70年代以來，陽離子型絮凝劑的研制開發出 現了明顯的增長趨勢，日本、美國、英國、法國等國 目前在廢水處理中都大量使用了陽離子型絮凝 劑，尤其是近幾年，日、美等國陽離子型絮凝劑已 占合成絮凝劑總量的60%，且每年仍以10%以上 的速度增長[1_2]。這是因為現代化工業的發展和 現代化生活水平的提高使排水中有機物質含量大 大提高。對于這些含有機物或膠體的水體系，由 于其微粒表面帶負電荷，致使非離子型或陰離子 型髙分子絮凝劑用于這類廢水處理不能獲得滿意 的處理效果，而使用陽離子高分子絮凝劑時，它可 以與水中微粒起電荷中和及吸附架橋作用，從而 使體系中的微粒脫穩、絮凝而有助于沉降和過濾 脫水，產生極好的絮凝凈化作用。因此，陽離子型 絮凝劑的研究和使用最受關注。

國外在已開發應用的陽離子型絮凝劑中，陽 離子型聚丙烯酰胺（CPAM)絮凝劑占重要的地位。 我國水處理劑總量的3/4是絮凝劑，其中聚丙烯 酰胺(PAM)占絮凝劑的一半。因此，聚丙烯酰 胺陽離子化是我國發展陽離子型絮凝劑的重要方 向〔2〕。

1陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑的制備

據報道，有含硫、磷、氮的陽離子高分子絮凝 劑，但有實際應用價值的幾乎是含氮陽離子絮凝 劑。含氮陽離子絮凝劑可分為含一、二、三價氮原 子的質子化絮凝劑和含四價氮（季銨)基團的絮凝 劑兩大類。它們的區別在于陽離子性是否與廢水 中的PH值有關：含質子化氮的絮凝劑應用時應 考慮廢水中的pH值對其影響；而含四價氮基團 的絮凝劑與廢水中的pH值無關。

陽離子型PAM絮凝劑在非離子型PAM均聚 物(或PAM共聚物）中加陽離子化試劑，也可以由 陽離子型單體與AM共聚制得。其制備方法概括 起來可分為三大類。

1.1非離子型聚丙烯酰胺的陽離子改性

陽離子型聚丙烯酰胺合成通常是通過羥甲基 或曼尼期（Mannich)反應在聚丙烯酰胺上引人胺 類分子，分叔胺型和季銨型陽離子型聚丙烯酰胺。 早在1956年Schiler等就用甲醛和二甲胺與PAM 反應，研制出叔胺型改性PAM;日本專利用次氯 酸鈉和PAM進行曼尼期反應，然后再與二胺試劑 反應，也制得叔胺型改性PAM;Pett〇n R.A.等利用 羥甲基二甲胺和硫酸二甲酯與PAM反應，陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑的開發與應用，研制出 季銨鹽型改性PAM。我國也進行了這方面的研 究，如臧慶達等W用甲醛和雙氰胺與PAM反應研 制出脲鹽酸型改性PAM,并用于處理染料廢水； 李卓美W用二氰二胺對聚丙烯酰胺進行改性，獲 得了一種新型陽離子型聚丙烯酰胺（PAMMG)，它 對印染廢水中的活性艷紅X-33有良好的脫色絮凝作用，其凈化效果可達99%;楊旭W等用甲 醛和二甲胺在一定條件下與聚丙烯酰胺反應，生 成叔胺型陽離子聚丙烯酰胺，然后再進一步與硫 酸二甲酯反應，生成季銨型陽離子型聚丙烯酰胺. (SW-101)，但用此方法制備的陽離子型聚丙烯 酰胺有毒性。

1.2丙烯酰胺單體與陽離子單體共聚合

丙烯酰胺與乙烯類陽離子單體共聚合可得到 陽離子型聚丙烯酰胺。較常見的陽離子單體是季 銨或叔胺化的胺基酯或烷胺基酰胺。

丙烯酰胺（AM)和二甲基二烯丙基氯化銨 (DMDAAC)共聚合制得的季銨化陽離子高分子絮 凝劑是季銨化陽離子型聚丙烯酰胺中最重要的一 種。因為DMDAAC均聚物（PDADMA)及其共聚物 具有正電荷密度高、水溶性好、相對分子質量易于 控制、髙效無毒、造價低廉等優點。因此，廣泛應 用于污水處理、生活用水處理等方面[~。如吳全 才[83用反相乳液聚合法制備的AM/DMDAAC陽 離子絮凝劑處理遼陽化工廢水、遼陽織染廢水和 遼陽造紙廢水，處理后的廢水已達到回用水的要 求，污泥脫水的沉降速度優于日本水溶液聚合的 高分子陽離子絮凝劑。肖遙等[9)用水溶液聚合法 制備的AM/DMDAAC陽離子絮凝劑處理江漢石 油化工廠隔油后的污水、采油污水、鉆井污水，結 果表明，其使用效果比使用陽離子絮凝劑80A- 51、M- PAM 好。

王雅瓊等[1°]用丙烯酰胺（AM)和甲基丙烯酸 胺基乙酯(DM)共聚合制得的陽離子高分子絮凝 劑，并對造紙廠中段白水進行了絮凝沉降試驗。 試驗表明，其最佳用量、沉降速度、絮凝后的透光 率隨聚合物的相對分子質量、投加量及水體系pH 值等因素的改變而改變，相對分子質量增大可增 加吸附架橋作用，使微粒增大而有利于絮凝沉降。 該陽離子絮凝劑在酸性條件下的絮凝效果比在堿 性條件下好。

1.3天然高分子-丙烯酰胺接枝共聚陽離子化

天然髙分子物質具有相對分子質量分布廣、 活性基團多、結構多樣化等特點，且其來源廣、價 廉、可再生、無毒，所以這類絮凝劑的開發潛力較 大。改性陽離子淀粉衍生物、木質素衍生物、甲殼 素衍生物等，尤其是近幾年來淀粉-聚丙烯酰胺 接枝共聚物的研究日益引起人們的關注，并取得

一定的進展[11]。陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑的開發與應用，它與均聚丙烯酰胺相比，具有絮 凝能力強、分子鏈穩定性好、適應范圍廣、陽離子 化反應更容易進行等特點。藩松漢等[12]用木薯 淀粉為原料，采用兩步法合成的陽離子接枝型淀 粉聚丙烯酰胺絮凝劑對洗煤廢水進行處理，對洗 煤廢水的絮凝沉降速度和上層清液的透過率都比 均聚丙烯酰胺好。趙彥生等U3]采用一步法合成 的陽離子接枝型淀粉聚丙烯酰胺絮凝劑對山西毛 紡廠印染廢水進行處理，對印染廢水的絮凝沉降 速度和上層清液的透過率都比非離子型聚丙烯酰 胺和陽離子型聚丙烯酰胺好。楊通在等[14]合成 的陽離子接枝型淀粉秦丙烯酰胺絮凝劑對印染、 釀酒、屠宰和印刷電路板等行業輕工廢水處理，具 有投量少、產污泥量少、處理效率高等特點。李瓊 等[15)合成的陽離子接枝型淀粉聚丙烯酰胺絮凝 劑對廣州某表面活性劑廠的生產廢水處理，具有 產生的絮凝體沉降速度快、適用的pH值范圍寬、 化學需氧量（COD)去除率高等特點。

2陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑的絮凝作用機理

陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑分子鏈中既含陽 離子鏈節，又含柔性好的丙烯酰胺鏈節。當陽離 子型聚丙烯酰胺絮凝劑處理含膠體顆粒帶正電荷 的廢水時，吸附在膠體表面上的是柔性好的丙烯 酰胺鏈節。丙烯酰胺鏈節不是全部都與膠體表面 接觸，而是很多鏈節伸展到懸浮液的液相中。被 吸附在膠體表面上的高分子鏈節段為鏈串，伸展 到液相中的髙分子鏈節稱為鏈環，高分子的尾端 稱為鏈端，伸展到溶液中的鏈環和鏈端形成膠體 顆粒間的橋。由于一個髙分子鏈有很多個鏈串與 顆粒間的橋，當高分子鏈中吸附的膠體顆粒多時， 使膠體絮凝而發生沉降，即“架橋作用”。當陽離 子型聚丙烯酰胺絮凝劑處理含膠體顆粒帶負電荷 的廢水時，陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑中的陽離 子與廢水中的帶陰離子的膠體顆粒進行電荷中和 作用，降低（電位，壓縮擴散層。當《電位降低到 接近零時，膠體粒子被凝聚。同時，陽離子型聚丙 烯酰胺的長鏈產生架橋效應，使膠體絮凝。其他 懸浮的顆粒也被吸附、包卷和捕集，并相互集結形 成大的絮體，即“中和與架橋作用”。其沉降性好， 脫色力強[16~18]。由于廢水中的有機物或膠體的 微粒表面帶負電荷，因此，陽離子型聚丙烯酰胺絮

凝劑處理效果好。

由于廢水水質變化十分復雜，組成千差萬別， 電荷性各不相同，處理效果也不盡相同。因此，實 際應用中應先了解廢水水質，然后在此基礎上選 擇合適的陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑，陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑的開發與應用，發揮絮凝 劑的電荷中和作用與吸附架橋作用。其處理廢水 的效果與其相對分子質量、陽離子度、加人量、攪 拌時間等因素有關[1°，19,2?。

3陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑的發展趨勢

絮凝劑作為精細化工產品中的一個重要門 類，國內外都在開發價廉、無(或低）毒、無污染、一 劑多效的產品上下功夫。在探索絮凝機理的基礎 上，開發新型高效多功能的髙分子絮凝劑及兼具 絮凝、緩蝕、殺菌等多種功能的合成髙分子水處理 劑，如季銨鹽型陽離子絮凝劑等一劑多效的水處 理劑。此外，還要充分利用淀粉、木質素及蝦、蟹 殼等天然高分子資源豐富的優勢，開發出更多高 效、無毒、價廉的天然高分子改性陽離子型絮凝 劑〔3〕。

國外已開發出多種兼具絮凝、緩蝕、阻垢、殺 菌等多功能的水處理劑，其中開發多功能陽離子 型聚丙烯酰胺絮凝劑是其發展方向之一。如Gan 等[21]合成了季銨鹽類丙烯酰胺-天然高分子殼 聚糖及絮凝劑，它們對造紙黑液中木質素（色度和 總有機碳）的去除效果分別達到90%和70%。國 內對絮凝、緩蝕等多功能水處理劑研究始于80年 代中期。華南理工大學對陽離子型丙烯酰胺-天 然高分子絮凝劑進行了系統研究研制了 一系列油田污水凈化處理用具有絮凝-緩蝕功能 的水處理劑。另外，近年來國內進行了季銨鹽型 聚丙烯酰胺共聚物合成方法的探索[8,2«。

目前，我國陽離子高分子絮凝劑品種單一，除 了聚丙烯酰胺的曼尼期反應產生的陽離子絮凝劑 外，能真正工業化并具有工業潛力的水溶性陽離 子髙分子絮凝劑幾乎沒有。陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑的開發與應用，而曼尼期反應產生的 陽離子絮凝劑由于毒性問題，不能用于水處理。 因此，我國應致力開發無（或低）毒的丙烯酰胺與 陽離子化單體共聚合物絮凝劑、天然高分子-丙 烯酰胺接枝共聚合陽離子化的聚合物絮凝劑；開 發具有多功能的陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑，使其 不僅具有絮凝功能，而且還具有其他水質處理能 力，以滿足復雜水質情況下多種水質要求的需要， 使其在水處理中得到更廣泛的應用。