水處理劑是工業用水、生活用水、廢水處理過程中所需使用 的化學藥劑，經過這些化學藥劑的處理，能夠使水達到一定的質 量要求。聚丙烯酰胺（PAM)是一種重要的水處理劑，具有特殊 的物理化學性質，易通過接枝或交聯得到支鏈或網狀結構的多 種改性物，在水處理中常作為絮凝劑、助凝劑、污泥脫水劑等，并 且在造紙、石油開采、生物醫學等方面都具有廣泛的應用。按照 可離解基團的特性分為陽離子型、陰離子型、兩性離子型和非離 子型等。

相對于國外，中國的水處理工業起步較晚，但是近年來發展 較為迅速。因此，本文通過共聚物上接枝不同類型的單體、改性 非離子型和制備復配型聚丙烯酰胺等方面對國內關于聚丙烯酰 胺的研究進展予以簡要的介紹。

1陽離子型聚丙烯酰胺CPAM

陽離子聚丙烯酰胺（CPAM)是由陽離子單體和丙烯酰胺 (AM)單體以不同比例聚合而成的線型高分子化合物，在其高分 子長鏈上既有酰胺基團又有大量帶正電荷的陽離子基團，例如 二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC)、丙烯酰氣乙基三甲基氯化 銨（AETMAC)等。它可與許多物質親和、吸附形成氫鍵,具有除 濁、脫色、吸附、粘合等功能，適用于城市污水、城市污泥、造紙污 泥及其它工業污泥的脫水處理。

1.1 丙烯酰胺（AM)和二甲基二烯丙基氯化銨 (DMDAAC)共聚制備CPAM

羅文利等1采用工業精制的DMDAAC和工業AM水溶液， 在多元氣化還原引發劑體系下，加入助劑Na2EDTA和表面活性 劑Span -20制備得到了 一系列高相對分子量且速溶的粉狀

PDA產物，通過實驗發現添加非離子表面活性劑明顯改善了聚 合物的溶解性能。

張萬忠等2-3采用實驗室精制DMDAAC,在水溶性偶氮- 亞硫酸氫鈉引發劑體系下制得陽離子度為50%的PDA產物，這 是目前國內的最高水平，但是研究者未測定產物的特征黏度，并 且實驗原料的成本較高，限制了 PDA的工業化生產。

羅慧等4在紫外燈照射和光引發劑作用下，合成了水溶性 好的CPAM。研究了光引發劑用量、單體配比、pH值及單體總濃 度等對產物性能的影響規律，但該作者未對其共聚物的性能進 行測試，通過分析IR譜圖，發現該共聚物中均聚物含量較大，陽 離子度較低。

1.2丙烯酰胺（AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨 (AETMAC)共聚制備CPAM

丁偉等5以AETMAC和AM為原料，采用兩種引發劑體系， 制備得到了溶解性能好，陽離子度高達70%的P (AETMAC - AM)干粉。但該作者僅僅對影響共聚物分子量的因素進行了討 論，未對共聚物的結構進行表征和確定。

1.3丙烯酰胺(AM)和新型陽離子單體共聚制備CPAM

朱馴等6以丙烯酸等四種物質為起始原料，通過酰化、酯化 及季銨化三步反應制得了新型的陽離子單體N,N-二甲基,N- 芐基,N -丙烯酰胺基氯化銨（DBPMA),并將此陽離子單體與丙 烯酰胺（AM)共聚得到了分子量為400萬左右的聚合物 P(DBPMA/AM)。通過模擬廢水實驗，發現絮凝效果較好，且所 形成的絮體大、沉降速度快。

作者簡介：尚偉（1986 -),男，貴州大學碩士研究生，主要從事水處理研究。E - mail:48068725@ qq. com

韓磊磊等7以甲基丙烯酸甲酯等三種物質為起始原料，通 過酰胺化和季銨化兩步反應制得了新型陽離子單體二甲氨基丙

基甲基丙烯酰胺-1 -氯甲基萘季銨鹽（DMAPMA-1 - CMN), 并且將此單體與AM和AMPS進行共聚得到了三元共聚物 DMAPMA -1 - CMN/AM/AMPS,通過模擬廢水實驗，國內水處理中聚丙烯酰胺的研究進展及展望，發現上層 清液的透光率達到了 87. 2%。

2陰離子型聚丙烯酰胺APAM

陰離子型聚丙烯酰胺是由陰離子單體和丙烯酰胺（AM)單 體制備而成的水溶性線型高分子聚合物，在其高分子長鏈上既 有酰胺基團又有帶負電荷的陰離子基團，如馬來酸酐、丙烯酸及 其鈉鹽等。主要用于工業廢水的阻垢、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。例如李治等8以丙烯酰胺（AM)和丙烯酸（AA)為單體，制 備了部分水解的丙烯酰胺共聚物P(AM/AA),通過引入磺酸基， 極大程度提高了共聚物的水溶性，使阻垢率達到了 89%且熱穩 定性良好。喻獻國等9以馬來酸酐（MA)、烯丙基磺酸鈉 (SAS)、丙烯酸（AA)和丙烯酰胺（AM)為單體，合成了陰離子型 丙烯酰胺共聚物AM - SAS - MA,通過研究發現阻垢效果受介質 條件影響較大,適當增加聚合物的量，降低鈣離子濃度、介質pH 值和溫度，聚合物的阻垢性能得到明顯的提高。王玉鵬等[10在 硫酸銨為相分離劑的水溶液介質中，以丙烯酰胺（AM)和2 -丙 烯酰胺基-2 -甲基-1 -丙磺酸（AMPS)為單體原料，在復合引 發劑體系下，加入自制穩定劑，制備出了具有良好的熱穩定性及 抗鹽耐溫的陰離子型聚丙烯酰胺,并且對產物結構進行了表征 和對體系獨特的稀釋溶脹現象進行了剖析。

而王久芬等[11]以丙酮為溶劑，利用生成的APAM不溶于其 中而沉淀下來的原理，直接得到了水溶性好的粉狀產品。此法 工藝簡單，反應條件易于控制，但反應中所使用的有機溶劑不僅 會增加成本，增加了回收利用這一步驟，而且有可能帶來污染。 另外，目前所得到的產品的相對分子質量僅為90萬左右，離實 際應用還有相當遠的距離。

3兩性型聚丙烯酰胺AmPAM

兩性型聚丙烯酰胺是指在聚丙烯酰胺鏈節上同時含有正、 負兩種電荷基團的高分子化合物，它具有可以適用于陰、陽離子 共存的污染體系、pH值適用范圍寬及抗鹽性好等特點，可用于 染料廢水的脫色、污泥脫水劑及金屬離子螯合劑等。

3.1 通過Mannich反應制備AmPAM

沈敬之等[12曾用碳酸鈉水解PAM得到陰離子聚丙烯酰胺， 再經Mannich改性制得含有羧基和甲胺基的AmPAM。用于處理 煉鋼污水廠綜合廢水、毛紡廠廢水以及硫酸鋁礦漿除雜均具有 明顯的效果。

王晶等[13]通過Mannich反應改性陰離子型的聚丙烯酰胺制 備了 AmPAM,并對影響胺化度的因素進行了討論。對于不同廢 水進行絮凝試驗，研究了無機絮凝劑單獨使用和有機絮凝劑配 合使用的效果，并和改性前的陰離子型，非離子型聚丙烯酰胺對 比。結果發現，兩性聚丙烯酰胺有很好的絮凝效果，國內水處理中聚丙烯酰胺的研究進展及展望，優于同類的 其他絮凝劑。

通過Mannich改性的方法制備AmPAM的方法，雖然反應簡 單，易操作，但是由于反應中存在游離的甲醛和二甲胺,使產品 的溶解性和儲存穩定性較差，而且陰陽離子比例不易調節，不適 合處理高pH值的污泥。

3.2將非離子型PAM改性制備AmPAM

徐青林等[14將一定濃度的非離子型聚丙烯酰胺溶液在適 當的溫度下按順序加入陽離子化劑、穩定劑，酸化，制得兩性聚 丙烯酰胺，并且從機理上分析了用Hoffmann降解反應得到兩性 聚丙烯酰胺,通過實驗發現，聚丙烯酰胺改性時，需在NaClO存 在的情況下才能顯示出陽離子性，雖然聚丙烯酰胺發生Hoff¬mann 降解反應時也顯示出陽離子性, 但其受 pH 值影響較大，在 堿性條件下不顯示出陽離子性。而Hoffmann反應后，產物經過 季銨化后才能在較寬的pH值范圍內呈現陽離子性。

3.3三元共聚制備AmPAM

張黎明等[15用羧甲基纖維素及其鈉鹽或淀粉與AM/ DMDAAC制備兩性接枝共聚物，但是通過實驗發現，該聚合溶液 質量分數偏低（10%左右，產物的分子質量小）；同時在制成粉狀 產品的過程中，高溫烘干和剪切作用又使高分子鏈降解和交聯， 使產品的溶解性變差。

孟雙明等[16]以氨基乙酸和丙烯酰氯為原料，制備陰離子單 體丙烯酰胺基乙酸鈉（NaSAA),然后將此NaSAA與AM和 DMDAAC進行共聚,得到了 AM/NaSAA/DMDAAC三元共聚物。 對不同類型的污泥進行絮凝和脫水性能測試，發現該三元共聚 物的沉降快、脫水性好。

4復合型聚丙烯酰胺

復合型聚丙烯酰胺是將聚合鋁、鐵類等無機高分子與聚丙 烯酰胺進行不同比例的復配，從而制得新型高效能的絮凝劑。 由于污水是一種復雜、穩定的分散體系，單一類型的聚丙烯酰胺 往往無法獲得滿意的處理效果，復合型聚丙烯酰胺具有種類多、 應用廣等特點，在一定程度上能夠滿足需求。

4.1將無機、有機絮凝劑復配制備復合型PAM

胡弘鯤等[17等首先制備了無機高分子絮凝劑聚合氯化鋁鐵 (PAFC)。然后，通過Mannich反應制備了陽離子型聚丙烯酰胺 (CPAM)。最后，將PAFC和CPAM復配制得無機-有機復合絮 凝劑（PAFC - CPAM),通過絮凝試驗發現在同等低投加量的條 件下進行測試，、PAFC - CPAM比單獨使用PAFC、CPAM具有更 好的絮凝效果。

郭明紅等[18首先以溶膠（硅溶膠、鋁溶膠、鐵溶膠）為原料 制備了一系列無機微顆粒絮凝劑，以環氣氯丙烷、有機胺和丙烯 酰胺為主要原料制備出兩個系列聚季銨鹽類絮凝劑，并分別從 中選出整體性能較為突出的兩種無機絮凝劑NSAFMnS和 NFAC,兩種有機絮凝劑PEFD和PEM/AM。在此基礎上，國內水處理中聚丙烯酰胺的研究進展及展望，以 NSAFMnS、NFAC和PEFD、PEM/AM、三種商品聚丙烯酰胺 (CPAM、HPAM、NPAM)為原料制備了一系列無機微顆粒-有機 高分子復合絮凝劑，并從中選出一種性能優良的NFAC -PEM/ AM復合絮凝劑。在對其鋁鐵形態分布進行分析的同時,采用對 比絮凝試驗和SEM對其絮凝機理進行表征。將NFAC - PEM/ AM復合絮凝劑用于處理油田含油污水，使水樣濁度去除率、油 度去除率和COD去除率均高達85%上。

4. 2通過原位聚合法制備復合型PAM

楊鶩遠等[19采用原位聚合法制備了氫氣化鋁-聚丙烯酰胺 離子鍵型雜化絮凝劑（I -hPAM)和坡縷石-聚丙烯酰胺離子鍵 型雜化絮凝劑（I -hMPAM)。系統考察了氫氣化鋁的粒徑、含量 對原位聚合的影響，將PAM、- hPAM、- hMPAM在相同條件下 進行絮凝試驗,發現絮凝效果按上述順序依次變好，且雜化絮凝 劑形成的球狀絮體較純聚丙烯酰胺的松散線團狀絮體更密實。 最后，作者還對高分子絮凝劑的絮凝機理進行了闡明，對雜化絮 凝劑的絮凝機理進行了初步的探索。

(下轉第100頁）

最佳溶劑是無水乙醇。

3結語

在不同反應時間、反應溫度條件下對下列化合物的合成進 行了研究，國內水處理中聚丙烯酰胺的研究進展及展望，并通過熔點測量和紅外光譜分析驗證，基本上確認合 成了下列化合物。

(1)1 -苯亞乙基肼合成的優化條件是：過量0.5 mol的苯乙 酮和80%的水合肼在冰乙酸作催化劑的無水乙醇溶液中回流反 應5 h。

(2) N- (1 -苯亞乙基）-N"- (2 -羥基苯亞甲基）聯胺合 成的優化條件:1 -苯亞乙基酰肼和水楊醛在冰乙酸作催化劑的 無水乙醇溶液中回流反應6 h。

(3)N-胡椒亞甲基-N"- (1 -苯亞乙基）聯胺合成的最佳 條件與N- (1 -苯亞乙基）-N"- (2 -羥基苯亞甲基）聯胺的類 似:1 -苯亞乙基酰肼和楊茉莉醛在冰乙酸作催化劑的無水乙醇 溶液中回流反應7 h。