聚丙烯酰胺PAM

聚丙烯酰胺PAM

PAM申华原料规格：

申华化学⼯业有限公司

原料规格表M40-RAD-01

RAW MATERIAL SPECIFICATION

1、原料名称（Material）

原料编号（Code No.）M-4030 版别：1.0

原料名称（Material）聚丙烯酰胺(部分⽔解)〖Polyacrylamide (PAM)〗

2、规格项⽬（Specifications）

规格项⽬（Specifications）指标（Limits）测试⽅法（Test Method）

Appearance White Grain

Total Solid / % ≥90

Solubilization Speed / hr ≤1.5

Anion Content / % 20-30 即⽔解度

Free Monomer / % ≤0.05

3、分⼦式（Formula）

[CH2CH]m[CH2CH]n

∣∣

C＝O C＝O

∣∣

NH2O Na

4、分⼦量（Molecular Weight）：3000,000-13000,000

聚丙烯酰胺(cpolyacrylamids)简称PAM，是⼀种线型⾼分⼦聚合物，是⽔溶性⾼分⼦化合物中应⽤最为⼴泛的品种之⼀，聚丙

烯酰胺和它的衍⽣物可以⽤作有效的絮凝剂，增稠剂，纸张增强剂，以及液体的减阻剂等，⼴泛应⽤于⽔处理、造纸、⽯油、

煤矿、矿冶、地质、轻纺，建筑等⼯业部门。

⼀、市售产品规格及主要技术指标

技术指标名称PAM 阴离⼦PAM ⾮离⼦PAM 阳离⼦PAM 复合离⼦

外观⽩⾊或微黄⾊粉末

粒径，mm < 2

固含量(%) ≥ 88

溶速(mim) ≤ 1.5

不溶物(%) ≤ 2

分⼦量(万) 500-2400 300-600 300-800 800-1500

⽔解度(%) 13-30 5-15 离⼦度5-50 10-20

注：根据⽤户要求，分⼦量控制在表格所定指标的范围内根据市场价格⾯议加强混凝作⽤

⑴聚合氯化铝（PAC）聚合氯化铝⼜名碱式氯化铝或羟基氯化铝。它是以铝灰或含铝矿物作为原料，采⽤酸溶或碱溶法加⼯

制成。其分⼦式为[Al2(OH)nCl6-n]m ，其中m为聚合度，单体为铝的羟基配合物Al2(OH)nCl6-n ，通常n=1~5，m≤10。聚合

氯化铝溶于⽔后，即

形成聚合阳离⼦，对⽔中胶粒起电中和及架桥作⽤。由于藻类多带负电荷，PAC能较有效地使藻类与其它胶体颗粒脱稳絮

凝。但是，原⽔含藻量过⾼时，形成的絮体较松散，不易下沉，不利于后续去除。

⑵聚丙烯酰胺（PAM）聚丙烯酰胺是⾮离⼦型聚合物，是⽬前使⽤最为⼴泛的⼈⼯合成有机⾼分⼦混凝剂和助凝剂。其分⼦式为：

聚丙烯酰胺的聚合度可⾼达20000~90000，相应的分⼦量⾼达150万~600万。它的混凝效果在于对固体表⾯具有强烈的吸附

作⽤，在胶粒间形成桥联。聚丙烯酰胺每⼀链节中均含有⼀个酰胺基（－CONH2）。由于酰胺基之间的氢键作⽤，线形分⼦

往往不能充分伸展开来，致使架桥作⽤削弱。为此，通常将PAM在碱性条件下（pH＞10）进⾏部分⽔解，⽣成阴离⼦型聚合

物（HPAM）：

PAM经部分⽔解后，部分酰胺基带负电荷，在静电斥⼒下，⾼分⼦得以充分伸展开来，吸附架桥作⽤得以充分发挥。由酰胺

基转化为羧基的百分数称⽔解度，亦即y/x值。⽔解度过⾼，负电性过强，对絮凝也产⽣阻碍作⽤。⼀般控制⽔解度在30%~40%较好。通常以HPAM作助凝剂以配合铝盐或铁盐作⽤，效果明显。

有机⾼分⼦混凝剂可能有毒性，PAM和HPAM的毒性主要在于单体丙烯酰胺。故产品中的单体残留量要严格按照有关规定控

制。

⽔解机理分析在碱性条件下,PAM的⽔解反应如下:

由于邻近基团的影响,产物HPAM的理论⽔解度最⾼只能达到70%[1]。从反应机理⾓度讲,该反应实际上是⼀个亲核取代反应,当

碱浓度⼀定的情况下,影响反应的因素主要是⽔解时间、⽔解温度和⽔解浓度。⽔解产物分⼦链上含羧酸根(COO-)离⼦,由于COO-离⼦之间的静电排斥作⽤,⼤分⼦线团在溶液中的伸展程度增加,粘度增加,因此粘均相对分⼦质量增⼤。HPAM分⼦链上

含COO-离⼦的数⽬越多,其粘均相对分⼦量增加得越多。

聚丙烯酰胺对⾼浊度⽔，具有⼗分优异的絮凝效能。聚丙烯酰胺为⾮离⼦型⾼聚物，通常卷曲成⽆规线团。⼀般加碱可使聚丙

烯酰胺部分⽔解，在所⽣成的羧基阴离⼦之间静电斥⼒的作⽤下，使分⼦链伸开，以暴露出来的活性酰胺基团和很长的分⼦

链，发挥优异的吸附架桥絮凝作⽤。

聚丙烯酰胺的⽔解反应，可以下式表⽰:式(1)中反应进⾏的程度，通常以⽔解度表⽰

h=m/n×100%(2)

式中:h-⽔解度(%)；

m—聚丙烯酰胺分⼦中⽔解⽣成的羧基数；

n—聚丙烯酰胺分⼦中⽔解前酰胺基总数。

在反应(1)中，随着⽔解度的增加，羧基阴离⼦增加，分⼦链不断伸展，从⽽有使絮凝效果逐渐增强的作⽤；同时，聚丙烯酰

胺分⼦的负电性亦逐渐增强，⼜妨碍了其与负电性的泥沙杂质相吸附，⽽且在吸附架桥中起主要作⽤的活性基团-酰胺基也不

断减少，从⽽随着⽔解度的增加，⼜存在使絮凝效果逐渐变差的因素。在⽔解前期，前者起主导作⽤；⽔解后期，后者升居主

导地位。作为综合结果，必存在⼀个最优的⽔解程度，使絮凝效果最佳，即存在着⼀个最佳⽔解度。⾃M ichaels 〔1〕于1954年提出最佳⽔解度的概念以来，⼀直普遍认为其值为30%左右。但对⾼浊度⽔，最佳⽔解度是否仍为30%，是本⽂要探

讨的⼀个课题。

聚丙烯酰胺作为⼀种有机⾼分⼦物质，⽔解反应速度较慢，应如何实现⾼速⽔解，是本⽂将要探讨的另⼀个课题。

⼀、聚丙烯酰胺絮凝的最佳⽔解度

聚丙烯酰胺在⽔解时，部分酰胺基转化为羧基，这些羧基并不全部呈离⼦状态，它为⼀弱电解质，在溶液中部分电离。式(1)

可进⼀步分解为:

式中:k a —电离平衡常数；

a—活度；

HPAM及HPAM m 分别代表部分⽔解聚丙烯酰胺的分⼦与离⼦。

在式(5)的平衡中，加碱⽐对平衡移动有重要的影响。当聚丙烯酰胺浓度⼀定时，提⾼加碱⽐，亦即提⾼了氢氧根离⼦的浓

度，从⽽使平衡有向右移动的趋势；但提⾼加碱⽐，增加了溶液中的电解质含量，过多Na + 的存在，使电离作⽤受到抑制。

总的结果是使电离度减⼩，式(5)的平衡向左移动〔2〕。同时，提⾼电解质浓度，改变了聚合电解质的双电层，也使聚丙烯酰

胺分⼦链的伸展程度降低；特别是由于聚电解质很⼤的分⼦量和⾼电荷密度，使这⼀效应更为突出。所以在⽔解度相同时，加

碱⽐愈⾼，聚丙烯酰胺分⼦链所带电荷就愈

⼩，分⼦链伸展程度就愈⼩。要达到与某⼀低加碱⽐情况相同的荷电状况与伸展程度，就要进⼀步提⾼⽔解度。故聚丙烯酰胺

的最佳⽔解度随加碱⽐的增⾼⽽增⼤。絮凝剂是⽢蔗糖⼚普遍使⽤的药剂，⽤以加速蔗汁沉降和提⾼清汁质量。近年来，国内外糖业界籍助于现代絮凝剂的良好性

能，研究开发了多种新的⽓浮清净⼯艺流程，显著地提⾼了制糖⼯业的科技⽔平。絮凝剂的品种和性能也有很⼤的发展与提

⾼，它在制糖⼯业中发挥着越来越重要的作⽤。

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。它们都是含有⼤量活性基团

的⾼分⼦有机物，主要有三⼤类：

１、以天然的⾼分⼦有机物为基础，经过化学处理增加它的活性基团含量⽽制成。

２、⽤现代的有机化⼯⽅法合成的聚丙烯酰胺系列产品。

３、⽤天然原料和聚丙烯酰胺接枝(或共聚)制成。

某些天然的⾼分⼦有机物例如含羧基较多的多聚糖和含磷酸基较多的淀粉都有絮凝性能。⽤化学⽅法在⼤分⼦中引⼊活性基团

可提⾼这种性能，如将⼀种天然多糖进⾏醚化反应引⼊羧基、酰胺基等活性基团后，絮凝性能较好，可加速蔗汁沉降。

将天然的⾼分⼦物质如淀粉、纤维素、壳聚糖等与丙烯酰胺进⾏接枝共聚，聚合物有良好的絮凝性能，或兼有某些特殊的性

能。国内研制的⼀些产品，曾在⼏个糖⼚试⽤，有较好效果。

⽬前在国内外糖⼚使⽤最⼴泛的絮凝剂，是合成的聚丙烯酰胺系列产品，它们的发展提⾼较快，在制糖⼯业的多种流程中普遍

使⽤。

聚丙烯酰胺(polyacrylamide)，常简写为PAM(过去亦有简写为PHP)。糖⼚近年使⽤的各种PAM，实质上是⽤⼀定⽐例的丙烯

酰胺和丙烯酸钠经过共聚反应⽣成的⾼分⼦产物，有⼀系列的产品。

丙烯酰胺的分⼦式为：CH2 = CH－CONH2

丙烯酸钠的分⼦式为：CH2 = CH－COONa

聚合物的分⼦式为：

CONH2

COONa

——CH2－CH———— CH2－CH————

m n

式中的m与n分别代表丙烯酰胺与丙烯酸钠的相对数量。它们的⽐例对聚合物的性质有很⼤的影响。通常将n对(m+n)的百分⽐

称为阴离⼦度或羧基⽐率，以前通常称它为⽔解度：

n

n + m

阴离⼦度＝

× 100%

因为－COONa基团在⽔溶液中容易离解出Na+ ⽽留下负电基－COO¯，使⼤分⼦带负电，它们亦称为阴离⼦聚合电解质。

PAM的分⼦量、阴离⼦度和残留单体含量是很重要的参数。

（1）分⼦量

PAM的分⼦量很⾼，且近年来还有较⼤提⾼。20世纪70年代应⽤的PAM，分⼦量⼀般为数百万；80年代以后，多数⾼效PAM

的分⼦量在1500万以上，有些达到2000万。每⼀个这种PAM分⼦是由⼗万个以上的丙烯酰胺或丙烯酸钠分⼦聚合⽽成(丙烯酰

胺的分⼦量为71，含⼗万个单体的PAM的分⼦量为710万)。通常，分⼦量⾼的PAM的絮凝性能较好。⾼分⼦有机物的分⼦

量，即使在同⼀产品中也不是完全均⼀的，标称的分⼦量是它的平均值。

（2）阴离⼦度

PAM的阴离⼦度对它的使⽤效果有很⼤影响，但它的适宜数值需视所处理的物料的种类和性质⽽定，不同情况下会有不同的

最佳值。根据我们多年的研究和对数⼗个PAM样本进⾏对⽐试验与分析，制糖⼯业所⽤的PAM阴离⼦度22～28%较适合，且

适应性较强，可⽤于不同的物料(蔗汁、糖浆、⾚糖及原糖的回溶糖浆)以及不同的⼯艺流程(亚硫酸法、碳酸法和磷浮法) 。国

外⽣产的糖⽤PAM的阴离⼦度多数在此范围。Bennett指出，如果所处理的物料的离⼦强度较⾼(含⽆机物较多)，所⽤PAM的

阴离⼦度宜较⾼，反之则应较低。⼜据克拉克的报告，澳州的糖⼚常⽤20%阴离⼦度的PAM，⽽美国佛罗⾥达州的糖⼚常⽤