聚丙烯酰胺（PAM ）的合成和应用及其发展
（专业：环境科学 班级：101班 姓名：张亚峰 学号：101505019）
摘要：本文主要介绍聚丙烯酰胺（PAM ）的合成、应用及其发展。
关键词：PAM 合成 应用 发展
前言
随着上世纪工业的迅速发展，资源等人类赖以生存的物质基础被大幅度地不合理利用或破坏，某些稀有资源线已出现枯竭的局面。步入二十一新世纪，全球经济飞速发展，致使人类社会所面临的人口增长、环境污染、资源匮乏等全球性问题日益趋于明显和严峻，并引发和激化了诸多方面的矛盾和危机，为了缓解或者解决这些问题，人们把希望寄托于科技。
著有“百业助剂”之称的聚丙烯酰胺（Polyacrylamide, 简称PAM ）因其优良的性能和现阶段人们可以承受的经济水平，作为一类重要的具有多方面应用的絮凝剂、增稠剂、减阻剂、泥浆处理剂、表面活性剂、土壤改良剂、水土保湿剂、种子包衣剂、纸力增强剂等被广泛用于石油开采、水处理、纺织、造纸、选矿、医药、农业等行业。
本文首先介绍PAM 的合成，其次着重阐述PAM 在上述行业方面的应用和发展。
1 PAM 概述
聚丙烯酰胺是丙烯酰胺（AM ）均聚或与其它单体共聚而成的含量在50%以上的线型水溶性高分子化学品的总称。聚丙烯酰胺有粉末状、胶体状和乳液状三种产品，无色无味、无臭，外观呈白色或微黄色，易溶于水，几乎不溶于苯、乙醚、酯类、丙酮等一般有机溶剂，其水溶液接近透明的粘稠液体，无毒、无腐蚀性；固体PAM 具有吸湿性，热稳定性良好，但在120℃以上会分解产生NH 3、CO 、H 2 。由于单体丙烯酰胺 CH 2CHCONH 2 的化学性质非常活泼，因此可以在其双键及酰胺基处通过一系列的化学反应引入不同的官能基团，从而可以得到不同类型的聚丙烯酰胺。按其离子特性可分为阳离子型、阴离子型、非离子型、两性聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺的分子结构为： 结构式中的n 值为2×104～9×104，故聚丙烯酰胺
分子量一般为 1.5×106～
6×106，可分为低分子量、中分子量、高分子量和超高分子量聚丙烯酰胺。
2 PAM 的合成
目前，国内外合成聚丙烯酰胺的方法普遍一致，其基本原理都是基于丙烯酰胺在引发剂
CH 2
CH CONH 2n
的作用下，发生自由基聚合反应, 生成聚丙烯酰胺。聚合方法按单体在介质中的分散状态分类主要有溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合和本体聚合。按单体和聚合物的溶解状态分类可分为均相聚合和非均相聚合。其中，丙烯酰胺的自由基聚合主要分为均相水溶液聚合法、反相乳液聚合法、悬浮聚合法等。聚合过程中采用的引发剂主要是一些键能较低（通常为100～150kJ/mol ）、易分解的化学物质（常见的有、(NH 4)S 2O 8）），它们可以在一些物理因素的作用下化学键发生断裂，产生自由基，进而与丙烯酰胺单体进行共聚或均聚反应生成聚丙烯酰胺。后期还可通过聚丙烯酰胺中特殊的酰胺基所具有的化学性质进行改性，引进羧基等基团形成其它类型的聚丙烯酰胺。所涉及到的物理因素有各种辐射、光(可见光和紫外线)、超声波、磁。
2.1 合成机制
工业上最早采用并且沿用至今的生产方法是丙烯酰胺的溶液聚合法。溶液聚合是由单体、引发剂、溶剂组成的聚合体系。该法生产聚丙烯酰胺有较长的历史，由于其操作工艺简单，生产成本较低，操作安全方便，不必回收溶剂、环境污染少、且聚合物产率高、易获得高特性粘数聚合物等多重优点，迄今仍有不少生产厂家在沿用。下面以引发剂K 2S 2O 8为例，通过化学反应方程式说明聚丙烯酰胺的溶液聚合反应过程。
链引发阶段： K 2S 2O 4
2K ++2SO 42- SO 42-+CH 2CH CONH 2SO 42-CH 2CH CONH 2
链增长阶段： +CH 2CONH 2CH 22CONH 2
SO 42-n SO 42-CH 2CH CONH 2 链终止阶段：
SO 42-2CH 2CH CONH 2
CH 2CH CONH 2SO 42-CH CONH 2CH 2SO 42-
SO 42-CH 2CH CONH 2
2CH 3+CH CH 2SO 42-SO 42-
显然，聚丙烯酰胺的合成反应自由基反应。
由于聚丙烯酰胺生产过程中的聚合热难以散去，使体系温度升高，为了获得高分子量的产品，人们将适用于不同温度范围的引发剂复合使用，即所谓的复合引发。该体系既可降低聚合前期的引发温度，也可提高后期的聚合转化率。如：NaHSO 3、CH 3NaO 3S ?2H 2O 。
2.2 合成工艺流程
PAM 产品主要有水溶液胶体、粉末状和乳液三大剂型。但粉状PAM 产品因其使用、贮存和运输方便等原因，目前为国内外所普遍使用。其一般生产工艺流程可用下图表示：
3 PAM 的应用
3.1 阳离子型聚丙烯酰胺的应用 1．用于水处理：污泥脱水时，可根据污泥性质选用不用型号的阳离子型聚丙烯酰胺，它具有絮团大，不粘滤布，压滤时不散，泥饼较厚，脱水率高，泥饼含水率低等优点，处理效率很高；处理生活污水和有机废水，由于阳离子型聚丙烯酰胺在酸性或碱性介质中均呈正电性，而生活污水和有机废水通常呈负电性，因此用阳离子型聚丙烯酰胺要比用阴离子、非离子型聚丙烯酰胺效果高数倍甚至数十倍；在净化以江河水作水源的自来水时，用量少，效果好，成本低，特别是和无机絮凝剂共同使用效果更好，因此它将有望成为净化长江、黄河及其它流域的自来水厂的高效絮凝剂。
2．用于造纸业：造纸用其作为增强剂或助剂，以提高填料、颜料等存留率，降低原材料的流失和对环境的污染；同时，它还可以提高纸张的强度和抗撕性以及多孔性。
3．用于纺织业：可以使上浆剂、浆液性能稳定，降低，织物断头率低、改善织物布面光洁程度。
3.2 阴离子型聚丙烯酰胺的应用
1．工业废水处理：对于悬浮颗粒，粒径较大、浓度高的带正电粒子, pH 呈中性或碱性的污水，钢厂废水，电镀厂废水和冶金废水以及洗煤废水等污水的处理效果好。
2．饮用水处理：一般选用阴离子聚丙烯酰胺为宜。我国很多自来水厂的水源来自江河，
去氧的AM
PAM 3～5mm 的PAM 颗粒
粉末PAM 粉末状
PAM 产品
丙烯酰胺作絮凝剂以提高饮用水水质。
3．流失淀粉和蛋白的回收：现在很多淀粉厂的废水内含淀粉很多，投加阴离子聚丙烯酰胺，使淀粉微粒絮凝沉淀，然后将沉淀物经压滤变成饼状，可作饲料；阴离子聚丙烯酰胺还用于饲料蛋白的回收、质量稳定、性能好，回收的蛋白粉对鸡的成活率提高和增重、产蛋无不良影响。
4．造纸助剂：造纸行业中阴离子聚丙烯酰胺作烧碱液的澄清，纤维分散剂，可改善打浆度，填料助留剂，纸张增强剂，亦可用于提高滤水率和清水才回收。
在造纸前泵口式储浆池中加入微量阴离子聚丙烯酰胺可使水中填料与细小纤维在网上存留提高20～30%，每吨可节约纸浆20～30kg。
5．油田三次采油的驱油剂：阴离子聚丙烯酰胺可以调节注入水的流变性，增加驱动液的粘度，改善水驱波及效率，降低地层中水相渗透率，使水和油能匀速地向前流动。在石油开采方面主要用于油田的三次采油，相关数据表明：每注入一吨高分子聚丙烯酰胺产品，可多采原油100～150吨左右。
6．钻井泥浆材料：在油田的勘探开发及地质、水利、煤炭的勘探中，阴离子聚丙烯酰胺用作钻井泥浆材料的添加剂，可以增加钻头的使用寿命，提高钻速和进尺，减少换钻时的堵塞，防井塌效果明显。此外，它还可作油田的压裂液及调剖堵水的堵水剂。
3.3 非离子型聚丙烯酰胺的应用
1. 主要用作絮凝剂：由于其分子链中含有一定量的极性基团，可以吸附水中的悬浮颗粒，使原先分散的小颗粒间形成整体粒径较大的絮凝体，加快水中分散小颗粒的沉降速度，促进过滤等效果。广泛应用于化学工业废水、废液的处理和市政污水的处理，尤其当污（废）水呈酸性时，采用本产品更为适宜。与无机絮凝剂铁盐、铝盐配合使用效果更好。
2. 用于石油工业：用于采油、钻井过程中产生的泥浆的处理；同时，防止水窜、降低摩阻、提高采收率、促进三次采油。
3．用于纺织工业：在纺织化学上浆料时，非离子型聚丙烯酰胺可以增强物料的附着力，而且这种情况下纺织品也不会有静电作用，因此，它可以降低纺织品的断头率，提高上浆率，改善表面光洁程度。
4．用于造纸工业：一是提高填料、颜料等的存留率，以降低原材料的流失和对环境的污染；二是提高纸张的强度（包括干强度和湿强度）；三是提高纸张的抗撕性和多孔性，以改进视觉和印刷性能。主要用于牛皮纸、地图纸、广告纸和食品、茶叶包装纸。
3.4 两性聚丙烯酰胺的应用
两性聚丙烯酰胺分子内兼有阳离子和阴离子，它除了具备一般阴、阳离子絮凝剂的特点
外，而且使用pH范围广，表现了更优异的性能。
1. 金属离子吸附剂：两性高分子聚丙烯酰胺分子内的阴、阳离子基团能与金属离子发生螯合作用,而在等电点时又可将其释放出来,利用此性质可将金属离子分离回收。因此，它可以作为金属离子吸附剂来回收利用工业废水中的金属离子及筛选矿石中的金属。
2. 油田领域：两性聚丙烯酰胺可作为油田调剖堵水剂，与交联剂、稳定剂、促凝剂联合作用，生成具有重要聚合凝胶和树脂凝胶的高强凝剂胶堵水剂。它通过吸附、物理堵塞等作用堵塞地层孔隙和裂缝，调整比例，可控制凝胶时间，以适应不同地质清况。还可用作钻井液的增稠剂、泥浆的降粘剂、降滤失剂和驱油剂等。
3. 水处理方面：两性聚丙烯酰胺因其具有较高的滤水量，较底的滤饼含水率等优良性质，可用于污泥脱水和各种含油污水、有机污水、无机污水、复杂污水的处理。
4. 其他方面：两性聚丙烯酰胺也可应用于高吸水性树脂、皮革复鞣剂、表面活性剂和土壤改良等方面。
4PAM的发展与研发
4.1 我国PAM的发展状况
目前, 我国PAM的生产与国外先进水平相比，在专用性产品和各类不同基团共聚接枝改性衍生物的品种、数量和性能上有较大的差距, 在工业生产及科技水平总体上还比较落后，主要表现在:
1. 总体规模小，单机生产能力低
以美国、西欧、日本为主的工业发达国家同行业企业PAM生产能力达几万吨, 如美国赛特公司达5万吨。英国联合胶体公司为2.5万吨, 日本日东化学公司为2万吨。PAM生产规模为40000吨/年左右。而我国PAM的总生产能力仅1万吨左右。最大生产厂家的生产规模也只有500吨/年，且由多条生产线组成。
2. 技术水平低
具体表现在产品品种少、质量较低，国外先进PAM生产厂家有乳液、水溶液、悬浮液、粉状及珠状等多种形式的产品，产品分子量超过1800万,性能优越,而我国PAM工业化生产的产品主要是粉末状和胶体状。分子量一般在600万以下,个别达1000万以上的,其分子量分布范围较宽, 抗矿化度及耐温耐剪切能力低。
3. 技术经济指标落后
我国PAM生产的劳动生产率为0.5吨/人，每吨产品消耗电约1000～1500kW·h，而国外先进水平分别为660吨/人和500 kW·h。
总之, 正因为我国PAM 生产企业存在着多方面的问题, 产品剂型少,分子量不高,总体
水平低。因此迅速提高PAM 的生产,技术经济水平已成为时代发展的迫切需要。
4.2 PAM的发展前景
纵观PAM的发展历程和本文对其在生产实践中的应用，我们可以很明显的看出PAM几乎被广泛应用于工业各方面，而且随着经济迅速发展的推动和国内日益渐增消费需求的刺激，在未来的生产实践中仍然会扮演越来越重要甚至不可替代的作用。
据有关数据显示，2012年我国PAM的主要应用领域为石油开采、水处理、造纸、高吸水性树脂、冶金和洗煤等。其消费结构为：石油开采占81%、水处理占9%、造纸占5%、矿山占2%,其他占3%。不难看出石油开采是目前我国PAM最大的消费领域，其次是水处理领域，而我国城市污水处理率不足30%，工业水的重复利用率为60%，工业废水处理率为77%，与发达国家相比差距很大。因此，PAM作为絮凝剂在我国城市污水处理以及化工、冶金、造纸、印染、制糖、味精、煤炭、建材等行业的废水处理的用量将不断增加，在高吸水性树脂、水泥增强剂、粘合剂、皮革复鞣剂等领域也会不断增加。预计，2012—2018年，PAM 在石油开采、采矿、造纸及水处理四大应用的市场将以7.2%的年均增长率持续增长。
4.3PAM研发及应用的几点建议
1.大力开发高分子量，低残留、速溶的PAM产品，使其尽可能地实现多样化、无毒化。
2.应尽快提高生产规模，形成规模效应。
3.大力开发各种专用性强的产品，如适用于高温高矿化度油田以及三次采油技术。
4. 深入研究PAM的应用技术。
5结束语
通过对本课程的学习和写该论文过程中查阅相关资料，我深深意识到科学技术对生产实践，尤其是工业领域的重要性；可以说，科学技术才是一个国家硬实力的真正体现，在一定程度上，它的发展水平决定着一个国家的经济是否能走上良性、稳定、持久发展的道路。即使仅仅是科学上的一点突破，倘若能转换成社会需要的，并在现有经济条件下能为大众所接受的某种技术或产品，势必会促进国家的发展和强大。尽管我国是世界上PAM的消费大国，但限于现阶段的科学技术和生产水平，迄今为止，国内生产的PAM产品却不能满足特殊领域的要求和需求。因此，我国应加大在科技方面的投资，潜心自主创新、求真务实、实事求是地投入科学研究；同时，积极加强与发达国家的交流与合作，共同攻克科学难题，共同研发新技术，为国家的长期发展奠定坚实的基础。
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———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。
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。
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
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。
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。
聚丙烯酰胺凝胶电泳原理及方法 发布时间：11-06-01 来源：点击量：10032 字段选择：大中小聚丙烯酰胺凝胶电泳原理及方法 聚丙烯酰胺凝胶电泳是以聚丙烯酰胺凝胶作为支持介质的电泳方法。在这种支持介质上可根据被分离物质分子大小和分子电荷多少来分离。 聚丙烯酰胺凝胶有以下优点： ①聚丙烯酰胺凝胶是由丙烯酰胺和N，N'甲叉双丙烯酰胺聚合而成的大分子。凝胶有格子是带有酰胺侧链的碳-碳聚合物，没有或很少带有离子的侧基，因而电渗作用比较小，不易和样品相互作用。 ②由于聚丙烯酰胺凝胶是一种人工合成的物质，在聚合前可调节单体的浓度比，形成不同程度交链结构，其空隙度可在一个较广的范围内变化，可以根据要分离物质分子的大小，选择合适的凝胶成分，使之既有适宜的空隙度，又有比较好的机械性质。一般说来，含丙烯酰胺7-7.5%的凝胶，机械性能适用于分离分子量范围不1万至100 万物质，1万以下的蛋白质则采用含丙烯酰胺15-30%的凝胶，而分子量特别大的可采用含丙烯酰胺4%的凝胶，大孔胶易碎，小孔胶则难从管中取出，因此当丙烯酰胺的浓度增加时可以减少双含丙烯酰胺，以改进凝胶的机械性能。 ③在一定浓度范围聚丙烯酰胺对热稳定。凝胶无色透明，易观察，可用检测仪直接测定。 ④丙烯酰胺是比较纯的化合物，可以精制，减少污染。合成聚丙
的总克数称凝胶浓度，常用T%表达；凝胶溶液中交联剂占单体和交联体总量的百分数称为交联度，常用C%表示，可用下式计算： 公式 a：丙烯酰胺克数；b：甲撑双丙烯酰胺克数；m：缓冲液体积（毫升）凝胶浓度过高时，凝胶硬而脆，容易破碎；凝胶浓度太低时，凝胶稀软，不易操作。 交联度过高，胶不透明并缺乏弹性；交联度过低，凝胶呈糊状。聚丙烯酰胺凝胶具有较高的粘度，它不防止对流减低扩散的能力，而且因为它具有三度空间网状结构，某分子通过这种网孔的能力将取决于凝胶孔隙和分离物质颗粒的大小和形状，这是凝胶的分子筛作用。由于这种分子筛作用，这里的凝胶并不仅是单纯的支持物，因此，在电泳过程中除了注意电泳的基本原理以外，还必须注意与凝胶本身有关的各种性质（网孔的大小和形状等）。可通过下式计算来选择适当的凝胶网孔。 公式 式中：P为网孔平均直径，C为多聚体浓度，d为该多聚体分子直径（若不是卷曲的分子应为5A），K为常数，K值取决于涨胶的几何构型，假如多聚体的链是以近似于直角交联的，则约为1.5根据此式，我们可以通过多聚体浓度C近似地计算出网孔直径，例如已知多聚体浓度为5%，其网孔平均直径应为： 公式
（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
中国石油大学化学原理（Ⅱ）实验报告 实验日期：2013.04.17 成绩： 班级：石工111班学号：110姓名：教师：王增宝 同组者： 实验六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 恒温水浴锅，沸水浴，烧杯，量筒，搅拌棒，电子天平。 2．药品 丙烯酰胺（化学纯），10%过硫酸铵，10%氢氧化钠。 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。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80℃，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）10分钟后，停止加热，产物为聚丙烯酰胺。 2.聚丙烯酰胺的的水解 （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90℃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）20分钟后，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。
大学化学原理实验报告 实验日期：成绩： 班级：学号：姓名：教师： 同组者： 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. 仪器与药品 1．仪器 恒温水浴，沸水浴，烧杯，量筒，搅拌棒，台秤。 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90℃以上进行水解。 （4）在水解过程中，慢慢搅拌，观擦粘度变化，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 解释实验中观察到的各种现象。 现象解释：加热时，小分子的丙烯酰胺逐渐聚合成高分子聚丙烯酰胺，因此溶液就由低分子溶液变成高分子溶液，随着聚合物分子链的增长，高分子在溶液中相互纠缠，因此粘度增加；而加热水解时，产生的部分水解聚丙烯酰胺可以解离出带负电的链节，由于链节间的静电斥力，它们相互排斥，使部分水解聚丙烯
非离子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，将非离子聚丙烯酰胺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，使非离子聚丙烯酰胺充分发挥作用（通过试验选择最佳PH值和非离子聚丙烯酰胺的用量。） 4、加入非离子聚丙烯酰胺溶液时，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。 非离子聚丙烯酰胺应用领域： 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。 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。 有关非离子聚丙烯酰胺的分子量复配情况 1．使用前要通过实验确定其最佳用量，用量过低，不起作用，用量过高，反而起反作用。这是因为超过一定浓度，PAM不但不起絮凝作用，反而起分散稳定作用。 2．非离子型PAM作为高选择性的絮凝剂，用于使用膨润土的低固
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。 在AM制备方面，国外化学催化水合法已属成熟技术，生物催化水合法在日本已取得成功，并有大规模的工业应用。国内化学法则长期来无大的技术突破，引起关注的是用微生物法生产AM水溶液的研究取得了成功。该研究利用生物发酵方法培养出含腈水合酶的菌体，再将其菌体用海藻酸钠包埋作为催化剂使AN与水生成AM。据报道其产酶细胞最高活性达2924u/ml，平均酶活为2556u/ml, AN转化率为99.9%，其主要生产技术属国内领先且达到国际先进水平。 在国内微生物法AM技术研究取得成功后，利用其技术相继建设了四套规模在1000-2000t/a的中试装置，中试过程对其工艺技术进行了进一步研究完善。这些研究中包括与AM聚合工艺相配合的对AM纯度、杂质含量等进