多年来作为增稠剂、降失水剂、絮凝剂、分散剂、降阻剂、阻垢剂、流度控制剂用于石油工业，提高钻井流体流动性和石油采收率，并减少流体阻力。 作为泥浆性能调整剂，经常使用的是部分水解聚丙烯酰胺。其作用是调节钻井液的流变性，携带岩屑，润滑钻头，减少流体流失等。用PA M调节的钻井泥浆相对密度低，固体含量少，能减轻对油气层的压力和堵塞，容易发现油气层，并有利钻井。 此外，还可大大减少卡钻事故，减轻设备磨损，并能防止井漏和坍塌，使井径规则。在提高石油采收率的三次采油方法中，聚合物驱油技术占有重要地位 在油田生产过程中，由于地层的非均质性，常产生水浸问题，需要进行堵水。PAM类堵水剂的发展甚快，用量大，具有对油和水渗透能力的选择性。选择性堵水这一点是其他堵水剂所没有的。采用P AM还可调整地层内吸水剖面及封堵大管道，实践中已见到良好效果。 从70年代以来，国际上发展起来一种新型发醇产品—黄原胶，它是由甘蓝黑腐单细胞菌以碳水化合物为主要原料（如玉米、淀粉等），经生物工程的手段得到的一种高分子微生物聚合物。
阳离子聚丙烯酰胺 Ciba?ZETAG?8660絮凝剂是一种合成高分子量聚丙烯酰胺，外观为白色流动粉末，，能完全溶解于水中，形成高黏度溶液，只要低浓度就可以在某些使用中达到普通聚合物的效果。 ZETAG?8660阳电荷量中等。ZETAG?8660用于处理需要离心或带滤处理的有机工业污泥和城市污泥，亦用于活性污泥的浓缩处理，其有效PH值范围广。 ZETAG?8660采用25公斤净重塑料袋包装，每托盘有20包（500公斤）或36包（900公斤），亦有700-850公斤的大袋包装方式。我公司提供全面的技术服务及支援，包括对产品的选择、提出建议、帮助进行实验室实验和中试等。 Ciba?ZETAG?7650絮凝剂是一种超高分子量阳离子性聚丙烯酰胺，外观为自由流动的粉末，能完全溶解于水中，形成高黏度溶液。与其他常用的聚合物相比，在使用场合，这种高黏度溶液需要更大的稀释倍数和更加充分的搅拌混合。 ZETAG?7650的阳电荷量低到中等。ZETAG?7650专用于工业和城市生物污泥的离心处理，也适用于其他的浓缩和脱水过程，亦能有效用于辅助沉降过程，具有优异的脱水效果。ZETAG?7650最佳PH应用范围应为4-9，否则会影响产品效能。 ZETAG?7650采用25公斤净重塑料袋包装，每托盘有20包（500公斤）或36包（900公斤），亦有700-850公斤的大袋包装方式。 我公司提供全面的技术服务及支援，包括对产品的选择、提出建议、帮助进行实验室实验和中试等。Ciba?ZETAG?7652絮凝剂是一种超高分子量阳离子聚丙烯酰胺，外观为自由流动的粉末，能完全溶解于水中，形成高黏度溶液。与其他常用的聚合物相比，在使用场合，这种高黏度溶液需要更大的稀释倍数和更加充分的搅拌混合。 ZETAG?7652具有中等的阳电荷量。ZETAG?7652设计专为工业及城市污泥在进入离心机前的絮凝过程，具有优异的脱水效果，也适用于其他的浓缩和脱水过程，亦能有效用于辅助沉降过程。ZETAG?7652运用的PH值范围应为5-9，否则会影响产品效能。ZETAG?7652采用25公斤净重塑料袋包装，每托盘有20包（500公斤）或36包（900公斤），亦有700-850公斤的大袋包装方式。 我公司提供全面的技术服务及支援，包括对产品的选择、提出建议、帮助进行实验室实验和中试等。Ciba?ZETAG?7653絮凝剂是一种超高分子量阳离子聚丙烯酰胺，外观为自由流动的粉末，能完全溶解于水中，形成高黏度溶液。与其他常用的聚合物相比，在使用场合，这种高黏度溶液需要更大的稀释倍数和更加充分的搅拌混合。 ZETAG?7653具有中等至高的阳电荷量。ZETAG?7653专用于工业和城市有机类污泥离心机前的絮凝过程并且特别适用于生物物质含量高的污泥，具有优异的脱水效果，亦能有效用于辅助沉降过程。ZETAG?7653最佳PH值范围广。 ZETAG?7653采用25公斤净重塑料袋包装，每托盘有20包（500公斤）或36包（900公斤），亦有700-850公斤的大袋包装方式。 我公司提供全面的技术服务及支援，包括对产品的选择、提出建议、帮助进行实验室实验和中试等。Ciba?ZETAG?7651絮凝剂是一种超高分子量阳离子聚丙烯酰胺，外观为自由流动的粉末，能完全溶解于水中，形成高黏度溶液。与其他常用的聚合物相比，在使用场合，这种高黏度溶液需要更大的稀释倍数和更加充分的搅拌混合。 ZETAG?7651具有极高的阳电荷量。ZETAG?7651设计专为工业及城市污泥在进入离心机前的絮凝过程，特别适用于有机物含量高的污泥，具有优异的脱水效果，也适用于其他的浓缩和脱水过程，也能有效用于辅助沉降过程。ZETAG?7651运用的PH值范围很宽。 ZETAG?7651采用25公斤净重塑料袋包装，每托盘有20包（500公斤）或36包（900公斤），亦有700-850公斤的大袋包装方式。 我公司提供全面的技术服务及支援，包括对产品的选择、提出建议、帮助进行实验室实验和中试等。
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。
目录 设计任务书 2 第一章环境条件 4 第二章设计说明书 5 第三章污水厂工艺设计及计算 7 第一节格栅 7 第二节推流式曝气池 9 第三节沉淀池 11 第四节混凝絮凝池 14 第五节气浮池 15 第六节污泥浓缩池 17 第七节脱水机房 19 第八节其他 19 第四章水头损失 21 第五章总结与参考文献 22
设计任务书 1 设计任务： 某化工区2.5万m3/d污水处理厂设计 2 任务的提出及目的，要求： 2.1 任务的提出及目的： 随着经济飞速发展，人民生活水平的提高，对生态环境的要求日益提高，要求越来越多的污水处理后达标排放。在全国乃至世界范围内，正在兴建及待建的污水厂也日益增多。有学者曾根据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、小三种规模：日处理量大于10万m3为大型处理厂，1-10m3万为中型污水处理厂，小于1万m3的为小型污水处理厂。近年来，大型污水处理厂建设数量相对减少，而中小型污水厂则越来越多。如何搞好中、小型污水处理厂，特别是小型污水厂，是近几年许多专家和工程技术人员比较关注的问题。 根据所确定的工艺和计算结果，绘制污水处理厂总平面布置图，高程图，工艺流程图。 2.2 要求： 2.2.1 方案选择合理，确保污水经处理后的排放水质达到国家排放标准 2.2.2 所选厂址必须符合当地的规划要求，参数选取与计算准确 2.2.3 全图布置分区合理，功能明确；厂前区，污水处理区污泥处理区条块分割清楚。延流程方向依次布置处理构筑物，水流创通。厂前区布置在上风向并用绿化隔离带与生产区隔离，以尽量减少对厂前区的影响，改善厂前区的工作环境。 2.2.4 构筑物的布置应给厂区工艺管线和其他管线设有余地，一般情况下，构筑物外墙距道路边不小于6米。 2.2.5 厂区设置地坪标高尽量考虑土方平衡，减少工程造价，同时满足防洪排涝要求。 2.2.6 水力高程设计一般考虑一次提升，利用重力依次流经各个构筑物，配水管的设计需优化，以尽量减少水头损失，节约运行费用， 2.2.7 设计中应该避免磷的再次产生，一般不主张采用重力浓缩池，而是采用机械浓缩脱水的方式，随时将排出的污泥进行处理。 2.2.8 所选设备质优、可靠、易于操作。并且设计必须考虑到方便以后厂区的改造。 2.2.7 附有平面图，高程图各一份。 3 设计基础资料： 该区为A市重要的工业及化工区，化工业门类比较齐全，主要为石油化工类，并规模较大，具有的化工厂目前为十多家，每天排出生活污水量8000m3左右，工业废水量为18000m3，污水BOD、COD、SS、酸、碱、硫化物、石油、苯等浓度较高，若未经处理处理直接排海，将会对生态环境造成重大影响，根据化工区规划，必须建设一座污水处理厂。 3.1 水量 最大时水量：1042m3/h 总设计规模为25000m3/d。(远期设计规模为：100000 m3/d)
阳离子聚丙烯酰胺生产工艺 聚丙烯酰胺简称PAM、结构式为[-CH2-CH(CONH2]n-,分子量在400-2000 万之间。聚丙烯酰胺主要有两种商品形式,一种是外观为白色或略带黄色粉末状的,易溶于水,速度很慢,提高温度可以稍微促进溶解,但温度不得超过50℃,以防发生分子降解,难溶于有机溶剂。另一种是无色粘稠胶体,还有聚丙烯酰胺乳液(上海合成树脂研究所研制。中性,无毒。聚丙烯酰胺贮存于阴凉、通风、干燥的库房内,防潮、避光、防热.存放时间不宜过长。聚丙烯酰胺按结构分为阳离子型、阴离子型、两性离子和非离子型。 1.2 阳离子聚丙烯酰胺(CPAM 阳离子聚丙烯酰胺(CPAM是由一种阳离子单元和丙烯酰胺非离子单元构成的共聚物,其分子链上带有可以电离的正电荷基团(-CONH2,在水中可以电离成聚阳离子和小的阴离子,能与分散于溶液中的悬浮粒子吸附和架桥,有着极强的絮凝作用。阳离子聚丙烯酰胺被广泛用于水处理以及冶金、造纸、石油、化工、纺织、选矿等领域,用作增稠剂、絮凝剂、减阻剂,具有凝胶、沉降、补强等作用。CPAM 的分子量一般比NPAM 和APAM 低,特别适用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处理。 在阳离子聚丙烯酰胺的合成中较常用的阳离子单体有甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC、丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵(AMPTAC、甲基丙烯酸-2-(N,N-二甲氨基乙酯(DM、丙烯酸-2-(N,N-二甲氨基乙酯(DA等。其中以DMDAAC、DAC、DMC 较常用。(1DMDAAC 二甲基二烯丙基氯化铵,为高纯度、聚合级、季胺盐、高电荷密度的阳离子单体,含微量氯化钠和其他杂质(可控范围,分子式为C8H16NCl,分子量161.5。该分子结构中含有烯基双键,可以通过各种聚合反应,形成线性均聚物和各种共聚物。DMDAAC 作为阳离子单体通过均聚或共聚形成高分子。在水处理过程中可用于脱
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
现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤： 1.制浆的过程制浆为造纸的第一步，一般将木材转变成纸浆的方法有机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法等三种。 2.调制过程纸料的调制为造纸的另一重点，纸张完成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张保存期限的长短直接与它有关。 一般常见的调制过程大致可分为以下三步骤：a. 散浆b.打浆c.加胶与充填 3.抄造过程抄纸部门的主要工作为将稀的纸料，使其均匀的交织和脱水，再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别、包装，故一般常见之流程如下： a.纸料的筛选 b.网部 c.压榨部 d.压光 e.卷纸g.裁切、选别包装 打浆与配浆 经过蒸煮或机械磨解、洗涤、筛选和漂白以后的纸浆，还不能直接用来抄纸。因为纸浆中的纤维缺乏必要的柔曲性，纤维与纤维间的连接性能欠佳，如果用它抄纸，纸张会疏松、多孔、表面粗糙、强度低，不能满足使用的要求。打浆就是利用机械方法处理纸浆中的纤维使其帚化和适度切断，可增加纤维与纤维之间的氢键结合，更重要的是纤维在打浆时吸水润胀，使之具有较高的弹性和塑性，满足造纸机生产的要求，以使生产的纸张能达到预期的质量指标。
纸页抄造时，为了改善纸页的某些特性、满足造纸机抄造性能或节省优质纤维原料的需要，常常把两种或两种以上的纸浆以及抄造过程中产生的损纸调配起来使用的过程称为配浆。配浆或混合的方法有间歇式和连续式两种。 纸料的筛选与净化 为了提高生产出的纸品的质量、抄造效率以及成纸的使用和后加工性能，需要进一步（大家还记得在制浆的工艺流程中也有筛选和净化的工序吧）除去纸料中残余的杂质，在纸料上网前对其进行净化和筛选是最后一道的把关。纸料中的杂质主要分为纤维性杂质和非纤维性杂质两大类，非纤维性杂质可分为金属性杂质和非金属性杂质两类。纤维性杂质主要来自于损纸（所谓损纸，就是抄造过程中由于生产或质量原因而需要重新抄造不合格的半成品或成品纸）处理系统的碎片、浆团和其他杂质；金属性杂质则主要来源于设备管道的腐蚀磨耗和生产过程中混入的金属碎屑和微粒；非金属杂质主要生产过程中带来的沙粒、尘土和各种胶黏性物质（如粘结物、热熔物和胶料等）。 纸料的净化用的是涡旋除渣器，涡旋除渣器大部分结构形式为锥形除渣器，锥形除渣器又可分为重质（多用来除去密度比纤维重的杂质如沙粒、金属屑等）除渣器，轻质（多用来除去密度比纤维轻的杂质，如塑料片等）除渣器。其工作原理为：纸料从柱体上部以切线方向进入除渣器内旋着向下运动，杂质在离心力的作用下被抛向器壁，纸料向下旋至锥体下端后改变旋转方向良浆（也就是抛出杂质后的浆）
聚丙烯酰胺 1、定义 丙烯酰胺聚合物是丙烯酰胺的均聚物及其共聚物的统称。工业上凡是含有50%以上的丙烯酰胺（AM）单体结构单元的聚合物，都泛称聚丙烯酰胺。其他单体结构单元含量不足5%的通常都视为聚丙烯酰胺的均聚物。 聚丙烯酰胺，polyacrylamide（PAM），CAS RN：[9003-05-8]，结构式为： n是聚合度。n的范围很宽，数量级为102~105，相应的相对分子质量由几千到上千万。 分子量是PAM的最重要参数。按其值得大小有低分子量（<100×104）、中等分子量（100×104~1000×104）、高分子量（1000×104~1500×104）和超高分子量（>1700×104）四种。不同分子量范围的PAM有不同的应用性质和用途。 2、分类 聚丙烯酰胺按在水溶液中的电离性可分为非离子型、阴离子型、阳离子型、两性型。 非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）的分子链上不带可电离基团，在水中不电离；阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）的分子链上带有可电离的负电荷基团，在水中可电离成聚阴离子和小的阳离子；阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）的分子链上带有可电离的正电荷基团，在水中可电离成聚阳离子和小的阴离子；两性的聚丙烯酰胺（AmPAM或ZPAM）的分子链上则同时带有可电离的负电荷基团和正电荷基团，在水中能电离成聚阴离子和聚阳离子，ZPAM的电性依溶液体系的PH值和何种类型的电荷基团多寡而定。 PAM的电性称谓和所带的电荷基团解离后的电性称谓相同。 按照聚合物分子链的几何形状可把PAM分为线型、支化型和交联型。PAM分子链的形状一般是线型结构。但是在丙烯酰胺自由基聚合反应的过程中会发生链转移反应。
聚丙烯酰胺增干强剂生产操作流程 一：中间体的制备（工厂） Ⅰ、原料配比（按1000kg）： 1. 氯化苄：265kg 2. DM：337kg 3. 去离子水：390kg（先150kg，后240kg） 4.对羟基苯甲醚：3kg Ⅱ、生产工艺： 1. 把氯化苄吸入氯化苄备用。 2. 在反应釜中泵入150kg去离子水及DM密封搅拌。 3. 调整釜内料液温度为25℃（温度计显示），开始滴加氯化苄， 当料液温度上升为30℃时，用冷冻机冷水开始降温，滴加速 度根据料液温度上升速度而定，滴定过程中保持料液温度在 34℃左右。 4. 滴定时间为4h，然后继续保温34～35℃反应2h。 5.保温完毕取样测PH值应为7.5～8.5之间。 6. 加水240kg，对羟基苯甲醚3kg，降温至25℃以下，取样化验，合格放料。 Not：DM不得超过设定量；氯化苄剧毒，注意防护。 二：增干强剂的制备（实验室方法） Ⅰ、原料配比（按2000kg）： 1.中间体59.4kg 2.丙烯酰胺（AM）315kg（先180kg，后135kg） 3.衣康酸25.2kg 4.甲基丙烯磺酸钠（SMAS） 5.4kg 5.乙二胺四乙酸二钠（EDTA）0.27kg 6.甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）9kg 7.N、N-二甲基丙烯酰胺5.4kg 8.水1530kg（先900kg，第二步450kg，最后180kg） 9.过硫酸铵（APS） 1.8kg 10.甲基丙烯酸二甲氨乙酯（DM）36kg Ⅱ、生产工艺： 1.在三口烧瓶中加入：59.4kg的中间体、180kg的AM、25.2kg 的衣康酸、5.4kg的SMAS、0.27kg的EDTA、9kg的DMC、5.4kg 的N、N-二甲基丙烯酰胺、900kg的水，搅拌均匀，调解pH=3，加入1.8kg的过硫酸铵。80℃反应。
阳离子聚丙烯酰胺使用注意事项： 1、絮团的大小：絮团太小会影响排水的速度，絮团太大会使絮团约束较多水而降低泥饼干度。经过选择聚丙烯酰胺的分子量能够调整絮团的大小。 2、污泥特性。第一点理解污泥的来源，特性以及成分，所占比重。依据性质的不同，污泥可分为有机和无机污泥两种。阳离子聚丙烯酰胺用于处置有机污泥，相对的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂用于无机污泥，碱性很强时用阳离子聚丙烯酰胺，而酸性很强时不宜用阴离子聚丙烯酰胺，固含量高时污泥通常聚丙烯酰胺的用量也大。 3、絮团强度：絮团在剪切作用下应坚持稳定而不破碎。进步聚丙烯酰胺分子量或者选择适宜的分子构造有助于进步絮团稳定性。 4、聚丙烯酰胺的离子度：针对脱水的污泥，可用不同离子度的絮凝剂经过先做小试停止挑选，选出最佳适宜的聚丙烯酰胺，这样即能够获得最佳絮凝剂效果，又可使加药量最少，节约本钱。 5、聚丙烯酰胺的溶解：溶解良好才干发充沛发挥絮凝作用。有时需求加快溶解速度，这时可思索进步聚丙烯酰胺溶液的浓度。 任何絮凝剂 絮凝剂 理论基础是;“聚并”理论，絮凝剂主要是带有正电（负)性的基团中和一些水中带有负(正）电性难于分离的一些粒子或者叫颗粒，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒，集中，并通过物理或者化学方法分离出来。 一般为达到这种目的而使用的药剂，称之为絮凝剂。 主要分为两大类别：铁制剂系列和铝制剂系列，当然也包括其丛生的高聚物系列。絮凝剂有不少品种，其共通特点是能够将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块。絮凝剂简述如下： 无机絮凝剂 1.1 无机絮凝剂的分类和性质 无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两大类；铝盐以硫酸铝、氯化铝为主，铁盐以硫酸铁、氯化铁为主。后来在传统的铝盐和铁盐的基础上发展合成出聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等新型的水处理剂，它的出现不仅降低了处理成本，而且提高了功效。这类絮凝剂中存在多羟基络离子，以OH-为架桥形成多核络离子，从而变成了巨大的无机高分子化合物，相对分子质量高达1×105。无机聚合物絮凝剂之所以比其他无机絮凝剂能力高、絮凝效果好，其根本原因就在于它能提供大量的如上所述的络合离子，能够强烈吸附胶体微粒，通过粘附、架桥和交联作用，从而促使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了Zeta电位，使胶体粒子由原来的相斥变成相吸，破坏了胶团的稳定性，促使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，而且沉淀的表面积可达(200-1000)m2/g，极具吸附能力。也就是说，聚合物既有吸附脱稳作用，又可发挥黏附、桥联以及卷扫絮凝作
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。
阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）生产工艺报告 报告人：宋金凤、刘鹏飞 所学专业：化学工程与工艺 指导教师：吴燕副教授 天津科技大学 二〇一〇年六月
目录 1前言 (1) 1.1聚丙烯酰胺概述 (1) 1.2阳离子聚丙烯酰胺(CPAM) (1) 1.3阳离子聚丙烯酰胺发展史、现状及趋势 (2) 2原料 (3) 2.1原料简介 (3) 2.2主要价格及供应 (5) 2.3AM的精制 (5) 3CPAM生产工艺 3.1PAM自由基聚合机理 (6) 3.2CPAM的制备方法 (6) 3.3水溶液制备CPA (7) 3.4常见CPAM制备举例 (7) 3.5国内普遍技术及其存在的问题 (9) 3.6未来CPAM的发展方向 (9) 4生产设备 (10) 5其他事项 (11) 参考文献 (13) 致谢 (14)
1前言 1.1聚丙烯酰胺概述 聚丙烯酰胺简称PAM、结构式为[－CH2－CH(CONH2)]n－，分子量在400-2000万之间。聚丙烯酰胺主要有两种商品形式，一种是外观为白色或略带黄色粉末状的，易溶于水，速度很慢，提高温度可以稍微促进溶解，但温度不得超过50℃，以防发生分子降解，难溶于有机溶剂。另一种是无色粘稠胶体，还有聚丙烯酰胺乳液(上海合成树脂研究所研制)。中性，无毒。聚丙烯酰胺贮存于阴凉、通风、干燥的库房内，防潮、避光、防热．存放时间不宜过长。聚丙烯酰胺按结构分为阳离子型、阴离子型、两性离子和非离子型。 我国已是全球最大的PAM生产国，销售量占全球销售量的40%。从2006年开始销售量就是美国销售量的2倍,是日本的4倍多,占世界销售量的1/3强。表1、表2分别为2006年全球PAM2006年销售量及中国PAM2008年销售量和销售额与全球的比较。 PAM的今后市场用途主要为采油、水处理、造纸、选矿。由于这些市场仍有很大的发展空间，因此，PAM产量预计将仍以10%以上的年增长速度发展。 表1全球PAM2006年销售量 美国西欧日本中国其他全球销售量/万吨15.513.48.631.317.986.7 全球份额/%17.915.410.036.120.6100 表2中国PAM2008年销售量和销售额 中国全球中国占全球比例/%销售量/万吨40.398.640.0 销售额/亿元76.123931.8 1.2阳离子聚丙烯酰胺(CPAM) 阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）是由一种阳离子单元和丙烯酰胺非离子单元构
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
聚丙烯酰胺在水处理中的应用 我国是一个水资源相当贫乏的地区，平均年水资源总量2.8万亿立方米，但人均占有量只有2710立方米，因而在我国，聚丙烯酰胺在对水处理方面的应用更具有特别重要的意义。 聚丙烯酰胺介绍： 聚丙烯酰胺是一种线型水溶性高分子，是水溶性高分子中应用最为广泛的品种。聚丙烯酰胺和它的衍生物可以用作有效的絮凝剂、增稠剂、减阻剂等，普遍应用于水处理、造纸、石油、煤炭、地质、建筑等工业部门。由于PAM分子量高（103 ~ 107），水溶性好，可调节分子量并可以引进各种离子基团以得到特定的性能。其高分子量时是重要的絮凝剂，因此被广泛应用于污水及饮用水的处理中。 聚丙烯酰胺用于污泥脱水流程图： 聚丙烯酰胺存在形式及应用： 因为聚丙烯酰胺是效能最高的高分子有机合成絮凝剂，所以它是我国目前使
用最多的絮凝剂。聚丙烯酰胺主要以两种形式存在：一种是粉状，一种是胶体。胶体不易于运输，使用也不方便，常用的是粉状产品。PAM又有阳离子、阴离子及非离子，适用于不同用途和不同的絮凝对象。PAM及其衍生物的分子链上带有大量的酰胺基或其他带电基团，具有良好的水溶性、优良的絮凝性能和吸附性能，在水处理工业中作为絮凝剂、助凝剂已被广泛应用于饮用水、工业废水的处理和污泥的处置。 PAM与传统无机絮凝剂比较 （1）品种多，规格全，能满足各种不同条件； （2）用量小，效率高，处理能力强，生成泥渣少，后处理简单。 （3）PAM与无机絮凝剂联用有时能取得很好的效果。 PAM在水处理中的主要作用 （1）减少絮凝剂用量。在达到同等水质的前提下，PAM与其他无机絮凝剂配合使用，可大大降低絮凝剂的使用量。 （2）改善水质。在饮用水处理和工业废水处理中，PAM与无机絮凝剂配合使用，可以明显改善出水水质。 （3）提高絮体强度和沉降速率。PAM形成絮体强度高，沉降性能好，从而提高固液分离速率，有利于污泥脱水。 （4）循环冷却系统的防腐与防垢。PAM可大大降低无机絮凝剂的用量，从而避免无机物质在设备表面的沉积，减缓设备的腐蚀与结垢。 影响混凝的主要因素： 混凝表示整个凝聚和絮凝过程。“凝聚”是指胶体的脱稳阶段，而“絮凝”是指胶体脱稳后结成大颗粒絮体的阶段。水处理中的混凝现象比较复杂，不同
第33卷第5期高校化学工程学报No.5 V ol.33 2019 年10月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Oct. 2019文章编号：1003-9015(2019)05-1025-12 阳离子聚丙烯酰胺P(DAC-AM)的合成研究进展 陈婷婷, 张跃军 (南京理工大学化工学院, 江苏南京 210094) 摘要：对聚(丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺)(P(DAC-AM))的合成方法及工艺研究进展进行了综述。首先，基 于阳离子单体的基本类型，给出了应用最广的几种季铵盐单体的分子结构特征及其聚合反应活性比较；针对用量最大 的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)单体及其共聚物P(DAC-AM)的结构与其应用性能的关系，指出了合成工艺可调控 其聚合物分子结构的原理和技术关键，以及由该类聚合物国内外产品的现状、存在的差距所体现的工艺研究缺陷。其 次，以P(DAC-AM)的特征黏度和单体转化率为评价指标，按聚合反应方式的分类，分析探讨了制备聚合物的水溶液、反相(微)乳液和分散聚合等聚合方式的研究进展；同步，按引发方式和引发剂的分类，分析探讨了自由基引发、光引发、热引发和超声引发方式下的过氧化物、偶氮和复合等引发剂引发聚合反应的研究进展。最后，对系列化窄分布聚合物 P(DAC-AM)合成工艺、原料纯度和产物中残余单体的控制等研究中的瓶颈问题及其研究前景进行了展望并给出了建议。 关键词：丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；丙烯酰胺；共聚物；聚合方式；引发剂；研究进展 中图分类号：TQ465.92 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-9015.2019.05.001 Research progress in the synthesis of cationic polyacrylamide P(DAC-AM) CHEN Ting-ting, ZHANG Yue-jun (School of Chemical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China) Abstract: Research progress in the synthesis of poly(acryloyloxyethyltrimethyl ammonium chloride-co- acrylamide) P(DAC-AM) were reviewed. Molecular structure characteristics and polymerization reactivity of several most widely used quaternary ammonium monomers were compared based on cationic monomer types. The relationship between structure and performance of copolymer P(DAC-AM) from acryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride (DAC) was summarized, and the principles and key techniques in polymer synthesis for molecular structure adjustment to improve performance were discussed. Moreover, based on intrinsic viscosity and monomer conversation of P(DAC-AM), research progresses on aqueous polymerization, inverse emulsion polymerization and dispersion polymerization were summarized and discussed. Meanwhile, based on initiation methods and initiator types, free radical initiation using peroxide initiator, azo initiator and compound initiator, light initiation, thermal initiation and ultrasonic initiation were reviewed. Finally, existed problems, prospects and suggestions in the synthesis of P(DAC-AM) with narrow molecular weight distribution, raw material purity and residual monomer content control were summarized and future perspective was discussed. Key words: acryloyloxyethyltrimethyl ammonium chloride; acrylamide; copolymer; polymerization method; initiator; research progress 1 前言 阳离子单体是指在结构中含有阳离子官能团的单体，其中水溶性阳离子单体通常有3大类：叔锍盐 收稿日期：2018-11-23；修订日期：2019-02-27。 基金项目：国家自然科学基金 (51503100，21377054)。 作者简介：陈婷婷(1990-)，女，江苏苏州人，南京理工大学博士生。通讯联系人：张跃军，E-mail：zhyuejun@https://www.doczj.com/doc/7b7550494.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。