聚丙稀酰胺溶液混配方式与降解率关系研究

综 述油气田环境保护第18卷·第2期 ·41·聚丙烯酰胺降解的研究进展张学佳1 纪 巍2 康志军1王 建1 于家涛3 侯宝元3 韩会君3（1.大庆石化公司炼油厂；2.大庆石化工程有限公司；3.大庆石化公司化工一厂）摘 要 聚丙烯酰胺(PAM)的降解一直是人们研究的重点。

文章综述了PAM的主要降解方式，包括化学降解、热降解、机械降解和生物降解，分析了PAM各种降解的可行性及降解产物，并探讨了丙烯酰胺在环境中的降解情况，为以后PAM的扩大应用及其污染治理提供了充分的参考和依据。

关键词 聚丙烯酰胺 降解 丙烯酰胺0 引 言PAM(聚丙烯酰胺，Polyacrylamide，简称PAM)是一类重要的水溶性高分子聚合物，是由丙烯酰胺均聚或与其它单体共聚而成，含50％以上的线性及水溶性高分子化学产品的总称。

源于分子结构上的特性，PAM具有特殊的物理化学性质，广泛应用于石油开采、污水处理、造纸、矿产、医药、农业、纺织等行业，享有“百业助剂”之称。

但在生产、使用过程中，PAM难免会发生一系列的降解，对其性能产生影响，社会各界对其极为关注。

PAM的降解是指PAM在化学、物理及生物因素的作用下，分解成小分子或简单分子，甚至分解为CO2、H2O及硝酸盐。

在自然条件下，PAM会发生缓慢的物理降解(热、机械)、化学降解(水解、氧化以及催化氧化)和生物降解，最终生成各种低聚物以及具有神经毒性的剧毒丙烯酰胺单体(AM)，对人体造成了极大的间接或直接危害。

有关PAM降解的一些特例在相关文献中均有不同程度的提及，但将其进行系统归纳和研究目前还很少见。

全面了解PAM的降解，对PAM的扩大应用和环境治理等方面具有重要的理论意义。

1 PAM降解方式1.1 化学降解化学降解是指聚合物溶液短期或长期与一些物质(如氧气)接触，该物质破坏聚合物分子结构的过程。

根据降解机理的不同，化学降解主要有氧化降解和光降解。

1.1.1 氧化降解PAM的氧化降解主要为自由基传递反应。

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洗煤煤泥沉降.层渣沉降阴离子800-1200万千分之三每吨用4克氰化工艺采金阴离子1000-1500万千分之三每吨用3－4克温发生产磷酸生产工艺提纯阴离子800-1200万千分之一每吨用5克电镀重金属.氢氧化物处理非离子600－800万千分之一配比每吨用1－2克浮选助剂浮选前改进颗粒大小阴离子1000万千分之三配比每吨用3－4克钢厂循环水处理.污泥脱水阴离子1200万阳离子千分之五配比每吨用5－7克肉类加工污水处理阴离子1500万阳离子千分之三配每吨用3－4汽车工业污水处理阴离子1200－1500万千分之四配每吨用4－5克桥梁钻孔调浆阴离子1200－1500万千分之五配每吨用1.2kg 制药生产工艺发酵阳离子千分之二配每吨用2－3克味精厂.啤酒厂层渣.废水处理阴离子.阳离子千分之二配每吨用2－3克造纸纸浆助流.助滤.中断废水回水.废浆污泥脱水阴离子.阳离子千分之三配每吨用3－5克制糖糖水提纯阴离子1500万千分之二配每吨用2－3克制革废水处理阴离子1200万千分之四配每吨用2－4克钛白粉工艺提纯阴离子.非离子千分之二配每吨用2－3克石油开采钻井调浆.三次采油阴离子300－2000万涂料增稠剂阴离子.非离子千分之三城市污水处理厂污泥脱水阳离子千分之三配每吨干污泥用4kg聚丙烯酰胺产品之前,应先进行小型试验,以便确定最佳用量和使用条件,用做絮凝剂时,一般用量在0.1-0.5PPM。

4黑龙江石油化工1998年均聚后水解合成超高分子量聚丙烯酰胺水解条件的研究匡洞庭刘立新郭淑玲(大庆石油学院石油化工系,安达151400)(大庆石油管理局油田化工总厂,大庆163000)摘要采用新型复配引发体系,以均聚后水解方式进行丙烯酰胺单体聚合,合成了油田驱油剂用超高分子量聚丙烯酰胺,其分子量高达2500万,水解度20%~30%可调,过滤比<1.3。

研究了水解剂、水解温度、水解时间和助溶剂等因素对聚丙烯酰胺分子量的影响,得到了最佳的水解工艺参数。

关键词丙烯酰胺均聚聚丙烯酰胺后水解收稿日期:1998-11-16。

1前言聚丙烯酰胺是一种线形水溶性聚合物,广泛应用于钻井、采油、堵水、调剖、酸化、压裂、水处理等领域。

聚丙烯酰胺生产工艺通常分为均聚和共聚法两种。

共聚法无后水解工序,生产周期短,但对单体丙烯酰胺、丙烯酸及杂质含量等要求较高。

与共聚法相比,均聚法的工业生产比较成熟。

均聚法分为均聚共水解和均聚后水解两种。

二者相比,虽然均聚后水解多一道后水解工序,但聚合反应的起始反应温度低,且不加碱,避免了一些杂质的带入,易得到高分子量产品。

目前,国内大多数厂家采用这一工艺。

但因其分子量低,过滤比高等因素,难以用于油田驱油剂中。

为攻克此难题,利用均聚后水解工艺的优点,用自行研制的新型复配引发体系,通过对水解条件的优化,合成了适于油田驱油剂用的超高分子量聚丙烯酰胺[1]。

2试验部分2.1原料丙烯酰胺,大庆石油管理局油田化工总厂;氢氧化钠,分析纯;碳酸钠,分析纯;引发剂、助溶剂自配。

2.2主要仪器设备pH -H J90B 型pH 计;乌氏粘度计;FA1104型电子天平。

2.3反应过程将定量的丙烯酰胺及去离子水(总量400g )经20%氢氧化钠调整p H 值后加入到反应器中,冷却到一定温度,同时通氮气40m in,加入引发剂进行聚合反应。

反应后取出切割造粒,加入适量的水解剂在一定温度下水解,得到质量分数为5%~8%的聚丙烯酰胺溶胶产品。

关于聚丙烯酰胺的化学降解的知识介绍摘要:原油采出液中含有一定浓度和较大相对分子质量的聚丙烯酰胺(HPAM),使溶液的粘度增加,而聚丙烯酰胺在原油中的滞留必将影响石油加工产品的质量。

通过选定几种降解剂,由实验来考察其浓度、溶液p H值、反应温度、反应时间等因素对聚丙烯酰胺降解的影响。

结果表明,对于给定的降解剂,溶液p H值、反应温度、反应时间均影响HPAM的降解效果。

总体上,低溶液p H值、高反应温度对H PAM降解反应有利,一定长的反应时间可以使HPAM的降解程度增加。

关键词:聚丙烯酰胺;化学降解;氧化降解;实验1　实验采用美国产H PAM,分子量为1016万,配制H PAM水溶液,实验中所用的H PAM水溶液除特殊说明外,浓度均为1500pp m(1pp m= 10-6),其α值为610。

实验条件:反应温度45℃,转子转速为27r/min,剪切速率为14518s-1。

H PAM的化学降解性质体现在粘度损失上,用RV-2型旋转粘度计测定粘度。

因仪器读数α值与溶液粘度成线性关系,为了方便起见,实验中没有把α值换算成粘度值,而直接用α值来表示粘度的变化情况。

2　实验结果分析与讨论S2O82-+Fe2+为氧化-还原引发体系。

氧化-还原引发体系的优点是反应活化能较低,可在较低温度下引发降解,并有较快的降解速率。

S2O82-+Fe2+引发体系为水溶性的,S2O82-单独热分解时的活化能为140kJ/mol,与Fe2+组成氧化-还原引发体系后,活化能降为50k J/mol,可在5℃下引发降解。

实验结果表明,S2O82-+Fe2+降解体系是比Fe2+和S2O82-更为理想的降解剂,其作用效果要比Fe2+和S2O82-单独存在时好得多。

作为HPAM 的理想降解剂,该降解体系具有如下优点:①降解速度快,绝大部分的降解反应都发生在反应开始的短时间内;②HPAM的降解程度高;③降解反应受反应条件(如溶液p H值、反应温度)限制小。

第28卷第11期2008年11月环　境　科　学　学　报　Acta Scientiae Circu m stantiaeVol .28,No .11Nov .,2008基金项目:国家重大基础研究前期研究项目(No .2005CCA06200);黑龙江省教育厅科学技术研究(重大)项目(No .10551Z0002);黑龙江省自然科学基金项目(No .E200523)Supported by the Pr ophase Pr oject of Nati onal Maj or Funda mental Research (No .2005CCA06200),the Heil ongjiang educati on depart m ent Fund f or Scientific Research (No .10551Z0002)and the Heil ongjiang Natural Science Foundati on (No .E200523)作者简介:刘永建(1955—),男,教授(博士),E 2mail:lyj@dqp i .net;3通讯作者(责任作者)B i ography:L I U Yongjian (1955—),male,p r ofess or (ph .D.),E 2mail:lyj@dqp i .net;3Correspond i n g author刘永建,郝春雷,胡绍斌,等.2008.一株聚丙烯酰胺降解菌的降解性能和机理[J ].环境科学学报,28(11):2221-2227L iu Y J,Hao C L,Hu S B,et al .2008.Degradati on characteristics and mechanis m of a polyacryla m ide 2degrading bacteria strain [J ].Acta Scientiae Circum stantiae,28(11):2221-2227一株聚丙烯酰胺降解菌的降解性能和机理刘永建3,郝春雷,胡绍斌,赵法军,闻守斌,王大威大庆石油学院石油工程学院,大庆163318收稿日期:2007211220 修回日期:2008205210 录用日期:2008207231摘要:从大庆油田筛选到一株聚丙烯酰胺降解菌,经16Sr DNA 序列分析鉴定其为褐栗芽孢杆菌(B acillus badius ),命名为JHW 21.将降解菌扩培后,接种至以聚合物为唯一有机营养源的培养基,在41℃、pH =7.2条件下培养7d,聚合物粘度较无菌对照降低48.5%.在培养基中分别添加少量FeS O 4和MnS O 4、酵母粉、葡萄糖后,聚合物粘度较对照降低了57.4%、72.5%、86.2%.降解菌在同时添加了FeS O 4、MnS O 4和葡萄糖的聚合物培养基中培养7d 后,聚合物降粘率达到91.4%,相对分子量由106～107降至103～106,且聚合物质量减少约8%.降解菌能够利用分泌到培养液中的胞外酶水解聚合物的酰胺基团,使其变为羧酸;同时,降解菌在生长过程中还会释放非蛋白还原性物质,它们同胞外酶共同作用使碳链断裂.关键词:聚丙烯酰胺;降解;微生物;胞外酶;还原性物质文章编号:025322468(2008)1122221207 中图分类号:X171 文献标识码:AD egrada ti on character isti cs and m echan is m of a polyacryl a m i de 2degrad i n gbacter i a stra i n L IU Yongjian 3,HAO Chunlei,HU Shaobin,ZHAO Fajun,W EN Shoubin,WANG Da weiPetr oleum Engineering I nsistitute,Daqing Petr oleum I nsistitute,Daqing 163318Rece i ved 20Nove mber 2007; rece i ved in revised f or m 10May 2008; accepted 31July 2008Abstract:A polyacryla m ide 2degrading bacterial strain was is olated fr om the Daqing oilfield,and na med JHW 21.Thr ough 16Sr DNA analysis,it was identified as bel onging t o Bacillus badius .I n the laborat ory,after cultivati on,JH W 21was inoculated in the culture medium with the polyacryla m ide as the s ole organic carbon s ource .After 7d cultivati on at 41℃and pH 7.2,the viscosity of the polyacryla m ide declined 48.5%in comparis on with the contr ol without JHW 21.W hen FeS O 4+MnS O 4,yeast extract and glucose are added t o the above culture medium,the viscosity decreased 57.4%,72.5%,8612%res pectively .After JHW 21was gr own f or 7days in the culture medium with FeS O 4,MnS O 4and glucose,the viscosity reducti on rate of the poly mer reached 91.4%,and the relative molecular weight of the poly mer decreased fr om 106～107t o 103～106,while the quality of poly mer reduced about 8%.An extracellular enzy me secreted by JH W 21hydr olyzed the acida m ide radical of the poly mer and turned it int o carboxylic acid .Meanwhile,during the p r ocess of rep r oducti on,JHW 21released non 2p r otein reducing substances which cooperated with the extracellular enzy me in breaking down the carbon chains .Keywords:polyacryla m ide;decomposing;m icr obe;extracellular enzy me;reducing substances1　引言(I ntr oducti on )近年来,我国东部大多数油田尤其是大庆油田基本上都已进入高含水期,聚合物驱替等三次采油技术已得到广泛应用.但是,聚合物的残留、污染问题也随之而来.不但产出水中的聚合物会污染环境,危害人的健康,而且聚驱后还有部分聚合物被吸附和滞留在岩石孔隙上,限制了后续驱油剂的作环 境 科 学 学 报28卷用效果.聚合物驱油田产出水中不但含有大量的驱油用聚合物,而且还常常含有很多剩余原油以及地层矿物和乳化剂等,成份复杂,难以处理.我国油田使用的驱油聚合物基本上均为聚丙烯酰胺(P AM, polyacryla m ide)或部分水解聚丙烯酰胺(HP AM, hydr olyzed polyacryla m ide),它粘度大而且难以降解,很难找到能有效清除的方法.目前很多研究结果表明,微生物能降解驱油用P AM.Kay2Shoe make等(1998)研究了农业土壤中固氮菌等微生物对P AM 的降解作用,结果表明,有些细菌能产生酰胺酶破坏聚合物的C—N键,利用氨基氮为其所需氮源. Grula等(1981)发现,P AM能明显激发几种土壤假单胞杆菌的生长,它们能以P AM为唯一碳源进行生长繁殖;使用以14C标记的P AM为唯一碳源培养假单胞杆菌P.aeruyinosa时,检测到培养基中的放射性碳有0.2%进入了细菌细胞膜.Junzo和Eshwan 等发现,P AM经臭氧或紫外光处理后,其生物降解性得到提高(Junz o et al.,1978;El2Ma mouni et a l., 2002).孙晓君等(2005)发现,聚合物废水厂的活性污泥在经过一个月的驯化后能在有氧条件下明显降低废水中聚合物的粘度和含量,试验后污泥中的优势菌为假单胞杆菌.韩昌福等(2006)发现,黄孢原毛平革菌(真菌)能明显降解P AM,并且降解能力同其产生的锰过氧化物酶活性大致成正比.目前,国内进行的油田聚合物微生物降解研究取得了一定成效,但仍有不足.在微生物降解机理方面,普遍认为微生物能产生酰胺酶水解P AM中的酰胺基,不过是否存在其它降解机理还不清楚;关于培养条件对降解菌生理特性和胞外酶活性影响的研究也不完善.对于聚合物测定方法,目前的研究多数是通过使用淀粉-碘化镉法测定聚合物含量,或直接测定聚合物溶液粘度等性质的变化来表征降解性能;但是,当聚合物水解度发生明显变化时,实验结果就不能反映聚合物含量,聚合物的粘度、水解度等性质也很容易受聚合物溶液中的盐含量和pH值等因素影响,导致结果失真.本研究中拟从大庆油田筛选油田聚合物降解菌,对其降解聚合物的生理特性进行检测,并研究各有机、无机营养物质对降解菌生长和降解活性的影响,初步确定该菌降解聚合物的机理.旨在找到一种利用微生物高效降解聚合物的方法,解决聚驱后油藏出现的问题,并提供理论基础.2　试验方法(Experi m ental methods)2.1　降解菌筛选2.1.1　降解菌来源和实验材料及培养基降解菌:筛选自大庆油田含HP AM的产出液.HP AM:水解度为24.4%～25.7%,固含量为89%～90.2%,由大庆油田助剂厂生产.液体聚合物培养基(g・L-1):HP AM1,NaCl 015,(NH4)2S O40.1,MgS O40.025,Na NO30.2, NaH2P O40.5,K2HP O41.0;pH=7.2～7.4.聚合物平板培养基:在上述液体聚合物培养基中加入2%的琼脂.牛肉膏蛋白胴培养基(g・L-1):牛肉膏5,蛋白胴10,NaCl5;pH=7.2～7.4.2.1.2　降解菌分离及鉴定　将适量产出液或污水接种于液体聚合物培养基中,置于45℃、(80～100)r・m in-1的摇床中培养7～14d,每天取样,对培养液进行分析并涂聚合物平板,分离降解菌.提取细菌总DNA,以通用引物对16Sr DNA进行PCR扩增,测序;通过同源性比对鉴定降解菌的种属(Sant oni et al1,2006).以细菌基因组DNA为模板PCR扩增16S r DNA,扩增引物采用细菌通用引物B14926(5’2 CCGG ATCCAG AGTTTG ATCCTGGT CAG AACG AACG2 CT23’)和B14927(5’2CGGG ATCCT ACG CCT ACC2 TTGTT ACG ACTT CACCC23’)(上海生工生物技术有限公司合成).PCR反应体系选用20μL反应体系: PCR缓冲液(含MgCl220mmol・L-1)2μL,Taq DNA 聚合酶0.2μL,10μmol・L-1引物各1μL,DNA模板1μL,去离子水13.8μL.PCR扩增条件:94℃预变性10m in;94℃变性45s,55℃退火60s,72℃延伸70s,共30个循环;72℃延伸10m in.扩增的PCR产物连接到载体P MD18-T(T AK ARA)上,转化E.coli DH5α.提取有16S r DNA插入的质粒并测序,序列测定由北京三博远志公司完成.2.2　降解菌降解聚合物性能指标的检测2.2.1　细菌降解聚合物实验过程　将降解菌接种于牛肉膏蛋白胴培养基培养48h后,在4000 r・m in-1条件下离心30m in,弃上清,用pH=7.2磷酸缓冲液稀释沉淀菌体制成菌液.以5%比例将菌液接种至灭菌后的液体聚合物培养基,有氧条件下培养7d.然后将聚合物提纯以除去金属离子等杂质的影响,测定聚合物的各种指标.222211期刘永建等:一株聚丙烯酰胺降解菌的降解性能和机理2.2.2　聚合物的提纯和含量测定　向聚合物培养液中加入无水乙醇,除去上清无机盐溶液.将所得粘稠物用三氯甲烷抽提至抽提液无色,剩余聚合物真空干燥至恒重,即得粗品.将粗品放入适量去离子水中浸泡24h,倾滤,除去不溶物.真空干燥至恒重,称重测定其质量,以蒸馏水稀释至实验前浓度.2.2.3　聚合物粘度的测定和降粘率的计算　聚合物溶液粘度按照G B12005.121989中的一点法测定:反应前后聚合物粘度的差值同反应前聚合物粘度的比值,即菌种的降粘率.2.2.4　聚合物侧链基团结构的检测和相对分子量的测定　以D2O为溶剂溶解提纯后的聚合物,用核磁共振C132NMR 测定各侧链基团的数量百分数.以十八角度激光光散射仪测定、计算聚合物的重均相对分子量及其分布.2.3　降解菌各产物降解能力的测定将降解菌接种至100mL牛肉膏蛋白胴培养基,培养48h后分作A、B2份,制备下列降解菌产物.①活菌对照:菌液A保留作为对照;②胞外蛋白产物:菌液B经4000r・m in-1离心30m in除去菌体.离心液加硫酸铵使其饱和度为10%,离心(12000 r・m in-1)分离沉淀蛋白.然后向离心液继续加入硫酸铵使其饱和度达到20%,分离蛋白,直至硫酸铵饱和度为100%.收集10%～100%共10个硫酸铵梯度的全部盐析产物,为胞外蛋白产物;③胞内蛋白:离心所获菌体以磷酸缓冲液冲洗后经超声破碎,12000r・m in-1离心下10m in除去细胞碎片后制得胞内蛋白;④胞外非蛋白产物:以考马斯亮蓝法测定盐析除蛋白后的离心液在595n m下的吸光度,以未接菌牛肉膏蛋白胴培养基为对照,比较二者的OD595.如对离心液样品任意3次测量的OD595同对照相比均无显著差异,则可基本认为样品中不含大分子蛋白,此样品为胞外非蛋白产物.将各类组分加入聚合物无机盐溶液(或将聚合物加入菌液、离心液),使溶液最终体积均为50mL. 45℃下反应48h后,测定聚合物的平均相对分子量以及侧链基团的变化,以判断各组分降解活性.3　实验结果(Experi m ent results)3.1　降解菌的筛选及其基本情况经过筛选,得到一株降解活性较强的菌株,命名为JH W21.通过PCR扩增后,得到了16Sr DNA全长序列,同Gene Bank中数据进行比较,发现该菌株与栗褐芽孢杆菌(B acillus ad ius)同源性为99.4%.该菌细胞呈直杆状、常以成对或短链排列,具圆端,单个细胞为(0.7～0.8)μm×(2～4)μm.细胞具有鞭毛,能运动,芽孢椭圆,中生,每个细胞产一个芽孢(见图1).菌落湿润,浅栗褐色,不透明,菌落表面光滑,无可溶性色素产生.革兰氏染色阳性, v2p反应阴性,吲哚反应阴性,属于兼性厌氧细菌.图1　JH W21的电子显微镜照片(×13000)Fig.1　Electr on m icr oscope phot o of JHW21(×13000)图2　温度和pH对降解菌降粘率的影响Fig.2　Effect of te mperature and pH on rate of viscosity reducti on 3.2　温度和pH对降解菌性能的影响实验测定了33℃～49℃和pH=6.4～8.0时的降粘率.由图2所示结果可知,在37℃～49℃时降解菌降粘能力较强,41℃时最大,达到48.5%.降解菌降粘能力在低于41℃时下降趋势明显,明显大于41℃以上时.这同一般的酶促反应规律有一定差距,3222环 境 科 学 学 报28卷主要原因是起降解作用的物质以及作用机制不止一种,而且可能有生物酶以外的物质参与反应.此外,降解菌的最适降解pH 为7.2左右,而且在pH =6.4～8.0之间基本仍能保持较高的降粘能力.3.3　降解菌降解能力和浓度的变化将降解菌接入聚合物培养基培养7d,测定降解菌浓度和聚合物降粘率变化曲线.由图3可见,在反应前2d 内降解菌浓度基本没有变化,表明其处于延滞期.而后进入指数生长期,到第5天达到稳定期;在此期间菌浓由0.5×108个・mL -1升至0.8×108个・mL -1.聚合物降粘率的变化也基本符合该规律,只是延滞期相对不明显.由于聚合物难以为微生物利用,故降解菌生长速度缓慢,但至少降解菌可将聚合物作为其生长的唯一有机营养源.图3　降解菌浓度和降粘率的变化曲线Fig .3　M icr obial concentrati on and viscosity reducti on with ti me图4　氮源和碳源对降解菌降粘率和细菌浓度的影响Fig .4　Effect of nitr ogen and carbon s ources on viscosityreducti on and m icr obial concentrati on3.4　外来营养物质和微量金属离子的作用3.4.1　营养物质的影响　在液体聚合物培养基中添加2g ・L -1的外来营养物质,检测其降粘率的变化.图4所示结果表明,无机氮源、液蜡、原油和蔗糖基本对降粘率没什么贡献,细菌浓度和无营养对照之间的差别也不大.有机氮源物质能提高降解菌降粘效果,酵母粉可将降粘率提高到69%;这是因为它同时能提供氮源和碳源,会显著促进微生物繁殖,可使菌浓度提高至94×108个・mL -1,更利于其发挥生物活性.葡萄糖也能明显提高降解菌降解活性,这说明降解菌能利用它为碳源进行繁殖,降粘率达到8617%.由图还看出,葡萄糖要比酵母粉更能激发降解菌降解聚合物的能力,而此时的菌浓度却低于前者,只有18×108个・mL -1.这是由于葡萄糖不能提供氮源,所以降解菌生长所需氮源来自聚合物,而降解菌利用聚合物为氮源时会使降解菌的某些生理活性增强,促进其对聚合物的降解.这也表明降解菌的降解能力并非仅同菌浓度有关.3.4.2　有机营养物浓度的影响　调整酵母粉和葡萄糖的浓度,测定降粘率的变化.由图5可知,当葡萄糖浓度超过2g ・L -1时,降解菌浓度和降粘率的变化均趋于平缓,说明已经接近最大值.同样,酵母粉浓度为2g ・L -1时降解菌降粘率也基本达到最大,但细菌浓度随着酵母粉浓度的增加仍继续增大;这表明,在酵母粉体系中菌浓增至1010个・mL -1时降解菌降粘能力就达到最大,降粘率不再随细菌浓度的增长而升高.图5　有机营养物浓度对降解菌降粘率和浓度的影响Fig .5　Effect of organic content on rate of viscosity reducti onand m icr obial concentrati on3.4.3　微量金属离子的影响　由图6可知,在低浓度范围内,FeS O 4浓度的增加对降粘率和菌浓度都有促进作用,FeS O 4浓度为20～40mg ・L -1时基本稳定,但超过40mg ・L -1时降解菌的活性和生长都被抑制.CuS O 4和ZnS O 4对降解菌活性和生长影响相似,在低浓度时对降解菌影响不明显,在高浓度时产生抑制作用.MnS O 4对降解菌的生长没有明显影响,但在小于30mg ・L -1时,降粘率随其浓度增大而增大,此后平稳.BaCl 2在考察浓度范围内对降解菌的活性和浓度均无明显影响.Fe 2+和Mn 2+是多种生物酶的辅酶因子,同时也是微生物多种生理活动所必需的422211期刘永建等:一株聚丙烯酰胺降解菌的降解性能和机理元素,故它们能够通过刺激活性蛋白的生物活性和促进降解菌生长提高其降解能力.相对来说,Fe 2+影响范围更大些,它直接影响了降解菌的生长繁殖,而Mn 2+则可能是直接针对活性蛋白.Fe 2+、Cu 2+和Zn 2+三者在高浓度时不利于降解菌发挥其降解作用,主要是由于这些金属离子在浓度较高时,会对细胞膜通透和蛋白合成等生理功能产生抑制.图6　金属盐对降解菌降粘率和浓度的影响Fig .6　Effect of metal salt on rate of viscosity reducti on andm icr obial concentrati on3.4.4　培养基组分复配对降解菌活性的影响在液体聚合物培养基中加入30mg ・L -1的FeS O 4和MnS O 4后,设无机盐对照、葡萄糖(2g ・L -1)、酵母粉(2g ・L -1)3个试验组,检测各组在培养7d 后的聚合物性质.由表1可知,在添加了FeS O 4和MnS O 4后,3个试验组的降粘率进一步提高,同时降解菌浓度略有增加.表1　营养组分对聚合物含量和降粘率的影响Table 1　Effect of nutrients on poly mer concentrati on and viscosityreducti on rate配方聚合物含量/(mg ・L -1)聚合物降粘率降解菌浓度/(个・mL -1)反应前996-0.5×108无机盐对照93457.4% 1.2×108葡萄糖91891.4% 2.2×109酵母粉97275.1%1.06×1010降解菌在酵母粉培养体系中发酵后,聚合物浓度略有减少但不显著,这表明存在其它可作为碳源和氮源的有机物质时,降解菌利用聚合物为营养源的效率很低.当无外源有机营养时,聚合物成为降解菌的唯一营养源,所以有更多的聚合物被细菌降解、吸收.当降解菌以葡萄糖和聚合物为主要有机营养源时对聚合物的利用率甚至更高,可能是此时聚合物的相对分子量明显降低,使降解菌更易于吸收聚合物所致.3.5　分子量分布的变化将降解菌接种于葡萄糖聚合物培养基培养7d,比较反应前后聚合物分子量分布的变化,结果见图7.图7结果表明,反应前聚合物相对分子量的峰值为107,主要分布区间为106～107,峰形明显,分布集中;反应后峰值接近105,分布为103～106,没有明显峰形,分布较为离散.这证明,聚合物在降解菌作用下明显被降解,其碳链大量断裂;降解后各种分子量的碳链含量比例都很高,表明降解菌降解聚合物的作用位点在聚合物碳链中部,而非末端.图7　降解菌作用前后聚合物分子量变化Fig .7　Molecular weight of the poly mers during cultivati on ofthe m icr obe3.6　降解菌降解聚合物生化机理的初探3.6.1　降解菌各组成部分降解能力的比较　测定降解菌发酵液各组成部分对聚合物的作用效果,结果见表2.表2所示结果表明,菌体内物质不能明显降低聚合物分子量,而无菌离心液的降解能力同活菌液相近.这证明,细菌无法将聚合物吸收到细胞5222环 境 科 学 学 报28卷内降解,主要是靠分泌到细胞外的物质降解聚合物的.表2　降解菌各组成部分对聚合物侧链基团含量的影响Table2　Effect of s ome m icr obial p r oducts on side chain gr oup s of poly mers降解菌组成pH酰胺含量羧酸根含量羧酸含量相对分子量实验前7.275.41%24.48%0.08%17.8×106菌液 6.266.72%28.51% 5.29% 2.3×106胞内蛋白7.075.27%24.64%0.07%16.9×106离心液 6.368.43%27.59% 3.83% 2.6×106胞外蛋白 6.368.07%27.76% 4.02%16.2×106非蛋白产物7.174.94%24.78%0.21%15.4×106 HP AM溶解在水中时,HP AM的侧链基团主要为—CONH2和—COO-,此外还有少量的—COOH和其它基团.经活菌液或无菌离心液作用后,聚合物侧链的羧酸、羧酸根基团含量均有增加,同时酰胺基团含量和pH下降.除此3种基团外,反应后聚合物侧链上没有检测出其它官能团.聚合物侧链基团出现变化是因为在微生物作用下,一部分—CONH2基团被微生物分泌的胞外蛋白水解为—COOH,氨基氮被微生物吸收为氮源,而部分—COOH进一步电离为-COO-和H+,使pH降低.而胞内蛋白则对聚合物侧链没有作用.离心液中的胞外蛋白同样能使聚合物侧链的酰胺水解成羧酸,并且降解能力同原菌液和离心液相近,说明降解菌主要靠其释放的胞外蛋白水解聚合物.但是,胞外蛋白不能明显降低聚合物分子量,而胞外非蛋白产物对聚合物的侧链和分子量也都没有明显作用.如果将胞外蛋白和胞外非蛋白产物重新混合后作用聚合物,作用效果和分离前的离心液相比无明显差别.这说明,聚合物侧链的变化不是聚合物降解的直接原因,而且细菌是通过其所产胞外蛋白和非蛋白产物的协同作用降解聚合物的.3.6.2　降解菌降解聚合物的机理推断　在除去胞外蛋白的离心液中加入10滴溴水和3滴硝酸银溶液后,降解菌离心液出现沉淀的时间比普通培养基空白对照(5m in)早2m in左右,证明降解菌离心液中存在还原性物质,可使B r2更易于被还原成B r-产生Ag B r沉淀.将除蛋白离心液经2%溴水作用10m in,使离心液中的非蛋白产物完全被氧化丧失还原性,此时若继续滴加硝酸银不再产生沉淀.将经溴水氧化后的降解菌非蛋白产物同其胞外蛋白混合后作用于聚合物,45℃下反应48h,结果发现聚合物的分子量接近胞外蛋白单独作用后聚合物的分子量,为14.8×106.这表明,降解菌胞外非蛋白产物被氧化后其降解活性几乎完全丧失,进一步说明非蛋白产物的还原性对降解活性起到重要作用.由此可以推断降解菌降解聚合物的生物机理:微生物通过胞外蛋白水解—CONH2,使C—N键断裂时,通常会出现少量—CHO、—C・O自由基等不稳定中间产物,它们大部分会在胞外蛋白作用下继续反应生成—COOH.但是,降解菌会在繁殖过程中产生一系列还原性代谢产物,它们能够同工业聚合物中的氧化物发生自由基氧化还原反应;聚合物侧链上的不稳定中间体会受此攻击,导致β碳原子和γ碳原子之间的C—C键断裂,使碳链变短.由于反应后基本未出现新基团,所以C—C键断裂处主要是生成—CH3和—COOH等基团,形成新的稳定形态.(1) 4　结论(Conclusi ons)1)筛选得到的聚合物降解菌JHW21属于褐栗芽孢杆菌(B acillus bad ius);在41℃、pH=7.2条件下,无外来营养物时,可将油田聚合物粘度降低4815%左右.2)添加30mg・L-1的FeS O4和MnS O4可以增强降解菌的降解活性,使其降粘率提高到57.4%.聚合物培养基中加入酵母粉、葡萄糖后,可使降粘率进一步提高到75.1%、91.4%,并且聚合物经降解菌降解后相对分子量分布由106～107降至103～106.降解菌浓度的增长不一定和其降粘能力成正比.3)降解菌能够利用分泌到细胞外的蛋白成分622211期刘永建等:一株聚丙烯酰胺降解菌的降解性能和机理水解聚合物的—CONH2侧链基因,使其变为羧酸,利用水解下来的氨基氮为生长所需氮源.同时,降解菌在生长过程中还会释放非蛋白还原性物质,诱发自由基氧化还原反应,使酰胺基水解时产生的中间体受到攻击,导致碳链断裂.References:El2Mamouni R,Frigon J C,Ha wari J,et bining phot olysis and bi op r ocesses m ineralizati on of high molecular weight polyacryla m ides[J].B i odegradati on,13(4):221—227Grula M M.1981.I nteracti on of polyacryla m ides with certain s oil p seudomonads[J].Dev I nd M icr obial,22(3):451—457Han C F,Zheng A F,L i D P.2006.Study on bi odegradati on of polyacryla m ide[J].Envir onmental Science,26(1):151—153(in Chinese)Junz o S,Keiko H.1978.Effect of oz one treat m ent upon bi odegradabilityof water2s oluble poly mer[J].Envir onmental Science& Technol ogy,12(10):1180—1183Kay2Shoe make J L,W at w ood M E,Sojka R E,et al.1998.Polyacryla m ide as a substrate for m icr obial am idase in culture and s oil[J].Soil B i ol ogy and B i oche m istry,30(13):1647—1654 Sant oni D,Romano S V.2006.A gzi p2based algorithm t o identify bacterial fa m ilies by16S r RNA[J].Letters in App lied M icr obi ol ogy,42(4):312—314Sun X J,W ang Z P,L iu L L,et al.2005.I nvestigati on on the feature of bi odegradati on of polyacryla m ide fr om O il extracti on in S BR react or[J].Che m istry&B i oengineering,2:16—17(in Chinese)中文参考文献:韩昌福,郑爱芳,李大平.2006.聚丙烯酰胺生物降解研究[J].环境科学,26(1):151—153孙晓君,王志平,刘莉莉,等.2005.油田驱采出水中聚丙烯酰胺在S BR中的生物降解特性研究[J].化学与生物工程,2:16—177222。

中国石油大学 油田化学 实验报告实验日期:成绩:班级: 学号: 姓名:教师:同组者: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（温度50~80℃，pH 为6~7）:---−−−−−→−-n O S NH H C CH H C nCH ][丨2)（2丨28224CONH 2 CONH 2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。

----------→++--zy x n H C CH H C CH H C CH zNaOH O yH H C CH ][][][][丨2丨2丨22丨2CONH2 CONH 2 COOH COONa↑++3)（NH z y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。

影响聚丙烯酰胺溶液粘度有以下几个因素：溶液中聚丙烯酰胺的质量分数、温度、剪切速率。

三、仪器与药品1.仪器电子天平，恒温水浴锅，量筒，烧杯，搅拌棒，药匙，Brookfield 粘度计。

2.药品丙烯酰胺，10%NaOH 溶液，10%过硫酸铵溶液，蒸馏水。

四、实验步骤1.聚丙稀铣胺的加聚反应（1）用电子天平称取烧杯和搅拌棒的质量。

然后在烧杯中加入4.0g 丙烯酰胺和40.0g 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35滴左右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）20分钟后，停止加热，产物为聚丙烯酰胺。

聚丙烯酰胺降解研究宫丽斌【摘要】随着我国石油的大量开采,聚丙烯酰胺作为驱油用聚合物得到广泛使用,含聚丙烯酰胺的油田污水在逐年增加,聚丙烯酰胺增加污水的黏度和乳化性,使得采出水油量严重超标,对环境造成很大负面影响.通过氧化反应与光催化反应对聚丙烯酰胺进行降解,使得采出水聚合物大量减少.通过对Fen-ton法和光催化反应中不同因素的影响进行实验,得出最佳反应条件,使聚丙烯酰胺降解率得到提高.本文的研究对实践减少采出水聚合物有重要意义.【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】3页(P6-8)【关键词】聚丙烯酰胺;氧化反应;光催化反应;Fenton法【作者】宫丽斌【作者单位】西山煤电(集团)有限责任公司职业病防治所,山西太原 030053【正文语种】中文【中图分类】TQ326.4引言在我国，油田的开采过程中已经普遍采用聚丙烯酰胺驱油技术，聚丙烯酰胺提高原油采收率的同时也使采出污水黏度及乳化程度升高，如何降解聚丙烯酰胺成为近些年化工领域的一项重要课题[1-3]。

本文从化学降解角度入手，分别对氧化降解与光催化降解进行实验研究，增加聚丙烯酰胺降解率，并对其机理进行分析。

1 样品制备及药剂准备本文所使用的实验药剂主要为聚丙烯酰胺(PAM)、Fenton法所用药剂以及光催化剂，如表1所示。

表1 实验药剂表编号名称产地用途1聚丙烯酰胺巩义市金源化工有限公司原料2FeSO4·7H2O德州市德城区京工实验用品有限公司氧化降解反应试剂3H2O2(30%)德州市德城区京工实验用品有限公司氧化降解反应试剂4TiO2德州市德城区京工实验用品有限公司光催化剂5Fe2SO3德州市德城区京工实验用品有限公司光催化剂2 实验部分本文主要通过化学方法对聚丙烯酰胺进行降解研究，其中包括氧化降解与光催化降解。

在氧化降解实验中使用Fenton法对聚丙烯酰胺进行降解，实验过程中分别考虑温度、FeSO4·7H2O投放量和H2O2(30%)投放量3个因素对降解结果的影响，得出最佳降解结果的实验条件。

聚丙烯酰胺生物降解研究综述丁海燕丁雪张国发武燕张虹大庆师范学院生物工程学院微生物采油室摘要：聚丙烯酰胺被广泛应用到医药，造纸、化工、纺织等各个领域。

在采油生产中也被大范围应用。

然而，聚丙烯酰胺在给开采原油带来帮助的同时，也给后续油、气、水的处理带来问题。

给生态环境也带来了长久的伤害。

另一方面，聚丙烯酰胺在自然条件下会发生缓慢降解，产生低聚物，低聚物进一步降解就会产生大量有毒性的丙烯酰胺单体，排入到环境中的丙烯酰胺单体渗入地下水。

寻找有效治理含聚污水和土壤的方法已成为环境保护研究的重要课题之一。

文章介绍了聚丙烯酰胺和含聚污水的特征，以及降解聚丙烯酰胺的方法，着重介绍了生物降解及其作用机理，综述了近年来国内外有关聚丙烯酰胺生物降解的方法和研究进展。

关键词：聚丙烯酰胺；生物降解；机理；综述Research Progress on Biodegradation of PolyacrylamideDING Haiyan，DING Xue，REN Guoling，WU Yan，QU Lima，Zhang Hong（Daqing Normal University，Daqing，Heilongjiang，163712，China）引言聚丙烯酰胺（简称PAM）是丙烯酰胺均聚物和各种共聚物的统称。

由于其良好的絮凝性、水溶性、分散性等性能，已被广泛应用到医药，造纸、化工、纺织等领域[1]。

聚丙烯酰胺在采油生产中也被大范围应用。

现我国很多油田已处于三次采油阶段，聚合物驱油是目前化学驱油中发展最快也最有潜力的一种增产措施，在各种化学驱油方法中，聚合物驱油是唯一一种经过一定规模的工业性实验而获得较好驱油效果的方法之一。

然而，聚丙烯酰胺在给开采原油带来帮助的同时，也给后续油、气、水的处理带来问题。

含聚采出液是一种复杂的油水体系，原油乳化严重，油水很难靠自然沉降分离。

导致原油脱水率低，污水处理能力下降。

被应用到采油生产的聚丙烯酰胺对地面也带来了严重的影响。

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。

聚丙烯酰胺降解的研究进展综述油气田环境保护第l8卷?第2期?41.聚丙烯酰胺降解的研究进展张学佳纪巍康志军王建于家涛侯宝元韩会君(I.大庆石化公司炼油厂;2.大庆石化工程有限公司:3.大庆石化公司化工一厂)摘要聚丙烯酰胺(PAM)的降解一直是人们研究的重点.文章综述了PAM的主要降解方式,包括化学降解,热降解,机械降解和生物降解,分析了PAM各种降解的可行性及降解产物,并探讨了丙烯酰胺在环境中的降解情况,为以后PAM的扩大应用及其污染治理提供了充分的参考和依据.关键词聚丙烯酰胺降解丙烯酰胺0引言PAM(聚丙烯酰胺,Polyacrylamide,简称PAM)是一类重要的水溶性高分子聚合物,是由丙烯酰胺均聚或与其它单体共聚而成,含50%以上的线性及水溶性高分子化学产品的总称.源于分子结构上的特性,PAM具有特殊的物理化学性质,广泛应用于石油开采,污水处理,造纸,矿产,医药,农业,纺织等行业,享有”百业助剂”之称.但在生产,使用过程中,PAM难免会发生一系列的降解,对其性能产生影响,社会各界对其极为关注.PAM的降解是指PAM在化学,物理及生物因素的作用下,分解成小分子或简单分子,甚至分解为C02,H20及硝酸盐.在自然条件下,PAM会发生缓慢的物理降解(热,机械),化学降解(水解,氧化以及催化氧化)和生物降解,最终生成各种低聚物以及具有神经毒性的剧毒丙烯酰胺单体(AM),对人体造成了极大的间接或直接危害.有关PAM降解的一些特例在相关文献中均有不同程度的提及,但将其进行系统归纳和研究目前还很少见.全面了解PAM的降解,对PAM的扩大应用和环境治理等方面具有重要的理论意义.1PAM降解方式1.1化学降解化学降解是指聚合物溶液短期或长期与一些物质(如氧气)接触,该物质破坏聚合物分子结构的过程.根据降解机理的不同,化学降解主要有氧化降解和光降解.1.1.1氧化降解PAM的氧化降解主要为自由基传递反应.氧化反应引起PAM主链的断裂,使聚合物分子量减少.氧化降解反应具有自由基连锁反应的特征,过氧化物,还原性有机杂质以及过渡金属离子等起着活化剂作用,产生活性自由基碎片,大大降低了聚合物降解过程中分解反应活化能,促进聚合物氧化降解.溶液中氧气的存在是PAM氧化降解的重要因素,当溶液中缺氧时,容易发生分子链的偶合,生成交联结构,链终结;当溶液中有足够的氧时,则容易发生氧化降解反应.朱麟勇研究了不同条件下PAM在水溶液中的化学降解作用,在氧存在时,PAM溶液的稳定性下降,溶液粘度的下降随温度升高而加剧,相反,在脱氧条件下,溶液粘度发生轻微的上升,并测得PAM在水溶液中的氧化降解反应活化能为38kJ/mol.在空气和氧气不同条件下,二者PAM降解差别不大,表明在空气存在时,水溶液中溶解氧的含量已足够使水解聚丙烯酰胺发生大量的氧化降解,无论在不同温度或者不同氧含量条件下,均不出现寻常氧化降解初期的诱导现象.PAM溶液中金属离子含量也在很大程度上影响其降解程度,一般阴离子对PAM的降解不起作用,低价金属离子的含盐量对PAM的降解作用影响不大,而高价金属离子的含盐量对PAM的降解影响较大,特别由Al={+导致PAM发生剧烈凝聚反应,导致其降解大大加快.阳离子都能使PAM溶液的分子质量比降低,这是由于阳离子所带电荷抑制PAM中羧基离子的电斥力,导致PAM分子线团发生卷曲,导致PAM大分子间引力张学佳,2008年4月毕业于大庆石油学院化学工艺专业,硕士,现工作于大庆石化公司炼油厂,主要从事绿色化工与环境科学方面的研究.通讯地址:黑龙江大庆市大庆石化公司炼油厂,1637ll?42?2008年6月油气田环境保护综述平衡被破坏,出现链断裂,产生聚合物碎片,整体上水解加强,相对分子量降低.带多电荷的阳离子在抑制聚合物离子的双电层的作用中起着更大的作用,等离子比条件下降解强度大小顺序为A1&gt;Mg&gt;Ca2&gt;N.水中氧化降解的另一个主要形式,就是水解,引起PAM侧基结构的变化,由酰胺基转变为羧基.影响水解的因素主要是浓度,温度和pH值等.浓度越低,水解度越大,粘度损失率越大:温度越高,水解度越大;pH&gt;7时,酸度增加,水解度增大.1.1.2光降解现有的研究表明,自然光和紫外线照射可以直接使PAM降解.Smith用不同的天然水配制P/6i溶液,置于用塑料膜封口的玻璃瓶中,日光经过瓶口照射溶液,观察6周时间内溶液中AM,NH和pH的变化.结果发现,一段时间后溶液中单体AM显着增长,NH 浓度下降,微生物浓度未见明显改变.说明P/6i链在环境条件下发生了分裂,判断降解的主要原因是光致裂解,而非生物降解.P/6i的光致降解可以用键能的大小来解释:P/6i中C-C,C-H,c-N键的键能分别为340kJ/mol,420kJ/mol和414kJ/mol,因此相应地要断裂这些键所对应的波长分别为325nm,250nm和288nm.但由于臭氧层的存在,吸收了286nm~300nm 的全部辐射,因此太阳辐射只能使C-C键断裂,而对C-H和C-N键影响很小.1.2热降解热降解是P/6i在热作用下化学键的断裂,在升温过程中,聚合物发生了水解反应,其水解程度逐步增加,然后反应趋向于稳定.在室温条件下,P/6i水溶液比较稳定,然而,温和地升温就会出现明显的聚合物降解现象.实验结果表明,在50℃时P/6i水溶液的粘度随时间的增加发生明显下降,这种粘度降低的趋势随温度升高大大加快,不同温度条件下溶液粘度下降的半衰期(即粘度保留率到达一半的老化时间) 分别为117h(5O℃),20h(70℃)和2.6h(9O℃).由于P/6i主要以水溶液的形式被应用,因此对固态P/6i的热降解性的关注较少.目前已有的文献中,对固态P/6i热降解性的研究主要是利用热重分析和微分扫描量热的方法,根据不同升温速率下P/6i的失重曲线判断P/6i的降解机理.Silva通过对比P/6i和P/6i 的N取代烷基衍生物的失重曲线认为,P/6i在升温过程中发生了两次降解,反应温度分别为326℃和410℃,其中第一次降解过程主要为相邻酰胺基之间相互缩合,脱氨并形成酰亚胺的过程:第二次降解主要是脱氢,形成二氧化碳的过程,利用色谱仪分析降解后的气相组成证明了氨气的产生.Yang则进一步根据不同温度下的热重曲线计算出了两次降解过程的活化能分别为137.1kJ/mol和190.6kJ/mol.1.3机械降解机械降解是指由于输入机械能引发的聚合物链化学反应,使分子结构破坏的过程.有多种外界作用可以引起聚合物的机械降解,如高剪切,拉伸流动,直接的力学承载,摩擦等.PAM随其受力场合不同,可以经受不同的降解方式,如聚合过程中的搅拌,挤压,造粒,粉碎等,以及在溶液状态下P/6i被搅拌,泵送,注入和在多孔介质中的高速剪切及拉伸流动等.超声作用也会使聚合物发生降解.邵振波发现在剪切速率达到4000S之前,P/6i分子只有轻微的降解,而剪切速率达到5000S1时,PAM发生了大幅降解,重均分子量,数均分子量只有母液的1/4左右.P/6i的机械降解是一自由基反应过程,这已由ESR谱研究得到确认.外界施加的机械能传递给聚合物分子链时,在聚合物分子链内产生内应力,当此应力能足以克服C-C键断裂的活化能时,导致聚合物分子链断裂,形成聚合物链自由基,进而引发聚合物自由基化学反应,使聚合物的分子量和分子结构发生变化.但产生的自由基有多种演化途径,如氢提取,偶合终止,歧化终止,以及与其他自由基受体反应,如氧,低分子化合物.RhoT实验研究得出,在高流速的作用下,P/6i由于剪切作用而发生断裂降解,同时断裂产生自由基,然后通过自由基传递反应,降解程度加深,通过在溶液中加入自由基捕获剂可以证实剪切过程中自由基的产生.由机械降解引发的聚合物结构变化和分子量及分布变化取决于聚合物溶液的条件,如聚合物浓度,溶液黏度,氧含量及溶液中存在的杂质.朱常发通过一个小型沙粒层实验模拟地层P/6i溶液的流动,考察了流速,聚合物浓度,分子量分布,无机盐等因素对降解的影响.结果表明,在给定流率和聚合物浓度下.存在临界分子量,低于该分子量时,聚合物通过多孔介质不会发生降解现象;在低浓度条件下,降解率与浓度无关,而在高浓度条件下.降解率随浓度增大而增大.综述油气田环境保护第18卷?第2期?43?1.4生物降解PAM经常用在与微生物接触的环境中,如用于农业中防止土壤流失的稳定剂,三次采油地下环境的助剂,以及作为生物材料等,并且人们观察到微生物可以在PAM溶液中生存和增殖,PAM的降解产物可作为细菌生命活动的营养物质,营养消耗的同时又会促进PAM的降解.微生物降解PAM的机理主要可分为三类.◆生物物理作用由于生物细胞增长使聚合物组分水解,电离或质子化而发生机械性破坏,分裂成低聚物碎片.◆生物化学作用微生物对聚合物的分解作用而产生新物质(CH,C0和H0).◆酶直接作用微生物侵蚀导致聚合物链断裂或氧化.实际上生物酶降解并非单一机理,而是复杂的生物物理,生物化学协同作用,同时伴有相互促进的物理,化学过程.在现有的有关PAM生物降解的研究中,可达成共识的是,在好氧条件下,PAM中的酰胺基可以作为一些微生物的氮源被利用,同时形成丙烯酸残体并放出氨气;但是关于PAM作为微生物唯一碳源的报道却很少,并且在这个问题上存在着争议,作为碳源利用非常困难除了由于其高分子量难以被微生物摄入到细胞体内进行降解外,即使在小分子量的情况下,其抗生物降解能力仍然很强.Kay和Jeanine研究了农业土壤中存在的微生物对PAM的降解作用,结果表明, PAM能作为细菌的唯一氮源,但不能作为唯一的碳营养源.并且他们还发现当土壤样品中除了PAM外不含有其他氮源的时候,观察到了微生物的明显生长,表明这些微生物可产生能够利用PAM中酰胺基的酶,通过这些胞外酶的作用,将PAM的分子量降低或者转化为其他产物,从而可被微生物进一步利用.但魏利应用厌氧技术,从大庆油田采出液中分离到一株PAM降解菌株A9.通过扫描电镜和红外光谱分析结果表明: 菌株以PAM为唯一碳源,菌株作用前后表面结构发生变化,分子链上的酰胺基水解成羧基,侧链降解,部分官能团发生改变,浓度为500mg/L时,20d菌株生物降解率为61.2,其溶液粘度下降显着.张英筠研究表明,菌种菌量随着PAM溶液浓度升高而减少, 当浓度≤12000mg/L时生长很旺盛,当浓度i&gt;20000 mg/L时,菌种几乎不能生长,由微生物生长动力学可知,底物浓度过高或过低,都有可能抑制微生物的生长,因此在1000---10000mg/L浓度范围内,菌种可以将PAM作为碳源而生长.并且发现此菌种还可以对丙烯酰胺有高效的降解,降解速度快,且降解率高(可以达到95%).2降解产物分析PAM由于降解作用,主链断裂分子量大幅降低,产生大量的低聚物,低聚物的进一步降解会产生大量的丙烯酰胺单体(AM).詹亚力通过GC/MS分析在实验条件下PAM的降解后有机组成可知,二氯甲烷可萃物中主要是丙烯酰胺低聚体及其衍生物,其中含16个碳的酰胺和18个碳的烯酰胺相对含量分别达到2%和15,部分产物的结构中含有双键,环氧和羰基等基团.朱麟勇和魏利对PAM聚合物的降解产物初步分析也表明,PAM发生断链生成的低分子量化合物除含双键,环氧和羰基的聚丙烯酰胺碎片外,大多属于一般丙烯酰胺低聚体的衍生物.3丙烯酰胺在环境中的降解由上述可知,PAM的降解产物是AM.随着PAM扩大化应用,由于技术和工艺等水平的限制,PAM难免会被排放到环境中,所以在使用PAM产品时,有必要熟悉AM在环境中的归宿.◆大气由于AM的低蒸汽压(0.93Pa),使其不能挥发到大气中,而多数以颗粒形式聚集,因此蒸汽形式很少.AM通过下雨而被清除出空气,AM与光化学反应产生羟基根,半衰期是6.6h.◆土壤土壤中,由于物理,化学,生物和光化学过程及反应,PAM至少以每年10%的速率降解,AM降解得更快.Smith对施加PAM的土壤径流进行了AM的一系列检测,一直未能检测到AM,这可能是由于PAM与可溶性颗粒结合抑制了PAM的降解或是PAM在土壤和光照条件下降解成其他产物.Kay报道了在酰胺酶的作用下,土壤中的PAM可以生物转化,同时释放NH.一N,分解出的单体AM可在土壤中迅速降解,并为土壤微生物提供C源,使土壤中微生物数量增加.AM很容易被土壤和生物活性水中的微生物所代谢,在22℃时,25ppm的AM半衰期范围是18h～45h,降低温度和提高AM浓度都会增加AM的半衰期.有研究表明:30℃时以500mg/kg的AM加入到花园土中后,5d后已经无法检测到AM单体的存在,同时AM的分解产物还为土壤提供了N和C源,并证明了这一降解过程为生化过程.土壤中AM再转化的主要途径?44?2008年6月油气田环境保护综述是生物降解,在24h中其浓度从20l~g/L减少到1llg/L.在有氧土壤中74～94的AM在14d中被降解;在厌氧土壤中64～89的AM在14d中被降解,最主要的原因是土壤条件不同,其中酶的催化水解作用各异.◆水生物降解仍然是AM转化的主要途径,许多微生物将AM作为唯一的C源和N源,包括土壤细菌也是如此,特别是杆状菌,假单细胞菌和球菌.驯化后的微生物大大增强了生物降解的速率.未驯化的微生物可将河流中10ppm~20ppm的AM在12d内完全降解,而用驯化的微生物在2d内就可将AM完全降解. Lande研究发现,AM在土壤中的分解和迁移不会污染到地下水,因为土壤中AM的分解速度和迁移速度是保持平衡的.Brown研究发现AM在自然水体中可生物降解,在好氧条件下,一般降解时间在100h～700h.◆生物区植物组织不能吸收AM,即使注射到植物组织中,也会快速分解掉.通过实验发现,鱼的尸体和内脏的生物浓缩因子分别是0.86和1.12,由此表明AM在生物体内不会有明显的聚集.4结束语从以上综述可见,PAM降解形式主要有物理降解,化学降解和生物降解.其中,物理降解在PAM产品使用过程中不易发生,即使能发生,其降解速度以及降解量都非常低.有关PAM生物降解的研究大多是从环境中分离出优势PAM降解菌种,利用该微生物处理含PAM废水有很好的效果,然而在PAM实际应用中,虽然PAM生物降解几率最大,若长时间的作用,其对PAM产品的使用性能可以忽略不计.相比之下,化学降解对PAM产品性能影响最大,特别是氧化降解,所以,在PAM产品保存,使用过程中,应尽量避免和氧气等物质长期接触,尽量降低PAM产品中过氧化物,还原性有机杂质及金属离子含量.此外,PAM的降解是一个复杂的过程,还取决于本身数量,状态,性质及环境条件,外界环境对其影响也很大.可以预见,随着从不同角度,不同途径对PAM的降解行为研究的全面开展,人们必将对其降解过程有一个更加清楚,全面的了解,从而更加有效地控制PAM的降解.参考文献[1]詹亚力,郭绍辉,闰光绪.部分水解聚丙烯酰胺降解研究进展[J].高分子通报,2004,(2):70~73[2]朱麟勇,常志英,李妙贞等.部分水解聚丙烯酰胺在水溶液中的氧化降解I—韫度的影响[J].高分子材料科学与工程,2000,16(1):113～116[3]雒维国,徐苏欣,王世和.采油污水中聚丙烯酰胺的化学降解特性研究[J].环境污染治理技术与设备,2004,5 (12):38~42[4]SmithEA,PruesSL,OehmeFW.Environmental DegradationofPolyacrylamides.II.Effectsof Environmental(Outdoor)Exposure[J].Ec0t0xic010gy andEnvironmentalSafety,1997,37:76~91.[5]SilvaMESR,DutraER,ManoV,eta1.Preparationand ThermalStudyofPolymersDerivedfromAcrylamide[J].PolymerDegradationandStability[J]2000,67(3):491～495[6]YangMH.PolymerTesting[J].JPolymericMaterial,2000,19:85~91[7]邵振波,周吉生,孙刚等.部分水解聚丙烯酰胺驱油过程中机械降解研究—分子量,粘度及相关参数的变化[J].油田化学,2005,22(1):72~77[8]RhoT,KimC.DegradatioofPolyacrylamideinDilute Solution[J].PolymerDegradationandStability,1996,51:287~293[9]朱常发,杨春明,张正玲.聚丙烯酰胺水溶液通过多孔介质机械降解后的理化性质研究[J].国外油田工程,1996,(1):5～9[10]包木太,骆克峻,耿雪丽等.油田含聚丙烯酰胺废水的生物降解研究[J].油田化学,2007,24(2):188~192[11]余跃惠,周玲革,刘宏菊等.油田含聚合物污水微生物处理初步研究[J].生态科学,2005,24(4):344~346[12]Kay-ShoemakeJL,WatwoodME,LentzRD,eta1.PolyacrylamideasanOrganicNitrogenSourceforsol1Micr00rganismswithPotentialEffects0nInorganicSoi1NitrogeninAgriculturalSoi1[J].Sol1BiologyandBiochem,1998,30(8/9):1045~1052[13]JeanineL,KayShoemake.Polyacrylamideasa SubstrateforMicrobialAmidaseinCultureandSol1.SoilBiologyandBiochemistry,1998,30(13):1647～1654[14]魏利,马放.一株聚丙烯酰胺降解菌的分离鉴定及其生物降解[J].华东理工大学学报(自然科学版),2007,(1):57~60[15]张英筠,魏呐,李风凯等.高效复合微生物菌剂聚丙烯酰胺的无害化降解[J].油气田环境保护,2005,15(4):28~31[16]池振明.微生物生态学[M].山东:山东大学出版社,1999,8O～154[17]李宜强,沈传海,景贵成等.微生物降解HPAM的机理及其综述油气田环境保护第l8卷?第2期?45?应用[J].石油勘探与开发,2006,33(6):738~743[18]黄峰,卢献忠.腐生菌对水解聚丙烯酰胺降解过程的研究[J].石油炼制与化工,2002,33(3):5～8[19]GrulaMM,HuangM,SewellG.InteractionofCertain PolyacrylamideswithSoi1Bacterial[J].Soi1Science,1994,158(4):291~300[2o]黄峰,范汉香,董泽华等.硫酸盐还原菌对水解聚丙烯酰胺的生物降解性研究[J].石油炼制与化工,1999,30(1):33~36[21]詹亚力,杜娜,郭绍辉.聚丙烯酰胺水溶液的氧化降解作用研究[J].石油大学学报(自然科学版),2005,29(2):108～ll1[22]高景恒,郑刚,王忠嫒.关于丙烯酰胺毒性的研究及相关规定(文献复习)[J].实用美容整形外科杂志,2002,13(3):148～152【23]TolstikhLI,AkimovNI,GolubevaIA,ShvetsovIA.DegradationandStabilizationofPolyacrylamide inPolymerFloodingConditions[J].Int.J.PolymericMaterial,1992,17:177~193[24]刘晓冰.影响聚丙烯酰胺在土壤和水分管理应用的因素[J].农业系统科学与综合研究,2003,19(3):164～168 [25]LandeSS,BoachSJ,HowarPH.Degradationand LeachingofAcrylamideinSoil[J].JEnvironQua1.1979,8(1):133～137[26]BolognaLS,AndrawesFF,BarvenikFW,eta1.Analyais ofResidualAcrylamideinFieldCrops[J].Journalof ChromatographicScience,1999,37(7):240~244[27]ShankerR,RamakrishnaC,SethPK.Microbial DegradationofAcrylamideMonomer[J].Archivesof Microbiology,1990,154:192～198[28]董英,郭绍辉,詹亚力.聚丙烯酰胺的土壤改良效应[J].高分子通报,2004,(5):83~87[29]BrownL,RheadMM,BancroftKCC,A11enN.Model StudiesontheDegradationofAcrylamideMonomer[J].WaterRes,1980,14,775~778[30]MccollisterDD,HakeCL,SadekSE,eta1.Toxicologic InvestigationsofPolyacrylamides[J].Toxico1.App1.Pharmaco1.,1965,7,639~651(收稿日期2008-01-17)(编辑李娟)。

聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺分类及简介工业上将含有50%以上丙烯酰胺单体的的聚合物统称为聚丙烯酰胺。

其结构中酰胺基之间容易形成氢键，所以它具有良好的水溶性和高化学活性。

聚丙烯酰胺的合成1.水溶液聚合法：常采用过硫酸盐体系（最优）、有机过氧化物体系、溴酸盐或铝酸盐体系、金属离子体系等引发剂。

2.反向乳液聚合法：使用W/O（油包水）型乳化剂，为了达到较好的乳化效果需要复配后的乳化剂HLB值如水相体系HLB值接近，目前将过氧化物类与偶氮类复配作为引发剂，并且过氧化物量仅为偶蛋类的百分之几。

3.反向微乳液聚合法：海上采油重视。

4.悬浮聚合法：新方法。

5.沉淀聚合法：选择合适的溶剂，将AM单体溶于其中，生成聚合物不容并沉淀，可直接得到产品粉末。

聚丙烯酰胺在油田中的应用1.PAM用作驱油剂；2.HPAM用作钻井液调整剂，调节其流变性、携带岩屑、润滑钻头、减少流体损失、控制失水；3.PAM用作堵水剂，可不交联使用，也可与金属硫酸盐、铝盐等交联使用，还可以与某些树脂形成聚合物网络。

4.PAM作为压裂液添加剂。

聚丙烯酰胺粘度影响因素1.浓度：近似成对数关系，对于高分子聚丙烯酰胺来说既是浓度只有百分之几，溶液就已经非常粘稠了。

浓度超过10%就很难处理，升高温度粘度降低但不显著。

2.PH：非离子型，PH由酸向碱过度时，酰胺基变为羧基，粘度增加。

PH在10以上时，发生水解，粘度很快升高。

3.剪切力：剪切力很低时，粘度和剪切力无关，当剪切力增加到临界值以上时，粘度明显下降。

4.分子量：低分子量时，粘度随分子量增大不明显，当分子量增大到某一数值时，粘度增大显著。

不同浓度的PAM随分子量增大存在一个拐点，即分子量增大到某一数值时，粘度急剧增大。

聚丙烯酰胺的稳定性在50℃或更低温度下放置，分子量无明显变化，粘度下降现象不明显。

分子量超过1.5X106，在75℃或更高温度下放置，粘度损失和分子量降低将同时发生。

粘度下降是由链现象的变化导致流体力学体积逐渐变小所引起的，一般认为是聚合物链被氧化断裂会起重要作用。

聚丙烯酰胺的处理方法研究进展蔡凌云;潘一;杨双春【摘要】The mechanism of polyacrylamide degradation is that water-soluble long-chain polymers are decomposed into small molecule substance. In this paper, domestic technologies of polyacrylamide degradation were introduced, including biodegradation, chemical degradation and physical degradation. And these methods were compared, and then some suggestions about the future research were presented from the aspects of the degradation mechanism, influencing factors of degradation rate and high efficiency catalysts.% 降解聚丙烯酰胺(PAM)的机理是将难降解的水溶性高分子长链聚合物分解为小分子物质。

介绍了近年来国内聚丙烯酰胺的降解技术研究进展，包括生物降解、化学降解和物理降解三个方向，对这些方法做了比较，并对今后研究方法提出建议：在聚丙烯酰胺的降解机理、降解率的因素及高效催化剂方面需要进一步研究。

【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】3页(P165-167)【关键词】聚丙烯酰胺;细菌降解;酶降解;纳米光催化降解;高级氧化降解;微波降解【作者】蔡凌云;潘一;杨双春【作者单位】辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TQ326.4聚丙烯酰胺（PAM）是具有良好絮凝性的水溶性高分子聚合物，在石油开采水处理、造纸、农业等行业具有广泛的应用，有“百业助剂”之称。

废水中聚丙烯酰胺降解率测定方法综述于博【摘要】石油三采过程中产生大量的含聚丙烯酰胺的污水,这些含聚污水需要降解至达标后才能够排放,该文综述了浊度法、淀粉-碘化镉法、总有机碳测定法、气相色谱-质谱联用、高效液相色谱法、化学需氧量测定法、荧光分光光度法、化学发光定氮法、近红外光度法9种常用的、快速准确的聚丙烯酰胺降解率测定方法,找出了各种方法的优势和不足.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2016(030)009【总页数】4页(P60-62,66)【关键词】聚丙烯酰胺;降解率;测定方法;优势;不足【作者】于博【作者单位】东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆163318【正文语种】中文【中图分类】X703.1聚丙烯酰胺（PAM）是应用最为广泛的水溶性线型高分子聚合物，按离子特性分可分为阳离子（APAM）、阴离子（HPAM）、非离子（PAM）和两性型四种类型。

PAM及其衍生物可以用作有效的增稠剂、絮凝剂、纸张增强剂，以及液体的减阻剂等，广泛应用于石油开采、水处理、轻纺、造纸、煤炭、矿冶、地质、医药、建筑等行业。

聚丙烯酰胺作为驱油剂、调剖堵水剂等在石油开采过程中广泛应用，含聚丙烯酰胺的采出水的一部分用于回注，大部分经处理后要排放到地表水系统，含聚污水能使水体的COD值升高，水体中还原性物质含量增加，当聚丙烯酰胺降解为单体丙烯酰胺时，有致畸、致癌、致突变和神经毒性。

为了给石油三采污水找一个合适的去处，首先就要对含聚丙烯酰胺的石油污水进行物理降解、化学降解、热降解［1］等。

用什么方法去验证污水中聚丙烯酰胺的降解程度呢，以下就聚丙烯酰胺降解率的测定方法做一些归纳和总结。

石油工业中经常使用的是阴离子型聚丙烯酰胺（HPAM），它是聚丙烯酰胺部分水解的产物，分子式如下：聚丙烯酰胺的降解分为完全降解和不完全降解，完全降解产物为CO2、水、硝酸盐，有时还有甲烷。

当聚合物分子的主链断裂时为不完全降解，此时产生的是分子量小的聚丙烯酰胺，同时还可以产生含环氧键、羧基、双键的聚合物碎片，还可能产生丙烯酰胺低聚体的衍生物［2］。

综 述油气田环境保护第18卷·第2期 ·41·聚丙烯酰胺降解的研究进展张学佳1 纪 巍2 康志军1王 建1 于家涛3 侯宝元3 韩会君3（1.大庆石化公司炼油厂；2.大庆石化工程有限公司；3.大庆石化公司化工一厂）摘 要 聚丙烯酰胺(PAM)的降解一直是人们研究的重点。

文章综述了PAM的主要降解方式，包括化学降解、热降解、机械降解和生物降解，分析了PAM各种降解的可行性及降解产物，并探讨了丙烯酰胺在环境中的降解情况，为以后PAM的扩大应用及其污染治理提供了充分的参考和依据。

关键词 聚丙烯酰胺 降解 丙烯酰胺0 引 言PAM(聚丙烯酰胺，Polyacrylamide，简称PAM)是一类重要的水溶性高分子聚合物，是由丙烯酰胺均聚或与其它单体共聚而成，含50％以上的线性及水溶性高分子化学产品的总称。

源于分子结构上的特性，PAM具有特殊的物理化学性质，广泛应用于石油开采、污水处理、造纸、矿产、医药、农业、纺织等行业，享有“百业助剂”之称。

但在生产、使用过程中，PAM难免会发生一系列的降解，对其性能产生影响，社会各界对其极为关注。

PAM的降解是指PAM在化学、物理及生物因素的作用下，分解成小分子或简单分子，甚至分解为CO2、H2O及硝酸盐。

在自然条件下，PAM会发生缓慢的物理降解(热、机械)、化学降解(水解、氧化以及催化氧化)和生物降解，最终生成各种低聚物以及具有神经毒性的剧毒丙烯酰胺单体(AM)，对人体造成了极大的间接或直接危害。

有关PAM降解的一些特例在相关文献中均有不同程度的提及，但将其进行系统归纳和研究目前还很少见。

全面了解PAM的降解，对PAM的扩大应用和环境治理等方面具有重要的理论意义。

1 PAM降解方式1.1 化学降解化学降解是指聚合物溶液短期或长期与一些物质(如氧气)接触，该物质破坏聚合物分子结构的过程。

根据降解机理的不同，化学降解主要有氧化降解和光降解。

1.1.1 氧化降解PAM的氧化降解主要为自由基传递反应。

共聚防止聚丙烯酰胺降解的方法在工业生产和环境治理领域，聚丙烯酰胺是一种广泛应用的聚合物材料，具有很强的吸水性和保水性，被广泛用于土壤固化、废水处理、矿山尾矿处理等领域。

然而，聚丙烯酰胺在使用过程中容易发生降解，导致其功能受损，影响了其应用效果和环境治理效果。

寻找共聚防止聚丙烯酰胺降解的方法成为一项重要的课题。

1. 表面处理：在共聚防止聚丙烯酰胺降解的方法中，表面处理是一种常见且有效的手段。

通过特殊的化学方法或物理手段，改变聚丙烯酰胺的表面性质，使其对环境中的有害因素具有更强的抵抗能力。

采用交联剂对聚丙烯酰胺进行交联处理，形成交联网络结构，增强其耐腐蚀性和耐久性，从而减缓降解速度。

2. 添加抗氧化剂：聚丙烯酰胺在使用过程中容易受到氧化反应的影响而发生降解，因此添加抗氧化剂是一种常用的防止聚丙烯酰胺降解的方法。

抗氧化剂能够与自由基发生反应，抑制自由基链反应的进行，减缓聚丙烯酰胺的氧化降解过程，提高其稳定性。

常用的抗氧化剂有维生素C、维生素E、羟基磷酸酯等。

3. 控制温度和湿度：温度和湿度是影响聚丙烯酰胺降解的重要因素。

在使用聚丙烯酰胺的场合，尽量控制环境条件，避免暴露在高温、高湿度或强紫外光照射的环境中。

通过控制温度和湿度，降低聚丙烯酰胺与外界环境发生反应的可能性，延缓其降解过程。

总结回顾：共聚防止聚丙烯酰胺降解的方法包括表面处理、添加抗氧化剂和控制温度和湿度等多种方式，通过这些方法的综合应用，可以有效地延缓聚丙烯酰胺的降解速度，保持其良好的应用效果和环境治理效果。

在实际生产和应用中，需要综合考虑不同的因素，选择合适的方法和技术手段，以达到最佳的防止聚丙烯酰胺降解的效果。

个人观点和理解：作为一种重要的功能高分子材料，聚丙烯酰胺在环境治理和资源利用中发挥着重要作用，因此防止其降解具有重要的意义。

在实际应用中，我们需要不断探索和创新，寻找更加有效的共聚防止聚丙烯酰胺降解的方法，为环境治理和资源利用提供更好的支持和保障。

复合菌种降解选煤厂循环水中残留聚丙烯酰胺的试验研究戴雯;张东晨【摘要】为了研究球红假单胞菌与枯草芽孢杆菌对选煤厂循环水中残留聚丙烯酰胺复合降解效果的影响,以降解率为评价指标,采用正交试验法对球红假单胞菌与枯草芽孢杆菌对选煤厂循环水中残留聚丙烯酰胺的降解效果进行了研究.结果表明:球红假单胞菌和枯草芽孢杆菌都可以降解循环水中残留的聚丙烯酰胺,单一菌种添加时降解率分别为24.9％、22.13％.球红假单胞菌和枯草芽孢杆菌复合降解时降解效果更好,且各因素对试验结果影响显著性有明显不同.最优试验条件下,球红假单胞菌与枯草芽孢杆菌复合降解循环水中残留聚丙烯酰胺的降解率为39.24％.【期刊名称】《安徽化工》【年(卷),期】2018(044)006【总页数】5页(P34-38)【关键词】选煤厂循环水;球红假单胞菌;枯草芽孢杆菌;聚丙烯酰胺;降解率【作者】戴雯;张东晨【作者单位】安徽理工大学材料科学与工程学院,安徽淮南232001;安徽理工大学材料科学与工程学院,安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TD926.2在选煤厂中聚丙烯酰胺常用作絮凝剂对洗煤泥水进行絮凝沉降，聚丙烯酰胺的高分子侧链上带有大量的活性基团，因而具有良好的水溶性和絮凝性[1]。

但残留于选煤厂循环水中的聚丙烯酰胺会影响浮选药剂的吸附率，此外若选煤厂循环水未得到妥善处理外排到环境中将会污染地下水[2]。

微生物降解聚丙烯酰胺不会对煤炭洗选的其他工艺环节产生不利影响，同时具有生物降解性，降解产物对环境无毒、无害，不会产生二次污染，具有广泛的应用前景[3-7]。

目前已有不少学者从环境中筛选出微生物菌种用于降解含聚丙烯酰胺废水，但环境菌种的降解率偏低，且菌种生长周期较长，不适于工业化生产[8]。

探究复合菌种对选煤厂循环水中残留聚丙烯酰胺的降解效果对改善降解菌种对聚丙烯酰胺的降解特性有着十分重要的研究意义。

本文以淀粉-碘化镉试验测得的聚丙烯酰胺浓度计算得到的降解率为指标，考查了微生物降解菌球红假单胞菌（Rhodopseudomonas spheroides）与枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）对聚丙烯酰胺的降解效果，重点研究了球红假单胞菌（Rhodopseudomonas spheroides）与枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）复合降解效果。