聚丙烯酰胺（PAM)是一類重要的水溶性高分子聚合物，具有特殊的物理化學性質，能通過接枝或交 聯得到支鏈或網狀結構的多種改性物，被廣泛地應用於國民經濟的各個行業。聚丙烯酰胺為白色粉末， 易溶於水，難溶於苯、乙醚、丙酮等許多有機溶劑，無毒、無腐蝕性，固體聚丙烯酰胺有吸濕性。聚丙烯酰 胺分子可以引進各種離子基團從而得到特定的性能，高分子量的聚丙烯酰胺是重要的絮凝劑，對汙水中 許多微團和溶解性物質有良好的黏附作用，是水處理工業中應用十分廣泛的絮凝劑[1]。

陽離子型聚丙烯酰胺種電荷較高、相對分子質量較高的物質，其水溶液是高分子電解 質，帶有正電荷，對懸浮的有機膠體和有機化合物能有效地絮凝，並能強化固液分離過程。陽離子聚丙烯 酰胺是線型高分子化合物，由於具有多種活潑基團，可與多種物質親和、吸附而形成氫鍵。主要是絮凝帶 有負電荷的膠體，具有除濁、脫色、吸附、粘合等多種功能，適用於染色、造紙、食品、建築、冶金、選礦、煤 粉、油田、水產加工與發酵等行業中有機膠體含量較高的廢水處理，特別適用於城市汙水、城市汙泥、造紙 汙泥及其它工業汙泥的脫水處理。丙烯酰胺的應用範圍在很大程度上取決於丙烯酰胺係列聚合物的化 學組成和相對分子質量，相對分子質量高的CPAM作為絮凝劑，具有用量少、絮凝作用迅速、徹底，以及 沉澱疏鬆、過濾快等優點[2]。

聚丙烯酰胺的應用性能主要視其水溶液的性質而定，所以全麵了解聚丙烯酰胺水溶液的特性，對聚 丙烯酰胺的擴大應用和工業化快速發展具很有重要的意義。

1聚丙烯酰胺水溶液的性質

1. 1物理性質

聚丙烯酰胺能在水中以任何比例溶解，溶解不受溫度影響，其水溶液為均一清澈的高黏度液體。在 合適的低濃度下，聚合物溶液可視為網狀結構，鏈間機械的連結和氫鍵共同形成網狀節點；濃度較高時， 由於溶液中含有許多鏈^鏈接觸點，使得聚丙烯酰胺溶液呈凝膠狀。聚丙烯酰胺水溶液能與許多和水互 溶的有機物相容，對電解質也有很好的相容性，對氯化銨、氫氧化鉀、硫酸鈣、碳酸鈉、硼酸鈉、硝酸鈉、硫酸銅、磷酸鈉、氯化鋅、硫酸鈉、硼酸及磷酸等物質不敏感。

聚丙烯酰胺水溶液的黏度不但和相對分子質量、濃度、溫度有關，而且還受pH值、水解度及含鹽量 等不同因素的影響。聚丙烯酰胺水溶液的穩定性已能滿足很多應用方麵的要求，但仍會受到物理應力和 化學反應的影響，或由於細微的鏈構象重排而使溶液在陳放數日或數周內，黏度越來越小，這將大大影響 它的使用效能。所以在製造和貯運時，要細心控製條件，一般貯存不宜超過50°C。其它因素包括剪光、 切、超聲波和加熱都可使聚合物降解[3]。

1.2化學性質

聚丙烯酰胺在80〜100C堿性的條件下，可以通過酰胺基水解轉化為含羧基的聚合物，這種聚合物 和丙烯酰胺一丙烯酸鈉共聚物有相似的結構[4]。聚丙烯酰胺和甲醛水溶液在酸性條件下共熱可以發生 交聯反應，分子間的酰胺基通過亞甲基而交聯成為不溶性凝膠[5]。在40〜60C堿性條件下，聚丙烯酰胺 水溶液與甲醛可發生羥甲基化反應6。聚丙烯酰胺與亞硫酸氫鈉和甲醛在堿性的條件下反應，可在聚丙 烯酰胺的酰胺基上引入磺甲基生成陰離子衍生物——磺甲基化聚丙烯酰胺[]。聚丙烯酰胺可與次鹵酸 鹽（如次氯酸鈉或次溴酸鈉）在堿性條件下反應，該反應被稱為霍夫曼降解反應8。聚丙烯酰胺與甲醛和 胺在堿性條件下反應，可生成N-甲基化丙烯酰胺聚合物，該反應稱為曼尼奇反應[]。

2888电子游戏官网

888电子游戏官网（CPAM)是線型高分子化合物，由於它具有多種活潑基團，可與許多物質親和、吸 附而形成氫鍵。主要是能絮凝帶負電荷的膠體，具有除濁、脫色、吸附、粘合等功能。

2 1 CPAM的主要用途

2.1.1汙水處理中的應用利用聚丙烯酰胺（PAM)處理廢水已有六十多年曆史，近年由於廢水來源越 來越複雜，處理難度越來越大，所以陽離子聚合物倍受關注[1°]。

888电子游戏官网可通過吸附電荷中和及吸附架橋兩種作用使帶負電荷的膠體顆粒和其它汙染物 質脫穩而得到去除，因而具有良好的除濁、脫色等多種功能，特別適用於膠體物質含量高的廢水、汙泥髒 水和有色廢水的處理。另外，它能與各類無機高分子絮凝劑複配成一係列新型高效複合型絮凝劑，從而 進一步拓寬應用範圍、降低水處理的成本、提高淨水的效果。因此，在城鎮飲用水、工業用水、工業廢水和 城市汙水淨化處理中使用888电子游戏官网已經成為了一種趨勢[11]。

2.1.2造紙業中的應用888电子游戏官网作為優質的造紙助留助濾劑已在全世界範圍內得到了廣泛 的應用，科學工作者們正不斷地對聚丙烯酰胺進行新的改性研究，以製得效果更好的888电子游戏官网。 另外，國際上對888电子游戏官网/微粒係統進行改進，正研製能與888电子游戏官网複合使用效果更好 的微粒。我國應加強在這些方麵的研究與開發，盡早縮短與國外的差距，從而提高造紙效率和質量，增強 國際競爭力[12]。

2 2 CPAM的合成方法

聚丙烯酰胺及其衍生物都是通過丙烯酰胺（AM)自由基聚合製成的均聚物或共聚物。聚合方法按 單體在介質中的分散狀態可分為本體聚合、懸浮聚合、溶液聚合和乳液聚合，按單體和聚合物的溶解狀態 分類可分為均相聚合和非均相聚合。具體生產方法主要有：反相乳液聚合、反相微乳液聚合、反相懸浮聚 合、雙水相聚合、沉澱聚合、輻射聚合法、泡沫聚合法等[13 ]。

下麵介紹幾種現今比較熱門的888电子游戏官网合成方法。

2.2. 1反相乳液聚合反相乳液聚合是將水溶性單體的水溶液利用油包水型乳化劑以油包水形式分散 在油類的連續相中，利用油溶性或水溶性引發劑進行聚合，得到微米級大小的聚合物顆粒會在油相中形 成分散體係。這種方法的優點是反應速率較高、反應體係粘度低、反應溫度容易控製等等[14]。

慧泉等[15]以丙烯酰胺（AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC)為單體，利用反相乳液聚合 法合成了 P(DMC-AM)共聚物。在正交試驗的基礎上，分析考察了乳化劑質量分數、單體質量分數、引發 劑質量分數、P H值、油水比例以及反應時間等因素對產物特性粘度的影響。得到的較佳聚合條件為：乳 化劑質量分數7. 3%、引發劑質量分數200X10-6%、單體質量分數45%、PH值3. 0、油水比1:2及反應時 間4h。在上述條件下，所得產物的特性粘度可達7 62dL/g。采用FTIR對產物結構進行了表征，並通過 粒度分布儀對粒子粒徑分布進行了分析，利用透射電鏡觀察了反相乳液粒子的形貌。

陳潔等[16]，以液體石蠟作連續相，利用Span80-Tween80作為複合乳化劑，進行了 AM—DMC的反 相共聚反應，研究了溫度、單體配比、乳化劑質量分數對聚合物的影響。發現最佳工藝條件是：油相： 80mL,—定量配比的Span80-Tween80複合乳化劑，乳化劑占油相的質量分數為26 % ;水相：AM和 DMC的質量比為2. 5:1，加入蒸餾水進行溶解。將油相物質倒入裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的四 口燒瓶中，通入氮氣保護，經過3 0 m i n攪拌後依次滴加水相和引發劑，短時間升溫後保持反應溫度3 5〜 40°C，繼續攪拌至反應結束。試驗後，經測定得到產物特性粘數大於5. 52dL/g，固含量大於40%。通過 對AM和DMC進行一係列正交試驗研究，得知單體配比、反應溫度、乳化劑濃度等因素對聚合物性能及 聚合體係的穩定性都有較大的影響，確定最佳工藝條件為：一定單體濃度，Span80-Tween8 0複合乳化劑 質量分數20%〜26%，反應溫度35〜40C，單體配比為（AM:DMC)為2. 5:1，聚合反應時間3〜4h。

顏學敏等[17]以二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酰胺為原料，白油為連續相，通過反相乳液聚合製備了 DMDAAC-AM二元共聚物乳液，分別研究了 HLB值、油水體積比及乳化劑用量對乳化體係穩定性的影 響，得到最佳乳液體係配方為：HLB值為4 5,油水比為1. 5:1，乳化劑含量7%。分析了單體濃度、陽離 子度、反應溫度、引發劑用量等不同因素對聚合物乳液特性粘度的影響。較佳的聚合條件為：單體濃度 30%，陽離子度30%，引發溫度50C，引發劑用量0. 5%。用紅外光譜對共聚物進行了結構表征，經分析 表明，產物為888电子游戏官网。用共聚物對油田汙水進行了絮凝性能評價，單獨使用時濁度去除率為 89. 37%，COD去除率為89. 76%，而與聚合氯化鋁複配使用時，濁度去除率提高到95. 28%，COD去除率 提高到92. 32%。

2. 2. 2反相微乳液聚合反相微乳液即油包水型微乳液，利用乳化劑的穩定作用，888电子游戏官网的重要研究技術進展，水相能以較均一的納 米尺寸微液滴的形式均勻分散在油相當中。上世紀80年代Candau等進行了反相微乳液聚合製備聚丙 烯酰胺的研究，從而掀起了對反相微乳液聚合的研究熱潮[18]。其特點是：（1)分散相（水相）比較均勻，大 小在5〜200nm之間；（2)液滴小呈透明或半透明狀；（3)具有很低的界麵張力，能發生自動乳化；（4)處於 熱力學穩定狀態，離心沉降不分層；（5)在一定範圍內，可與水或有機溶劑互溶。

早在1983年，Gan等[19]為首的新加坡國立大學化學係的研究人員就開始從事微乳液聚合的研究， 他們研究的重點是以W/O微乳液為介質製備多孔的聚合物材料，為了克服聚合過程中出現相分離的現 象，並且精確地控製多孔材料中孔的形態和尺寸，Gan等做出了許多開創性的工作。Vaskova等[2°]則主 要研究了引發聚合的環境與引發劑種類之間的關係，他們在AOT/甲苯/ AM/水微乳液體係中，分別加入 了水溶性或油溶性的自由基俘獲劑，並用ESR檢測阻聚劑的衰減動力學，結果表明：水溶性引發劑如過 硫酸銨（APS)、過硫酸鉀（KPS)是在微液滴內起引發作用的；而油溶性引發劑如過氧化苯甲酰（BPO)、偶 氮二異丁腈（AIBN)則是在界麵層起引發作用。

馬偉偉等[21]以丙烯酰胺（AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC)為共聚單體，用反相乳液微聚合 法合成了穩定的聚丙烯酰胺微乳液。考察了乳化劑、油水質量比、單體濃度、引發劑用量和陽離子度等因 素對產物相對分子質量的不同影響，確定了最佳聚合條件，並將其與國內外的不同產品進行了絮凝效果 的對比。發現采用反相微乳液法合成了新型的聚丙烯酰胺絮凝劑，其最佳合成條件是：單體質量分數為 30 % (對體係總質量）；引發劑用量為0. 1 % (對體係總質量）；Span80和Tween80的質量比為1: 4 ;乳化劑 用量為10%;陽離子度為15%;油水質量比為2:1。

蔣永華等[22]采用反相微乳液聚合法，以丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨、丙烯酰胺、JV，N-亞甲基雙丙 烯酰胺為單體製備了888电子游戏官网微粒。 考察了複合乳化劑的值、乳化劑含量及水油比對乳液穩定 性的影響，並對產物的粒徑大小及其分布進行了表征和分析。研究發現最佳工藝條件為：1)油相采用 120井汽油，Span80-Tween80為複合乳化劑，單體質量分數為15 %〜18%，水油體積比為1: 1. 1〜1. 3 時，微乳液呈半透明狀，分層所用時間大於30min，適合於反相微乳液聚合；（2)基於以上條件，按一定的 單體配比可以成功合成粒徑在納米級別的888电子游戏官网聚合物，微粒的形狀呈球形，且微粒的粒徑 大小受bis用量的影響明顯。

22 3反相懸浮聚合反相懸浮聚合是將水溶性單體在有機溶劑中分散成細小液滴而進行聚合反應的 技術。與其它聚合方法相比，它的突出優點是：對設備和工藝過程要求簡單，反應條件溫和，易於移出反 應熱，體係粘度低，副反應少，溶劑可直接經過蒸餾回收，沒有廢水和環境汙染等[23]。

方燕青等[24]采用反相懸浮聚合法，以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺（DMC)和丙烯酰胺（AM)為 單體，V-50為引發劑，反應合成了888电子游戏官网（CP AM)。結果表明，在其它條件不變的情況下，分 散劑種類及濃度、引發劑濃度、油水體積比、單體質量配比等因素都對聚合物的分子量、溶解性有不同程 度的影響。研究得到的最佳合成條件為：分散劑比例為1:1的Span60—Span80分散體係，分散劑濃度為

3 6%，引發劑濃度為0. 6%。，油水比為1. 2:1，單體質量比AM:DMC為1:1，單體濃度為60%。

肖昊江等[25]以反相懸浮聚合法製備了 N，N—亞甲基雙丙烯酰胺交聯澱粉微球，並通過醚化劑GTA 與澱粉微球反應製得了陽離子型澱粉微球.用FTIR和XRD對陽離子型澱粉微球進行了結構分析，以掃 描電鏡和粒度分析儀對微球形狀進行了表征。結果分析表明，所合成的交聯陽離子型澱粉微球形狀圓 整，而表麵粗糙，微球中存在酰氨基結構，並接枝有季銨鹽陽離子基團；與可溶性澱粉相比，陽離子澱粉微 球的結晶度略有降低；引發劑、交聯劑和油水體積比對微球的平均粒徑大小有較大的影響。

白永峰等[26]采用反相懸浮聚合法合成顆粒狀的陽離子型高分子聚丙烯酰胺絮凝劑采用丙烯酰胺 和N，N，N—三甲基乙醇丙烯酸氯化銨（AQ)兩種單體，考察反應體係的特征及影響分子量的基本因素， 諸如溫度、單體濃度、引發劑濃度、分散劑濃度、水油體積比對分子量的影響。研究結果表明，由環已烷等 組成的體係是合成顆粒狀高分子量的陽離子聚合物的較理想體係。在單體濃度為60%，溫度為70°C，分 散劑濃度為3. 3%，引發劑濃度為0. 3%的條件下，可以反應得到高分子量的、粒徑均勻的產物。

2. 2. 4888电子游戏官网的重要研究技術進展，雙水相共聚888电子游戏官网（CPAM)的“水包水”乳液是指丙烯酰胺（AM)與其它陽離子水 溶性單體在一種低分子量水溶性聚合物作為分散劑的無機鹽溶液中，進行分散聚合反應所得到的外觀上 類似於乳液的水分散體係。它克服了過去產品劑型中難溶、耗能、汙染環境、存在安全隱患、價格較昂貴 等眾多缺點，並以其速溶、節能、環保、方便、價廉等優點成為聚丙烯酰胺研究和生產的新方向，其產品廣 泛應用於廢水處理、石油開采、造紙、礦石浮選、汙泥脫水等多個領域，且效果甚佳，符合綠色化學的發展 方向[27]。

鄭豔等[28]，研究了在無機鹽硫酸鋁存在的反應體係中，丙烯酰胺（AM)，和甲基丙烯酰氧乙基三甲基 氯化胺（DMC)在水溶性分散劑中的共聚反應，並考察了體係中聚合溫度、引發劑用量、陽離子單體用量、 分散劑種類與用量對產品的影響。結果表明，（1)水包水型888电子游戏官网的較好反應條件為：了 =

45C，™(PEG)=5. 5%，™(A12(S04)3) = 15%，™(AM):™(DMC) = 10:3，™(K2S208)=0. 3%;(2)與一 般的自由基聚合反應相比較，在水分散聚合體係中，引發劑用量更大；選用PEG(20000)作分散劑更容易 獲得穩定的水包水乳液，實驗重複性更好；（3)將所得產品用於高嶺土絮凝實驗和產品與聚合氯化鋁複配 用於造紙廢水的絮凝實驗。通過測定其上清液的透光率和C0D及Cr去除率，得出了888电子游戏官网 的最佳用量™(CPAM)=8mg/L。

邢仁衛等[29]采用自製的分散體係，用乳液聚合法成功地合成出了一係列水包水型陽離子聚丙烯酰 胺乳液，並對加入電解質的量、引發劑加入前後丙烯酰胺單體加入配比及分散介質等影響聚合反應和乳 液性能的主要因素進行了討論，實驗結果分析表明，當硫酸銨用量為2 3 g、無水硫酸鈉用量為4 g、引發劑 加入前後AM加入配比為1:4、鼇合劑為乙二胺四乙酸二鈉時可以合成穩定性和使用效果均比較好的水 包水888电子游戏官网乳液，在造紙過程中可以用做助留劑，並且還具有增強效果。

王玉峰等[°]，采用了丙烯酰胺（AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC)這兩個共聚單體，以分散 聚合法製備888电子游戏官网水包水乳液。 研究了單體質量配比、引發劑用量、聚合濃度、分散劑用量等 不同因素對聚合反應的影響，獲得了優化的合成條件。研究發現優化了影響聚合反應的各種參數：陽離 子單體DAC用量10%〜15%，引發劑用量0. 03% ,單體質量分數10%〜12% ,分散劑用量1. 0%〜 1. 2%。在此條件下，聚合產物相對分子質量可達420萬，產物粒徑均勻，表觀粘度低，溶解性和穩定性較 好。自製888电子游戏官网水包水乳液無論是作為單一助留助濾劑使用還是與膨潤土組成的微粒助留 體係使用，對漂白葦漿都具有較好的助留助濾性能。在888电子游戏官网用量為0. 05%、膨潤土用量為 0. 3%時，助留助濾效果最好，細小纖維和填料的首程留著率可以達到93%以上，同時成紙勻度得到 改善。

Z 3 CPAM的國內外生產現狀

888电子游戏官网可通過吸附電中和及吸附架橋兩種作用使帶負電荷的膠體顆粒和其它汙染物質 脫穩從而得到去除，具有良好的除濁、脫色等功能，特別適用於膠體物質含量較高的廢水、汙泥脫水和有 色廢水的處理等。另外，它也可與各類無機高分子絮凝劑複配成一係列新型高效複合絮凝劑，使應用範 圍得到進一步拓寬，並能降低水處理成本、提高淨水效果。因此在城鎮飲用水、工業用水、工業廢水和城 市汙水淨化處理以及汙泥脫水中使用888电子游戏官网成為一種必然趨勢[31]。

上世紀70年代以來，美、英、法、日等國家的陽離子型聚丙烯酰胺的研究開發展現了明顯的增長趨 勢，888电子游戏官网的重要研究技術進展，在廢水處理中大量使用了888电子游戏官网。2002年來，日、美等國家888电子游戏官网的合成已 占絮凝劑的總量的60%，而且每年仍以10%以上的速度增長[32]。

在國外已開發引用的陽離子型高分子絮凝劑中，888电子游戏官网絮凝劑占重要的地位。在早期， 888电子游戏官网絮凝劑的主導產品為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC)與丙烯酰胺（AM)的共 聚係列產品，而在汙水處理廠的汙泥脫水設備從帶式壓濾機轉變為以高速離心機、擠壓機等為主的情況 下，對絮團的機械強度就有了更加高的有求，而DMC係列的產品已經不能滿足要求。由於丙烯酰氧乙 基三甲基氯化銨（AETMAC)與AM的共聚物P(AETMAC-AM)的分子鏈比較柔順、具有彈性，分子鏈 上沒有2-甲基，因而親水性相對比較好。所以，其絮凝後所產生的絮團經過擠出多餘的水分後仍具有_ 定的彈性，強度好，絮團擠碎後仍能重新凝集，並能很好地經受機械力的作用完成脫水過程[33]。而且，該 類產品以相對分子質量較高、電荷分布均勻等特點優於其它888电子游戏官网共聚物。因此，AETMAC 係列產品逐漸代替DMC係列產品成為主導產品[4]。

目前我國生產888电子游戏官网的廠家生產規模小，絕大多數生產能力都在1000噸/年以下。主要 的生產廠家有：廣東恒業精細化工有限公司、北京希濤技術開發有限公司、華東理工大學、無錫新宇、中石 化北京化工研究院、廣州聚丙烯酰胺工程技術中心、淄博永勝化工廠、天津有機化工廠、蘇州安利化工廠、 石油勘探開發科學研究院等。這些生產單位所采用的陽離子單體主要依賴進口[31]。

3展望

隨著人們生活水平的不斷提高，人們越來越注重環保和生活質量，汙水的處理也日益受到人們的關 注。但伴隨著現代工業的飛速發展，汙水排放量，汙水處理的複雜度都有了很大的提高，所以，尋求高品 質，低能耗，低成本的888电子游戏官网絮凝劑已經成為了_種大的趨勢。但是由於國內陽離子聚丙烯 酰胺的生產規模與產品質量還和國外存在著很大的差距，使得國內汙水處理單位所用到的高端產品隻能 依靠進口得到，這必將嚴重阻礙我國的汙水處理進程以及888电子游戏官网的有效快速發展。所以，加 大力度發展本國的高質量的888电子游戏官网已經迫在眉睫。

為此提出以下展望：（1)研究市場，增大資金投入，合理分配資源，888电子游戏官网的重要研究技術進展，建設能與國外先進水平相競爭的優 勢企業或機構，逐步增加國內市場的占有率，並在這基礎上邁向國際市場；（2)企業與高校等科研機構應 相互密切合作，利用好各自的科研技術優勢和資金優勢，研究開發出和市場需求相適應的優質產品；（） 研究開發要以實際應用為目的，杜絕盲目浪費研究資源；（4)具體要從提高分子量、研究引發劑的種類和 用量、研究最佳陽離子度等多方麵對888电子游戏官网的生產工藝進行改進；（5)開發新的合成工藝，以 低能耗、低汙染為立足點進行研發，例如加大力度進行新的“水包水”工藝研究。綜合以上幾點，以求得到 能與外國產品相媲美甚至超越外國的888电子游戏官网。