聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PMA）是由丙烯酰胺单体聚合而成的有机高分子 聚合物。PAM 是一种无色、无臭、无味，没有腐蚀性的物质。在常温下比较稳定，高温冰冻时易降解。 聚丙烯酰胺的分子结构为：聚丙烯酰胺水溶液的粘度随聚合物相对分子质量的增加明显变粘。由于聚丙烯酰胺结构单元中含有酰胺基以及易与其他化合物形成氢键，使其具有良好的水溶性和很高的化学 活性。在醋酸、丙烯酸、氯代乙酸、乙二醇、甘油、乳酸等少数溶剂中溶解 1%左右，几乎不溶于其他的有机溶剂。在210、无氧条件下，聚丙烯酰胺的酰胺基脱水转变成腈基，500炭化为黑色的粉末。聚丙烯酰胺产品按其纯度来分，有粉剂和胶体两种：粉剂产品为白色或黄色颗粒或粉末，固体含量在90%以上易运输，受到用户欢迎；胶体产品为无色或微黄色透明胶体，固体含量为 8%～9%，不易运输，使用也不方便。

    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于阴离子型或非离子型 聚丙烯酰胺的应用聚丙烯酰胺在水处理领域应用广泛，包括原水处理、污水处理、工业水处理、城市生活污水处理等，目前仍然是我国内外水处理领域使用的水处理剂。在我国，聚丙烯酰胺的应用主要集中在石油开采、水处理、造纸、纺织印染等领域。非离子型聚丙烯酰胺为大分子链上不含离子基团，但酰胺基与许多物质，如粘 纤维素等能产生氢键，因吸附架桥而絮凝阳离子型聚丙烯酰胺 其水溶液是高分子电解质，带有正电荷，对悬浮的有机胶 体和有机化合物可有效地凝聚，并能强化固液分离过程 阴离子型聚丙烯酰胺 在中性和碱性介质中呈高聚物电解质的特征，对盐类电解 质敏感，与高价金属离子能练成不溶性凝胶体 国内聚丙烯酰胺的消费结构国外聚丙烯酰胺的主要消费领域是水处理和造纸。国外聚丙烯酰胺的消费结构各国的消费结构有所不同。美国和西欧聚丙烯酰胺的消费领域是水处理。因此，聚丙烯酰胺在水处理方面的应用在我国将会有广阔的前景。

    在石油开采中，聚丙烯酰胺是一种多功能的油田化学处理剂，主要用于钻井泥浆材 料以及提高采油率等方面，广泛用于钻井、完井、固井、修井、压裂等油田采作业中。无 论是采用胶束—聚合物驱油还是用聚合物驱油，都需要大量使用PAM 系聚合物。聚丙烯酰 胺水溶液具有较高的粘度，有较好的增稠、絮凝和流变调节作用，在石油开采中用作驱油 剂和钻井泥浆调节剂。目前，我国大型油田三次采油已成为聚丙烯酰胺的应用领域。在石油开采过程中，由于底层的非均质性，常产生水浸问题，需要进行堵水。其实质是改变水在地层中的渗流状态，以达到减少油田产水，提高油田最终采收率的目的。聚 丙烯酰胺水溶液的粘度随相对分子质量的增加明显变粘，因此用作堵水剂时要视地层类型 选择合适的PAM分子量。均质性好、平均渗透率高的油层，可选用中度分子量（510）的PAM；基岩渗透率低的裂缝性油层或渗透率变化大的油层，可选用高分子量。在使用时可不交联使用，也可与铝盐、铬盐等交联生成凝胶使用，还可以添加某些树脂以形成互容聚合物网络，使之具有更高的耐温性。

    作为钻井液调整剂，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，减少流体损失等。用PAM 调制的钻井泥浆比重低，固含量少， 减少对油气层的压力和堵塞。此外，还可大大减少卡钻故事，减轻设备磨损，防止发生井 漏和塌陷 配合使用在钻井废水处理中具有很好的使用效果。

    聚丙烯酰胺可以通过化学反应转化或共聚变成含有阴、阳、非、两性离子的完整絮凝体。聚丙烯酰胺在NaOH 等碱类作用下，易起水解反应，使部分聚丙烯酰胺生成聚丙烯酸钠。由于RCOO-(羟基)的作用，使聚丙烯酰胺水解成阴离子型高分子絮凝剂，而不水解的聚丙 烯酰胺为非离子型高分子絮凝剂。在RCOO-（羟基）基团的离子静电斥力作用下，同电荷 颗粒之间由异电荷胶体连在一起，也称为异电荷胶体互凝现象，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的絮凝效果要优于非离子型聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺基团可与许多物质亲和形成氢键，高 分子聚丙烯酰胺在被吸附的粒子间形成“桥联”，使颗粒形成聚集体而沉降，使污水得到 净化。 阳离子聚丙烯酰胺的调质作用机理：1、电中和作用。污泥颗粒本身带负电荷，相互之间存在斥力，在污泥中加入与胶体 带相反电荷的聚电解质，可降低粒子的电位，使粒子相互吸引形成絮团。2、去水化作用。将亲水胶体转变为憎水胶体，这是污泥调制的关键。污泥胶体与高 分子间发生活性反应或形成络合物，产生不溶性产物，从而实现絮凝。3、吸附作用。主要以吸附架桥和表面吸附为主。

    由于一些城市的洁净地下水位下降较快，地表水水质较差，城市供水中聚丙烯酰胺 用量必然会迅速增加。根据我国可持续发展规划，今后我国对三废治理的要求将更高。污 泥脱水是污水处理的一个重要组成部分，越来越受到关注。利用物理、化学或其他方法改 变污泥固液分离特性的步骤，称为污泥调理。污泥化学调理是污泥脱水单元的核心技术。采用聚丙烯酰胺进行污泥脱水，使用的剂量比无机药剂要少，无机调理剂会增加污泥量， 增加污泥处理成本，而聚丙烯酰胺法则能提高污水处理效果，减少污泥排放量，具有较好 的社会效益和经济效益。 在城市污水处理厂的生产运行中，为节省人力，避免人为操作造成的误 差，阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的使用多采用溶药、投加一体化系统。污泥处理是整个废水 处理中最重要的环节之一，为了提高污泥的固含量，污泥经常要经过脱水处理，可行的办法是使用阳离子絮凝剂，该法不仅生成的污泥量少且易机械脱水，节约用水，对提高污 水处理效果和废水回用有重要的作用。由于在污泥脱水方面暂无其他产品可取代聚丙烯酰 胺，因此，对聚丙烯酰胺的需求量也将必然增加。我国城市水处理聚丙烯酰胺的用量仅为 美国的1/9。国家环保总局和有关部门要求在水费中增加污水处理费用以及限制饮用水中铝含量，这为聚丙烯酰胺在城市供水和污水处理领域的市场开发打开了空间。此外，全国许多城市的污水处理厂由于管网建设未及时跟上，尚不能满负荷运行，预计该领域对聚丙 烯酰胺的需求量将会更大。

    聚丙烯酰胺本身，因为它进入人体后，绝大部分在短期内排出体外，很少被消 化道吸收。多数商品也不刺激皮肤，只有某些水解体可能有残余的碱，当反复、长期接触 时会有刺激性。各国均规定聚丙烯酰胺工业残留的丙烯酰胺含量为0.5%—0.05%。 应用于水的一般净化处理是，丙烯酰胺含量0.2%以下，用于直接饮用水处理是，需在0.05%以下。考虑到国家污水排放标准的不断提高，将来对现有污水处理设施的改造和运营费用 也会有很大的增长空间。因此，聚丙烯酰胺在水质净化中的应用将会有非常广泛的应用空间。工业废水处理是聚丙烯酰胺在水处理方面的又一个重要的方面。目前，我国的化工、 冶金、造纸、印染、建材等行业都在不同程度的使用聚丙烯酰胺作为絮凝剂。

    聚丙烯酰胺在造纸工业中广泛用作助留剂、助滤剂、均度剂等。它的作用是能够 提高纸张的质量、料浆脱水性能 、减少原材料消耗及对环境的污染，用作分散剂，改善纸的均匀度。添加不同分子量，不同官能团的聚丙烯酰胺有增加填料保留，纸页纤维干湿剂提高表面性质，油墨吸附等多种作用。此外，聚丙烯酰胺还应用于造纸生产的废水处理和纤维回收。同时，各种离子型聚丙烯酰胺均可实现工业化生产，且其构和性能可以调节，以满足造纸行业中的不同需求，其用量逐年递增，已成为合成高分子中用量较大的造纸助剂。

    利用聚丙烯酰胺吸湿性强的特点，能减少纺细纱时的断线率；用作后处理剂防止织物的静电和阻燃，生成柔顺、防皱的保护层；用作印染助剂，聚丙烯酰胺可使产品附着牢 度大，鲜艳度高。此外，聚丙烯酰胺还可用于纺织印染污水的净化。随着国民经济的发展，我国的印染业进入了高速发展时期，成为工业废水排放大户。印染废水色度深，毒性强，难降解，许多染料废水难以用无机絮凝剂处理，将有机高分子聚丙烯酰胺与无机高分子絮凝剂混合使用具有用量少、絮凝速度快、受PH值及温度影响小以及易处理等优。采用聚丙烯酰胺作絮凝剂可促进采矿、洗煤回收水中固体的沉降，同时可回收有用的固体颗粒，避免对环境的污染。在制糖业中聚丙烯酰胺可加速蔗汁中细粒子的下沉，促进过滤和提高滤液清澈度。

    pH值对各类PAM 类絮凝剂的影响是不一样的，其中，阳离子型与部分非离子型对pH值的变化不敏感，而阴离子型受pH值得影响较大。pH过大或过小均会造成高分子链卷曲，架桥距离缩短导致絮凝能力下降，只有在pH值合理范围内絮凝效果才能保证效果。理论上认为聚合物相对分子质量越大，分子在溶液中的伸展度越大，则架桥能力越强，絮凝速度越大。但是相对分子质量过大，因絮凝沉降速度过快会导致上层清夜中细小颗粒 残留增大。同时，高相对分子质量的PAM 溶解速度低，增加了溶解困难。离子型高分子胶 粒由于静电作用，要求相对分子质量较低，非离子型絮凝剂则要求相对分子质量较大。

    聚丙烯酰胺溶液在使用时，投加的浓度越稀越好，较稀的投加浓度能使溶液在水中迅速扩展，充分混合，防止产生浓度过高的胶体保护现象，影响使用效果。但浓度太稀会 造成庞大的投加设备，一般投加浓度以0.5%～1%为宜，配制浓度以2%为宜。聚丙烯酰胺 絮凝剂，在处理高浊水中，分批投药比一次投药的絮凝效果为佳。由于分批投药能避免过 高的絮凝剂浓度与泥沙混合，造成活性基团被封闭的后果，因而达到较佳的效果。分批投 药的比例，一般先投加60%然后再投加40%为佳。

    聚丙烯酰胺在作为助凝剂使用时，一般的投加顺序在投混凝剂之后。前后相隔半小时 为宜，使杂质颗粒先行脱稳到一定程度为聚丙烯酰胺大离子的絮凝作用创造条件。如果独 作为处理高浊度水絮凝剂时，则应先投加聚丙烯酰胺絮凝剂，否则会影响其使用效果。PAM 吸附一部分胶粒，使其浊度降低，其余胶粒由其他混凝剂脱粒脱稳，再由PAM 吸附，这样可降低其他混凝剂的剂量。 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，不可再铁质容 器内配制和贮存。溶解时应注意讲产品慢慢地加入带搅拌和加热措施的溶解器中，应避免结固，溶液应在适宜的温度下配制，并避免长时间搅拌否则会导致聚合物降解，影响使用 效果。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。