一、聚丙烯酰胺絮凝劑簡介
高濁度水處理劑“聚丙烯酰胺絮凝劑（PAM）”又稱“三號(hào)”絮凝劑，是由丙烯酰胺單體聚合而成的有機(jī)高分子聚合物，無色無味、無臭、易溶于水，沒有腐蝕性。
聚丙烯酰胺在常溫下比較穩(wěn)定，高溫、冰凍時(shí)易降解，并降低絮凝效果，故其貯存與配制投加時(shí)，溫度應(yīng)控制在2℃-55℃時(shí)，絮凝效果為佳，否則會(huì)降低使用效果。聚丙烯酰胺分子結(jié)構(gòu)式中，丙烯酰胺單體分子量為71.08，故聚丙烯酰胺分子量一般為1.5-6×106。
聚丙烯酰胺產(chǎn)品按其純度來分，有粉劑和膠體兩種，粉劑產(chǎn)品為白色或微黃色顆?；蚍勰毯恳话阍?0%以上，膠體產(chǎn)品為無色或微黃色透膠體，固含量為8%-9%。聚丙烯酰胺產(chǎn)品按其離子型來分，有陽離子型、陰離子型和非離子型3種。陽離子型一般都含有微量毒性，不適宜在給排水工程中使用，所以我們接觸到的水處理劑聚丙烯酰胺均屬陰離子型或非離子型。
二、聚丙烯酰胺絮凝機(jī)理
聚丙烯酰胺具有極性酰胺基團(tuán)，酰胺基團(tuán)易于借氫鍵作用在泥沙顆粒表面吸附。另外，聚丙烯酰胺絮凝劑有很長的分子鏈，其長度有100A°，但鏈的寬度只有1A°，很大數(shù)量級的長鏈在水中具有巨大的吸附表面積，其絮凝作用好，還可利用長鏈在絮凝顆粒之間架橋，形成大顆粒絮凝體，加速沉降。
水處理劑聚丙烯酰胺的絮凝機(jī)理有別于三氯化鐵、硫酸鋁、堿式氯化鋁等混凝劑的電位凝聚概念，所以，聚丙烯酰胺不能稱混凝劑，因其機(jī)量主要以吸附架橋?yàn)橹?，只能稱絮凝劑。
聚丙烯酰胺在NaOH等堿類作用下，較易起水解反應(yīng)，使部分聚丙烯酰胺生成聚丙烯酸鈉，丙烯酸鈉分子在水中不穩(wěn)定，被離解成RCOO-Na+。因此，聚丙烯酰胺水解體是聚丙烯酰胺和聚丙烯酸鈉的共聚物，由于RCOO-（羥基）的作用，使聚丙烯酰胺水解體成為陰離子型高分子絮凝劑，而非水解的聚丙烯酰胺絮凝劑為非離子型高分子絮凝劑。聚丙烯酰胺部分水解后，使其性能從非離子型轉(zhuǎn)變?yōu)殛庪x子型，在RC CO-（羥基）基團(tuán)的離子靜電斥力作用下，使聚丙烯酰胺主鏈上呈卷曲狀的分子鏈展開拉長，增加其吸附面積，提高架橋能力，所以部分水解體的聚丙烯酰胺的絮凝效果要優(yōu)于非離子型聚丙烯酰胺。
三、聚丙烯酰胺的生產(chǎn)應(yīng)用
處理高濁度水的聚丙烯酰胺，一般都應(yīng)采用部分水解體產(chǎn)品，較佳水解度（水解度是指聚丙烯酰胺分子中，酰胺基團(tuán)轉(zhuǎn)化為羥基的百分?jǐn)?shù)）的聚丙烯酰胺沉降速度是非水解體的2-9倍。但聚丙烯酰胺絮凝劑中水解度過高或過低的產(chǎn)品，其絮凝效果都不理想，因?yàn)樗舛冗^低，吸附架橋能力不強(qiáng)，水解度過高則加強(qiáng)了產(chǎn)品的陰離子性能，增加了與泥土顆粒的排斥能力。經(jīng)過大量試驗(yàn)證實(shí)，聚丙烯酰胺絮凝劑較佳水解度應(yīng)為25%-35%。
聚丙烯酰胺絮凝劑，是處理高濁度水的較佳絮凝劑之一，在我國從60年代開始試用以來，已有30余年的歷史。聚丙烯酰胺水解體絮凝劑，是處理高濁度水較有效的高分子絮凝劑，可單獨(dú)使用，也可與普通混凝劑配合使用，在處理含沙量為10-150kg/m3高濁度水時(shí)效果顯著，既可保證出水水質(zhì)，又可減少混凝聚劑用量和沉淀池的容積。一般可節(jié)約30%-60%的混凝藥劑費(fèi)，產(chǎn)水量還可增加2~4倍，節(jié)約大量的基建投資。除此之外，其較大的經(jīng)濟(jì)效益是提高了給水工程處理泥沙量的上限值，比前一般水廠處理含砂量較高值為40~60kg/m3，超過此值就要減少出水量，出水水質(zhì)也難以保證，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來很大的影響。使用聚丙烯酰胺絮凝劑后，含沙量較高值可達(dá)100-150kg/m3。
四、聚丙烯酰胺絮凝劑的配制和投加
聚丙烯酰胺絮凝劑在使用中，遇到的較大難題是產(chǎn)品的溶解時(shí)間，由于產(chǎn)品溶解度的不佳，直接影響到使用效果，而且還容易堵塞投加設(shè)備。因此，聚丙烯酰胺絮凝劑的配制方法與溶解時(shí)間就尤為重要。一般水解體產(chǎn)品容易溶解，溶解時(shí)間為60-120min，非離子型產(chǎn)品為90-240min。另外，溶解時(shí)間隨產(chǎn)品的分子量高低也有所不同。
聚丙烯酰胺溶液制配，一般采用機(jī)械攪拌。機(jī)械攪拌速度對溶液配制時(shí)間有較大的影響，但過大的攪拌速度，會(huì)引起聚丙烯酰胺溶液的降解，使部分聚丙烯酰胺長鏈斷裂，影響沉降效果，所以需要嚴(yán)格控制機(jī)械攪拌速度。在1m直徑的攪拌桶內(nèi)轉(zhuǎn)速不得大于800rpm，1.5-2m直徑的攪拌捅內(nèi)轉(zhuǎn)速不得大于600rpm。提高攪拌溶液的溫度可減少溶解時(shí)間，但水溫較高不超過55℃，否則也會(huì)引起降解作用，影響使用效果。
聚丙烯酰胺溶液的配制需要采用專用設(shè)備，嚴(yán)格防止與其他混凝劑共同使用，或在一投配池內(nèi)共同投加，否則會(huì)使兩種藥劑產(chǎn)生共聚沉淀，不但影響其效果，而且容易堵塞投加設(shè)備。
由于聚丙烯酰胺溶液是一種減阻劑，與清水的標(biāo)定值較大的差距。因此，聚丙烯酰胺溶液計(jì)量設(shè)備需要用溶液來進(jìn)行標(biāo)定，不得用清水標(biāo)定。否則會(huì)加大聚丙烯酰胺的投加量，既提高處理成本，還會(huì)造成不必要的后果。
聚丙烯酰胺溶液的投加濃度越稀，效果越好，較稀的投加濃度能使溶液在水中迅速擴(kuò)展、充分混合，防止產(chǎn)生濃度過高的膠體保護(hù)現(xiàn)象，影響用效果。但濃度太稀會(huì)造成龐大的投加設(shè)備。一般投加濃度以0.5%-1%為宜，配制濃度以2%為宜。
聚丙烯酰胺絮凝劑，在處理高濁水中，分批投藥比一次投藥的絮凝效果為佳。如以渾液面沉速為比較值，則前者為后者的3倍多。所謂分批投藥，就是將投藥量分成兩部分分別投加于水中，先加入一部分絮凝劑后使之與水迅速混合，相隔1-2min后，加入另一部分絮凝劑，再與水迅速混合。由于分批投藥能避免過高的絮凝劑濃度與泥沙結(jié)合，造成活性基團(tuán)被封閉的后果，因而可達(dá)到較佳的效果。分批投藥的比例，一般先投加60%，然后再投加40%為佳。在給水工程設(shè)計(jì)時(shí)有條件情況下，應(yīng)盡量采用分批投藥的措施。
聚丙烯酰胺在作為助凝使用時(shí)，一般的投加順序是在投加混凝劑之后。如單獨(dú)作為處理高濁度水絮凝劑時(shí)，則應(yīng)先投加聚丙烯酰胺絮凝劑，否則會(huì)影響使用效果。在投藥間設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到投加順序變化的措施。
五、聚丙烯酰胺絮凝劑的使用安全性
使用聚丙烯酰胺絮凝劑雖然有優(yōu)異的效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但由于該產(chǎn)品的單體丙烯酰胺，在控制量以外對人體健康有一定影響，這就嚴(yán)格的限制了產(chǎn)品的使用價(jià)值。實(shí)踐證明，聚丙烯酰胺絮凝劑本身是無害的，即聚合的聚丙烯酰胺是安全的，只是產(chǎn)品中的丙烯酰胺單體的含量和聚合不完全的短鏈含量對人體健康有一定的影響，聚丙烯酰胺絮凝劑的產(chǎn)品，需要嚴(yán)格控制單體含量。國標(biāo)中嚴(yán)格規(guī)定了需要控制單體的含量（包括少量和短鏈聚丙烯酰胺），并統(tǒng)一單體丙烯酰胺的測定方法，為安全使用聚丙烯酰胺絮凝劑提供可靠的保證。優(yōu)等品完全是國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值，也是我國標(biāo)準(zhǔn)向國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。一等品是逐步向國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的過渡期產(chǎn)品。合格品是在保證安全前提下，考慮到我國的國情，要求需要達(dá)到的較低數(shù)值。在給水工程中使用聚丙烯酰胺絮凝劑，需要購買符合國標(biāo)中單體含量規(guī)定指標(biāo)的產(chǎn)品，否則嚴(yán)禁使用。
