聚丙烯酰胺（PAM）絮凝劑具有杰出的絮凝性，能夠廣泛地使用在水處理和造紙等工業(yè)工程中。本文探討了聚丙烯酰胺（PAM）絮凝劑的效果機(jī)理，其機(jī)理效果類型能夠分為吸附架橋效果、吸附-典型中和效果、網(wǎng)鋪-卷掃效果。從效果機(jī)理出發(fā)能夠探討其分子規(guī)劃的基本條件，并分析了使用PAM絮凝劑關(guān)于環(huán)境的活躍和消極的影響。
PAM絮凝劑化學(xué)稱號(hào)聚丙烯酰胺，為水溶性高分子聚合物，不溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，具有杰出的絮凝性，能夠下降液體之間的摩擦阻力，按離子特性可分為非離子、陰離子、陽(yáng)離子和兩性離型四種類型。聚丙烯酰胺絮凝劑廣泛使用于增強(qiáng)、安穩(wěn)膠體、減阻、粘結(jié)、成膜、生物醫(yī)學(xué)材料等方面。水處理中作助凝劑、絮凝劑、污泥脫水劑。石油鉆采中作降水劑、驅(qū)油劑。在造紙進(jìn)程中作助留劑、補(bǔ)強(qiáng)劑。
1、PAM效果機(jī)理
聚丙烯酰胺絮凝劑在廢水處理中的絮凝效果是因?yàn)樗膬蓚�(gè)特點(diǎn)：長(zhǎng)鏈（線）狀的分子結(jié)構(gòu)和聚丙烯酰胺分子中含有許多活性基團(tuán)。聚丙烯酰胺是直鏈狀聚合物，因每個(gè)分子是由十萬(wàn)個(gè)以上的單體聚合構(gòu)成，所以分子鏈相當(dāng)長(zhǎng)。因?yàn)樗姆肿娱L(zhǎng)而細(xì)，會(huì)曲折或卷曲成不規(guī)則的曲線形狀。這個(gè)長(zhǎng)分子鏈向外側(cè)伸出許多化學(xué)活性基團(tuán)：酰胺基及羧基。酰胺基是非離子性基團(tuán)，但亦善于構(gòu)成副價(jià)鍵而與其他物質(zhì)的活性基團(tuán)吸附并連結(jié)起來(lái)。
因?yàn)榫郾０贩肿娱L(zhǎng)而細(xì)并有許多化學(xué)活性基團(tuán)，它們能和沉積微粒產(chǎn)生許多銜接而構(gòu)成較大的絮凝物，這些絮凝物的結(jié)構(gòu)就像棉絮那樣，松散、無(wú)定形、互相銜接但不很穩(wěn)固，內(nèi)部有許多空間和許多纖細(xì)的網(wǎng)絡(luò)、包藏著許多液體，因而絮凝物的比重頗接近它所存在的液體本身。絮凝物中還網(wǎng)絡(luò)了各式各樣的微粒，這就將各種不同成分、不同性質(zhì)、不同大小的微粒集合在一起。因而，杰出的絮凝劑處理能將溶液中原有的微粒徹底除掉，使溶液顯得特別清亮通明有光澤。因?yàn)樾跄锏某叽巛^大，它的沉降和過濾都比較快。聚丙烯酰胺絮凝劑與廢水中膠體的絮凝效果是經(jīng)過化學(xué)吸附和物理吸附這兩種方法產(chǎn)生的。
高分子絮凝劑關(guān)于水中雜質(zhì)的絮凝機(jī)理主要分為三類：吸附架橋效果、吸附-電性中和效果、網(wǎng)鋪-卷掃效果。詳細(xì)以哪種機(jī)理起絮凝效果，與絮凝劑的種類、水中雜質(zhì)粒子的標(biāo)準(zhǔn)、濃度和性質(zhì)以及若干環(huán)境要素，如pH值和離子等都有關(guān)，往往需求詳細(xì)分析。
（1）吸附架橋效果
水中的懸浮物一般因?yàn)槠漕w粒所帶電荷相同或具有較低密度而不易產(chǎn)生聚沉，然后以高度渙散的狀況安穩(wěn)存在。若高分子絮凝劑的聚合鏈可與懸浮物顆粒產(chǎn)生彼此招引效果，如鏈上含有與顆粒電性相異的基團(tuán)或純粹是以愛德華力彼此招引，則這些顆粒能夠在此效果下與絮凝劑分子相結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)大分子銜接若干懸浮物顆粒的結(jié)構(gòu)。上述進(jìn)程相當(dāng)于經(jīng)過高分子鏈將顆粒物彼此銜接，被形象地稱作架橋效果。
若絮凝劑分子能夠在水中充沛舒展，則上述吸附架橋效果產(chǎn)生的具有橋接結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基團(tuán)現(xiàn)已具有相當(dāng)?shù)捏w積和質(zhì)量，將易于自發(fā)地在水中下沉；一起，招引效果確保了在聚沉進(jìn)程中懸浮物顆粒被安穩(wěn)于高分子鏈上，所以經(jīng)過進(jìn)一步靜置、過濾等操作，就能夠起到較好的絮凝凈水的效果。
（2）吸附-電性中和效果
吸附-電性中和效果的基礎(chǔ)仍然是懸浮物顆粒招引帶異電荷的高分子，將膠體粒子本身所帶的電荷中和，削弱顆粒間的靜電斥力，然后使懸浮物顆粒自發(fā)聚沉。吸附效果同樣是由電性效果或范德華力完成的。
依據(jù)物理化學(xué)理論，吸附-電性中和效果關(guān)于絮凝劑的用量有較為嚴(yán)厲的要求。以膠體系統(tǒng)為例：膠體顆粒與高分子鏈上帶異電電荷的離子產(chǎn)生中和進(jìn)程，膠體粒子的表面電位或許變?yōu)榱悖不蛟S因“中和過度”而帶有相反的電荷，從頭滿意膠體安穩(wěn)的條件，出現(xiàn)所謂“再安穩(wěn)”的現(xiàn)象。因而，這種以下降膠體粒子表面電位為核心的機(jī)理，要求絮凝劑用量適中，過多和過少都不能到達(dá)絮凝聚沉的效果。
（3）網(wǎng)鋪卷掃效果
高分子絮凝劑投入水中，如果其分子鏈能夠充沛舒展，許多的絮凝劑分子能夠彼此構(gòu)成相似漁網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，在它們自然下沉的進(jìn)程中將與懸浮物產(chǎn)生觸摸，并經(jīng)過機(jī)械效果將顆粒物卷入網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，或是夾帶在分子鏈的空地之間，使顆粒隨絮凝劑一起沉降。
2、聚丙烯酰胺的分子規(guī)劃原理
依據(jù)以上機(jī)理，咱們得出優(yōu)異的高分子聚丙烯酰胺應(yīng)該具有的特征有：
（1）較高的分子量
較高的分子量意味著較長(zhǎng)的分子鏈以及較大的分子空間體積，這有利于吸附架橋機(jī)理中絮凝分子經(jīng)過吸附效果與更多的懸浮物顆粒銜接，生成更易于沉降的大分子基團(tuán)；一起也增強(qiáng)吸附-電性中和效果所能產(chǎn)生的影響范圍；亦可直接構(gòu)想出在網(wǎng)鋪效果中，更大分子量的聚合物構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更密集，關(guān)于懸浮物顆粒有更好的捕獲效果。
可是，過大的分子量顯然是會(huì)對(duì)絮凝功能產(chǎn)生負(fù)面影響的。因?yàn)樯逃镁郾０芬话闶欠勰睿谑褂脮r(shí)直接將其撒入目標(biāo)水體中，因而抱負(fù)狀況是聚丙烯酰胺馬上溶解并發(fā)揮效果，但過大的分子量或許導(dǎo)致聚丙烯酰胺的溶解功能變差，然后下降絮凝功能；別的，過大的分子量也或許導(dǎo)致大分子因沉降過快而下降各機(jī)理所敘述的絮凝效果，亦或是分子量大到其質(zhì)量、密度和尺寸都現(xiàn)已能夠到達(dá)宏觀標(biāo)準(zhǔn)，使之本身成為一種新的懸浮物顆粒，徹底無(wú)法發(fā)揮絮凝功能。
（2）能夠在水中充沛擴(kuò)展的分子鏈
依據(jù)高分子聚丙烯酰胺的三種絮凝機(jī)理，任何一種機(jī)理若要得到充沛發(fā)揮，都要求聚合物分子鏈能夠在水中充沛擴(kuò)展。充沛擴(kuò)展的結(jié)果是單位物質(zhì)量的聚丙烯酰胺大分子與水體觸摸的表面積巨大，則可與之產(chǎn)生彼此效果（招引效果、電性中和效果、機(jī)械效果）的懸浮物顆粒數(shù)量能夠較大化，然后完成較好的絮凝效果。
因而，分子鏈上應(yīng)具有密度足夠大親水基團(tuán)。這種分子規(guī)劃要求直接產(chǎn)生了制備聚丙烯酰胺類絮凝劑所遍及選用的水解工藝。可是，分子鏈上離子基團(tuán)密度過大會(huì)對(duì)絮凝功能間接產(chǎn)生負(fù)面影響。這主要是因?yàn)檫^大的電荷密度勢(shì)必導(dǎo)致安穩(wěn)性下降，則大分子易產(chǎn)生聚沉、解聚等現(xiàn)象；別的，電性過強(qiáng)或許足以使大分子構(gòu)成能夠安穩(wěn)存在的膠粒，其本身隨即成為一種新的懸浮物顆粒。
3、聚丙烯酰胺使用的影響
聚丙烯酰胺能夠廣泛地使用在水處理、造紙等范疇，下文簡(jiǎn)略探討其使用在水處理范疇的活躍和消極的影響。
（1）活躍影響
水處理范疇選用PAM作絮凝劑可促進(jìn)懸浮物顆粒沉降，在表面效果上將污濁的水處理為弄清的水，一起有或許收回許多有用的固體顆粒，減少其對(duì)環(huán)境造成的污染。PAM絮凝劑在水處理范疇中主要使用在原水處理、城市污水處理、工業(yè)廢水處理三方面。跟著環(huán)境保護(hù)出資力度的加大以及污水處理相關(guān)政策施行，使用于污水處理范疇的聚丙烯酰胺消費(fèi)需求也必將大幅進(jìn)步。
在各類PAM產(chǎn)品中，兩性聚丙烯酰胺絮凝劑因?yàn)榫哂薪艹龅膬?yōu)勢(shì)，然后使用較為廣泛。
其一，兩性PAM能夠去除廢水中的懸浮物以及膠體污染物，具有一般絮凝劑的優(yōu)功能。
其二，兩性PAM能夠除掉一般絮凝劑所無(wú)法去除的有色物質(zhì)、腐植酸及表面活性劑等廢水中的溶解物。這主要是因?yàn)閮尚跃郾０分械年帯㈥?yáng)離子基團(tuán)能夠與有色物質(zhì)、腐植酸類物質(zhì)及表面活性劑產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)，然后經(jīng)過絮凝沉積到達(dá)凈化的意圖。所以，兩性PAM能夠在真溶性有機(jī)物去除、印染廢水處理（含有許多腐植酸等有機(jī)物）、微生物水污染處理方面起到活躍有效的效果。經(jīng)過對(duì)水的再處理，咱們能夠循環(huán)利用許多水資源，有利于環(huán)境保護(hù)可持續(xù)發(fā)展。在干旱地區(qū)，循環(huán)用水是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，PAM絮凝劑能夠發(fā)揮重要的效果。
（2）消極影響
聚丙烯酰胺的商業(yè)化和工業(yè)化使用關(guān)于環(huán)境會(huì)產(chǎn)生較細(xì)微消極影響，其主要集中于PAM生產(chǎn)進(jìn)程對(duì)環(huán)境帶來(lái)的不利要素。在工業(yè)生產(chǎn)聚丙烯酰胺的進(jìn)程中，產(chǎn)生的水污染物質(zhì)主要是甲醇和丙烯酸甲酯，經(jīng)過一定的技術(shù)處理，能夠使其在排放的污水中的含量安穩(wěn)在一個(gè)較低的水平。生產(chǎn)進(jìn)程產(chǎn)生的大氣污染物主要是甲醇和顆粒物。甲醇對(duì)人體有低毒，因?yàn)榧状荚谌梭w新陳代謝中會(huì)氧化成較強(qiáng)毒性的甲醛和甲酸，飲用含有甲醛的酒可引致失明、肝病、甚至死亡。可是即便長(zhǎng)期暴露在低濃度甲醛環(huán)境中，也未發(fā)現(xiàn)會(huì)對(duì)健康造成顯著影響，所以總體來(lái)說(shuō)，絮凝劑在水處理中的使用關(guān)于人們大有幫助。
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