聚丙烯酰胺(PAM)是一種線型水溶性高分子，是水溶性高分子化合物中應(yīng)用最為廣泛的品種之一，PAM其衍生物可以用作高效的絮凝劑、增稠劑、紙張增強劑以及液體的減阻劑，廣泛應(yīng)用于水處理、造紙、石油、煤炭、礦冶、地質(zhì)、輕紡、建筑等工業(yè)部門。
PAM的類型
陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)：是線型高分子化合物，由于它具有多種活潑的基團，可與許多物質(zhì)親和、吸附形成氫鍵。主要是絮凝帶負電荷的膠體。
陰離子聚丙烯酰胺(APAM)：是水溶性的高分子聚合物，主要用于各種工業(yè)廢水的絮凝沉降，沉淀澄清處理，如鋼鐵廠廢水，電鍍廠廢水，冶金廢水，洗煤廢水等污水處理、污泥脫水等。還可用于飲用水澄清和凈化處理。由于其分子鏈中含有一定數(shù)量的極性基團，它能通過吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋或通過電荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速懸浮液中粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液澄清，促進過濾等效果。
非離子聚丙烯酰胺(NPAM)：是高分子聚合物或聚電解物，其分子鏈中含有一定量極性基因能吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋形成大的絮凝物。它加速懸浮液中的粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液的澄清，促進過濾等效果。由于分子鏈含有酰胺基或離子基因，故其顯著特點是親水性高，可以各種比例溶于水中，這一類聚丙烯酰胺水溶液對電解質(zhì)有很好的容忍性，如氯化胺，硫酸鈉等都不敏感，與表面活性劑也相容。
PAM的技術(shù)指標
對聚丙烯酰胺的技術(shù)指標一般有分子量、水解度、離子度、粘度、殘余單體含量等，所以判斷PAM的質(zhì)量優(yōu)劣也可以從這幾個指標來判斷。
1、分子量
PAM的分子量很高，且近年來還有較大提高。20世紀70年代應(yīng)用的PAM，分子量一般為數(shù)百萬;80年代以后，多數(shù)高效PAM的分子量在1500萬以上，有些達到2000萬。每一個這種PAM分子是由十萬個以上的丙烯酰胺或丙烯酸鈉分子聚合而成(丙烯酰胺的分子量為71，含十萬個單體的PAM的分子量為710萬)。
通常，分子量高的PAM的絮凝性能較好，丙烯酰胺的分子量為71，含十萬個單體的PAM的分子量為710萬。聚丙烯酰胺及其衍生物的分子量從幾十萬到一千萬以上，根據(jù)分子質(zhì)量可分為低分子量(100萬以下)、中分子量(100萬~1000萬)、高分子量(1000萬~1500萬)、超分子量(1500萬以上)。
高分子有機物的分子量，即使在同一產(chǎn)品中也不是完全均一的，標稱的分子量是它的平均值。
2、水解度與離子度
PAM的離子度對它的使用效果有很大影響，但它的適宜數(shù)值需視所處理的物料的種類和性質(zhì)而定，不同情況下會有不同的最佳值。如果所處理的物料的離子強度較高(含無機物較多)，所用PAM的離子度宜較高，反之則應(yīng)較低。通常，陰離子度被稱為水解度。而離子度一般特指陽離子。
離子度=n/(m+n)*100%
早期生產(chǎn)的PAM是由聚丙烯酰胺一種單體聚合而成，原來不含-COONa基團。使用前要先加NaOH加熱，使部分-CONH2基水解為-COONa，反應(yīng)式如下：
-CONH2+NaOH →-COONa+NH3↑
水解過程中有氨氣放出。PAM中酰胺基團水解的比例就稱為PAM的水解度，它即是陰離子度。這種PAM的使用不方便，且性能較差(加熱水解必使PAM分子量和性能明顯下降)，80年代后已很少使用。
現(xiàn)代生產(chǎn)的PAM有多種不同陰離子度的產(chǎn)品，用戶可根據(jù)需要和通過實際試驗選用適當?shù)钠贩N，不需要再行水解，溶解以后即可使用。但是，由于習慣的原因，有些人仍將絮凝劑的溶解過程稱為水解。應(yīng)當注意，水解的含義是加水分解，是化學反應(yīng)，PAM的水解有氨氣放出;而溶解只是物理作用，無化學反應(yīng)。兩者的本質(zhì)不同，不應(yīng)混為一談。
3、殘余單體含量
PAM的殘余單體含量是指在丙烯酰胺聚合為聚丙烯酰胺過程中，未反應(yīng)完全并最終殘留于聚丙烯酰胺產(chǎn)品中的丙烯酰胺單體含量，是衡量是否適用于食品工業(yè)的重要參數(shù)。聚丙烯酰胺是無毒的，但丙烯酰胺具有一定的毒性。在工業(yè)品聚丙烯酰胺中，難免殘留有微量的未聚合的丙烯酰胺單體。因此，必須嚴格控制PAM產(chǎn)品中的殘余單體含量。國際規(guī)定用于飲用水和食品工業(yè)的PAM中的殘余單體含量不超過0.05%。國外著名產(chǎn)品的這一數(shù)值低于0.03%。
4、粘度
PAM溶液是很粘稠的。分子量越高的PAM的溶液粘度越大。這是因為PAM大分子是長而細的鏈狀體，在溶液中運動的阻力很大。粘度的實質(zhì)是反映溶液內(nèi)磨擦力的大小，亦稱為內(nèi)磨擦系數(shù)。各種高分子有機物的溶液的粘度都較高，并隨分子量升高而增大。測定高分子有機物分子量的一種方法，就是測定一定濃度溶液在一定條件下的粘度，再按一定的公式計算其分子量，稱為“粘均分子量”。
PAM的選型
聚丙烯酰胺按離子特性可分為非離子、陰離子、陽離子型聚丙烯酰胺類型。按分子量來分有不同規(guī)格的分子量，離子度等衍生出很多型號，面對市場雜亂的規(guī)格體系，針對自己的污水體系優(yōu)選最佳聚丙烯酰胺型號確實難度很大，如何幾招搞定污水或污泥聚丙烯酰選型的常見問題。
1、了解污泥的來源
污泥是污水處理中的必然產(chǎn)物，首先我們應(yīng)該了解污泥的來源，性質(zhì)，成分及固含量。按照污泥含有的主要成分不同，污泥可分為有機污泥和無機污泥。
一般來說陽離子聚丙烯酰胺用于處理有機污泥，陰離子聚丙烯酰胺用于處理無機污泥，堿性很強時不易用陽離子聚丙烯酰胺，而酸性很強時不宜用陰離子聚丙烯酰胺，污泥的固含量高時通常聚丙烯酰胺的用量較大。
2、聚丙烯酰胺的分子量選擇
聚丙烯酰胺分子量是指分子中分子鏈的長度，聚丙烯酰胺的分子量在500-1800萬之間，一般來說，分子量越高的聚丙烯酰胺產(chǎn)品，粘度也就越大，不過，在使用的時候，并不是分子量越高的產(chǎn)品，使用效果就越好，具體在使用中，要根據(jù)實際的應(yīng)用行業(yè)、水質(zhì)、處理設(shè)備等條件，來決定合適的聚丙烯酰胺分子量。
聚丙烯酰胺為高分子助凝劑，產(chǎn)品按其平均分子量可分為低分子量(<100萬)、中分子量(200-400萬)和高分子量(>700萬)三類。
聚丙烯酰胺應(yīng)用在污水處理中，分子量由幾百萬至幾千萬的高分子水溶性有機聚合物。如果單純做助凝劑使用的時候，一般分子量越高的話，絮團越緊密，用藥越省，但陰離子聚丙烯酰胺的分子量建議不超過2000萬。
如果在污泥脫水方面。使用帶式壓濾機，一般分子量就不能過高，如果分子量很高就可能導致濾布堵塞，影響脫水效果;使用離心式壓濾機，分子量要求就要高一點，因為離心式壓濾機要求絮團能夠盡量耐剪切，所以要選擇分子量相對較高的產(chǎn)品。
3、聚丙烯酰胺的離子度選擇
針對所要脫水的污泥，可用不同離子度的絮凝劑通過小實驗進行篩選，選出最佳合適的聚丙烯酰胺，這樣即可以取得最佳絮凝劑效果，又可使加藥量最少，節(jié)約成本。選離子度關(guān)鍵看：
(1)絮團的大小
絮團太小會影響排水的速度，絮團太大會使絮團束縛較多水而降低泥餅干度。通過選擇聚丙烯酰胺的分子量可以調(diào)整絮團的大小。
(2)絮團強度(含水率)
絮團在剪切作用下應(yīng)保持穩(wěn)定而不破碎。提高聚丙烯酰胺分子量或者選擇合適的分子結(jié)構(gòu)有助于提高絮團穩(wěn)定性。
(3)聚丙烯酰胺與污泥的混合
聚丙烯酰胺在脫水設(shè)備的某一位置必須和污泥充分反應(yīng)，發(fā)生絮凝作用。為此，聚丙烯酰胺溶液粘度必須合適，在現(xiàn)有設(shè)備條件下能與污泥充分混合，兩者混合均勻是否，是成功的關(guān)鍵因素。聚丙烯酰胺溶液粘度與其分子量和配制濃度有關(guān)。
(4)聚丙烯酰胺的溶解
溶解良好才能發(fā)充分發(fā)揮絮凝作用。前面講過聚丙烯酰胺的溶解過程其實就是聚丙烯酰胺的熟化過程，有時需要加快溶解速度，這時可考慮提高聚丙烯酰胺溶液的濃度。
所以最佳的產(chǎn)品選擇要有實驗室燒杯實驗決定。由以上可以看出分子量和離子度的選擇不是絕對的，選擇聚丙烯酰胺之前最好做選型試驗，最好上機運營試驗，這樣得來的數(shù)據(jù)才最準確，優(yōu)選的聚丙烯酰胺性價比才更高。
