摘要：本文主要介紹了聚丙烯酰胺在水處理、采油、造紙、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用，并介紹了聚丙烯酰胺生產(chǎn)及消費現(xiàn)狀。

聚丙烯酰胺（PAM）是丙烯酰胺均聚物或與其他單體共聚而得聚合物的統(tǒng)稱，是水溶性高分子中應(yīng)用較廣泛的品種之一。由于聚丙烯酰胺結(jié)構(gòu)單元中含有酰胺基、易形成氫鍵、使其具有良好的水溶性和很高的化學(xué)活性，易通過接枝或交聯(lián)得到支鏈或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多種改性物，在石油開采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，有“百業(yè)助劑”之稱。國外主要應(yīng)用領(lǐng)域為水處理、造紙、礦山、冶金等；國內(nèi)目前用量較大的是采油領(lǐng)域，用量增長較快的是水處理領(lǐng)域和造紙領(lǐng)域。

1、聚丙烯酰胺應(yīng)用領(lǐng)域

1.1 用作絮凝劑在水處理方面的應(yīng)用

水處理包括原水處理、污水處理和工業(yè)水處理等。在原水處理中與活性炭等配合使用，可用于生活水中懸浮顆粒的凝聚、澄清。用有機絮凝劑聚丙烯酰胺代替無機絮凝劑，即使不改造沉降池，凈水能力也可提高20%上；在污水處理中，采用聚丙烯酰胺可以增加水回用循環(huán)的使用率，還可用作污泥脫水；工業(yè)水處理中用作一種重要的配方藥劑。聚丙烯酰胺在國外應(yīng)用較大的領(lǐng)域是水處理，國內(nèi)在此領(lǐng)域的應(yīng)用正在推廣。

聚丙烯酰胺在水處理中的主要作用：

（1）減少絮凝劑的用量。在達到同等水質(zhì)的前提下，聚丙烯酰胺作為助凝劑與其它絮凝劑配合使用，可以大大降低絮凝劑的使用量；在達到同等水質(zhì)的前提下，聚丙烯酰胺作為助凝劑與其它絮凝劑配合使用，可以大大降低絮凝劑的使用量；

（2）改善水質(zhì)。在飲用水處理與工業(yè)廢水處理中，聚丙烯酰胺與無機絮凝劑配合使用，可明顯改善水質(zhì)；

（3）提高絮體強度與沉降速度。聚丙烯酰胺形成的絮體強度高，沉降性能好，從而提高固液分離速度，有利于污泥脫水；

（4）循環(huán)冷卻系統(tǒng)的防腐與防垢。聚丙烯酰胺的使用可大大減少無機絮凝劑的用量，從而避免無機物質(zhì)在設(shè)備表面的沉積，減緩設(shè)備的腐蝕與結(jié)垢。

1.2 采油中的應(yīng)用

聚丙烯酰胺是一類多功能的油田化學(xué)處理劑，廣泛用于石油開采的鉆井、固井、完井、修井、壓裂、酸化、注水、堵水調(diào)剖、三次采油作業(yè)過程中，特別是在鉆井、堵水調(diào)剖和三次采油領(lǐng)域。聚丙烯酰胺水溶液具有較高的粘度，有較好的增稠、絮凝和流變調(diào)節(jié)作用，在石油開采中用作驅(qū)油劑和鉆井泥漿調(diào)節(jié)劑。在石油開采的中后期，為提高原油采收率，我國目前主要推廣聚合物驅(qū)油和三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)。通過注入聚丙烯酰胺水溶液，改善油水流速比，使采出物中原油含量提高。在三次采油中加入聚丙烯酰胺，可增加驅(qū)油能力，避免擊穿油層，提高油床開采收率。中國石油工業(yè)是聚丙烯酰胺的較大用戶，聚丙烯酰胺的科技進步促進了中國石油工業(yè)的發(fā)展，石油工業(yè)的需求又加速了聚丙烯酰胺的科技創(chuàng)新步伐與行業(yè)的發(fā)展。

1.3 造紙領(lǐng)域的應(yīng)用

聚丙烯酰胺在造紙領(lǐng)域廣泛用作助留劑、助濾劑、均度劑等以提高紙張的質(zhì)量、料漿脫水性能、細小纖維及填料的留著率，減少原材料消耗及對環(huán)境的污染，用作分散劑，可改善紙的均勻度。聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中主要應(yīng)用在兩個方面，一是提高填料、顏料等的存留率以降低原材料的流失和對環(huán)境的污染；二是提高紙張的強度。在紙料中加入聚丙烯酰胺，能提高細小纖維和填料粒子在網(wǎng)上的留著率，加速紙料的脫水。聚丙烯酰胺的作用機理是漿料中的顆粒靠電中和或架橋而絮凝得以在濾布上保留下來。絮塊的形成也能使?jié){料中的水更易濾出，減少了纖維在白水中的流失量，減少環(huán)境污染，又有利于提高過濾和沉淀等設(shè)備的效率。

聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中主要用作增強劑、助留助濾劑。

（1）聚丙烯酰胺用作助留助濾劑。聚丙烯酰胺及其改性物是目前較常用的助留助濾劑。作為助流劑使用的主要是陰離子聚丙烯酰胺，這類助留劑可直接與纖維和填料形成靜電吸附使之留著，同時亦可通過橋聯(lián)作用與纖維結(jié)合。高相對分子質(zhì)量的陰離子聚丙烯酰胺作為助留劑有更好的效果而在造紙中得到更廣泛的應(yīng)用。

（2）聚丙烯酰胺用作增強劑。聚丙烯酰胺是一類優(yōu)良的造紙增強劑，它所帶的酰胺基較易和漿料纖維素的羥基之間形成的較多的氫鍵而使紙頁得到增強。此外，聚丙烯酰胺還應(yīng)用于造紙生產(chǎn)的廢水處理和纖維回收。

1.4 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)上，聚丙烯酰胺凝膠可用作非凝血酶原?；瘎饪?，隱形眼鏡原料，微膠囊的外層包復(fù)料，并用作制造高質(zhì)量的止血拴，婦女衛(wèi)生巾及小兒尿布，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，均聚物凝膠用于非凝血酶原料和藥物的載體。交聯(lián)的部分水解聚丙烯酰胺可用于生化領(lǐng)域，粒度幾百微米到幾十微米的聚丙烯酰胺可用于色譜填料（例如凝膠色譜柱填料），可有效地分離細胞色素等球形蛋白質(zhì)。并能進一步對蛋白質(zhì)脫鹽、濃縮等。聚丙烯酰胺樹脂經(jīng)Mannich反應(yīng)，在酰胺基側(cè)鏈上經(jīng)亞甲基橋引入L-脯氨酸或L-羥脯氨酸，在與銅離子配位，得到手性配體樹脂，它對一系列DL氨基酸進行有效拆分。經(jīng)Hofmann降解得到的聚乙烯胺樹脂上手性氨基酸再與銅離子絡(luò)合，作為配體交換色譜的固定相，可對一系列氨基酸進行拆分，對芳香氨基酸的拆分效果尤佳，由于骨架的親水性較強，大大縮短了拆分時間。

1.5 農(nóng)業(yè)的應(yīng)用

1.5.1 對土壤物理性狀的影響

聚丙烯酰胺可有效改善土壤結(jié)構(gòu)，使土壤大團聚體數(shù)目增加，增加土壤表面粗糙度，降低土壤容重，使土壤總孔隙率和毛管孔隙度上升，進而使土壤顆粒和孔隙結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，使土壤入滲率明顯提高，增加土壤含水量。

1.5.2 聚丙烯酰胺的防蝕功能研究

降雨發(fā)生時，雨滴撞擊土壤表面，分散土粒，使其發(fā)生移動而產(chǎn)生濺蝕，同時由于雨滴的撞擊作用，破壞表土結(jié)構(gòu)，堵塞土壤孔隙，減少降雨入滲，增加地表徑流，經(jīng)流匯集發(fā)生細溝侵蝕，使土壤的流失量成倍，甚至10倍多的增加。通過維護土壤表面的結(jié)構(gòu)和增加團聚體的穩(wěn)定性。抵制土壤結(jié)皮的形成是增加降雨入滲的有效方法之一。

1.5.3 聚丙烯酰胺對作物生長的影響及環(huán)境效應(yīng)研究

聚丙烯酰胺在防止水土流失的過程中增加了土壤保水性和保肥性，改良了土壤，改善了土壤的通透性和抗旱能力，給作物的增產(chǎn)提供了條件。施用聚丙烯酰胺后，可以提高作物出苗率。聚丙烯酰胺能有效的減少徑流損失，特別是減少了吸附在土壤上的殺蟲劑的損失和地表磷元素流入河流和湖泊的損失。從環(huán)境的角度來看，使用聚丙烯酰胺有利于改善河水質(zhì)量。

1.6 其他領(lǐng)域的應(yīng)用

1.6.1 采礦、洗煤領(lǐng)域

采用聚丙烯酰胺作絮凝劑可促進采礦、洗煤回收水中的固體物沉降，使水澄清，同時可回收有用的固體顆粒，并避免對環(huán)境造成污染。隨著采煤的機械化程度提高，微細粒煤含量占有的比重越來越大，其中一部分在洗選過程中造成惡性循環(huán)，要實現(xiàn)清水洗煤，就需要加速煤泥水中的細粒煤的沉降，及時回收系統(tǒng)中的細粒煤泥，確保低的循環(huán)水濃度。

聚丙烯酰胺是一種有機高分子絮凝劑，它常與無機凝聚劑復(fù)配用于選煤廠的煤泥水處理。

在選煤廠中，其主要用于：

（1）在煤泥水深度凈化濃縮機中，添加聚丙烯酰胺絮凝劑，加速煤泥的沉降，降低溢流水濃度。

（2）在真空過濾機或壓濾機中，添加聚丙烯酰胺絮凝劑，改善濾餅結(jié)構(gòu)，降低濾餅水分，提高過濾速度。

1.6.2 紡織、印染工業(yè)中的應(yīng)用

聚丙烯酰胺代替淀粉和明膠用作纖維的漿料，可使纖維有較好的梳棉性，并明顯地降低漿料的消耗量。共聚物含有一定量醋酸乙烯基團，可作纖維精整劑，使纖維表面很快形成吸水薄層，共聚物所含的輕甲基基團可與纖維素中羧基基團形成交聯(lián)的高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高纖維的彈性及抗斷裂性。聚丙烯酰胺還可用作上漿劑、織物整理劑等。利用其吸濕性強的特點，能減少紡細紗時的斷線率。

1.6.3 制糖業(yè)的應(yīng)用

聚丙烯酰胺可加速蔗汁中細粒子的下沉，促進過濾和提高濾液清澈度。

1.6.4 在建材工業(yè)中的應(yīng)用

聚丙烯酰胺可用作涂料增稠分散劑、鋸石板材冷卻劑以及陶瓷粘接劑等。

此外，聚丙烯酰胺還廣泛應(yīng)用于陶瓷、化肥、油漆、涂料等行業(yè)。

2、聚丙烯酰胺應(yīng)用及消費現(xiàn)狀

目前世界上聚丙烯酰胺的總生產(chǎn)能力約為55萬t/a，總產(chǎn)量約為50萬t/a，美國、日本、歐洲是聚丙烯酰胺的主要生產(chǎn)國家和地區(qū)，其生產(chǎn)能力約占世界總生產(chǎn)能力的75%。各國聚丙烯酰胺的消費結(jié)構(gòu)有所不同，美國和西歐主要用于水處理，在造紙方面應(yīng)用所占比例相對較小，而日本則主要用于造紙工業(yè)。

美國聚丙烯酰胺的消費結(jié)構(gòu)為：水處理占60%，造紙占25%，礦山占11%，其它占4%；

日本聚丙烯酰胺的消費結(jié)構(gòu)為：水處理占45%，造紙占32%，礦山占8%，石油占12%，其它占3%；

西歐聚丙烯酰胺的消費結(jié)構(gòu)為：水處理占29%，造紙占56%，石油占11%，其它占4%。

我國聚丙烯酰胺產(chǎn)品的開發(fā)始于20世紀50年代末期，1962年上海天原化工廠建成我國首套聚丙烯酰胺生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)水溶膠產(chǎn)品；隨后吉化公司研究院、中科院廣州化學(xué)所也研制成功聚丙烯酰胺并投入生產(chǎn)。在我國聚丙烯酰胺較早用于礦物精選，而后在制糖、造紙、鋼鐵、水處理等領(lǐng)域逐漸得到應(yīng)用。目前我國聚丙烯酰胺的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在石油開采、水處理、造紙、制糖、洗煤和冶金等領(lǐng)域，其消費結(jié)構(gòu)為：油田開采占81%，水處理占9%，造紙占5%，礦山占2%，其它占3%。

3、結(jié)束語

聚丙烯酰胺作為一種多功能化工產(chǎn)品，在世界范圍內(nèi)其用量正以平穩(wěn)的速度增長。我國聚丙烯酰胺的應(yīng)用水平與發(fā)達國家尚有較大差距，要使我國聚丙烯酰胺的系列產(chǎn)品趕上和超過世界先進水平，還需改進現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，提高技術(shù)水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。使具有"百業(yè)助劑"之稱的聚丙烯酰胺更好的為我國的工業(yè)發(fā)展做貢獻。