實驗儀器：比色皿，UV-7504單光束紫外-可見光分光光度計，1000毫升量筒，玻璃棒等。
實驗藥品：聚丙烯酰胺（實驗室自制），硅酸鈣（CP，800目），硅藻土（CP， 500 目），高嶺土（CP , 5000 目），蒸餾水。（注：15ym=800 目）
4.2水溶液聚合法產品的絮凝效果評價4.2.1CPAM的陽離子度對絮凝效果的影響表4-1不同陽離子度對透光率的影響 Table 4-1 Effect of different cationic degree on optical transmittanceCPAM陽離子度/%10min透光率(投料量5gL-1) /%10min透光率(投料量6gL-1) /%17.3250.556.322.9264.267.627.9166.174.033.9775.280.435.2979.486.5圖4-1不同陽離子度對透光率的影響 Fig.4-1 Effect of different cationic degree on optical transmittance在若干個1000毫升量筒中分別加入500毫升的蒸餾水，稱量2.5克硅酸鈣粉末 加入其中，攪拌均勻，作為模擬廢水。再加入不同陽離子度CPAM粉末樣品作為絮凝劑，投料量分別為5g/L和6g/L，攪拌使其充分溶解后，靜置10分鐘后，取距離上 層液面液柱的一半處液體，用分光光度劑測定其透光率。CPAM粉末樣品制備條件為： pH值為6，單體總濃度20wt%，溫度50°C，單體摩爾比8: 2，引發劑0.08wt%，交 聯劑用量 0.0005wt%，0.005wt%，0.01wt%，0.03wt%，0.05wt%。
由圖4-1可以看到，在投料量一定的條件下，隨著CPAM陽離子度的增大，被處 理的污水的透光率也在不斷增大。這是因為陽離子高分子絮凝劑是通過電中和作用和 吸附架橋作用而發揮絮凝作用的，CPAM分子鏈上帶有正電荷的基團，可以完全中和 硅酸鈣顆粒表面的負電荷，正電荷越多，電中和作用越強，進而壓縮顆粒表面雙電層， 使粒子之間的間距縮短，引起顆粒脫穩，此時再進一步通過吸附架橋作用形成大的絮 體，因此陽離子度越高，電中和作用和吸附架橋作用越強，粒子形成大的絮體的速度 加快，絮凝效果就又快又好。但是陽離子度也不是越高越好，正電荷數量超過一定的 比例，粒子間的斥力就會增加，影響大絮體的形成，并且陽離子度越高，其生產成本 就越高，在生廣實際應用中應綜合考慮。
4.2.2CPAM的分子量對絮凝效果的影響在若干個1000毫升量筒中分別加入500毫升的蒸餾水，稱量2.5克硅酸鈣粉末 加入其中，攪拌均勻作為模擬硅酸鈣廢水。再加入CPAM粉末樣品作為絮凝劑，投 料量分別為5g/L和6gL，攪拌使其充分溶解，靜置10分鐘后，取距離上層液面液柱 的一半處液體，用分光光度劑測定其透光率。CPAM粉末樣品制備條件為：pH值為 6，單體總濃度20wt%，引發劑0.08wt%，單體摩爾比（丙烯酰胺：陽離子單體）8: 2，交聯劑 0.0005wt%，溫度 45°C，52°C，62°C，70°C，78C。
表4-2分子量大小對透光率的影響Table 4-2 Effect of different molecular weight on optical transmittanceCPAM的相對分子質量 /g ? mol-110min透光率(投料量5gL-1) /%10min透光率(投料量6gL-1) /%1.39X10752.560.41.88X10764.267.62.39 X10772.576.02.55 X10779.080.43.01 X10781.486.5由圖4-2可知，在其它條件一定的情況下，隨著CPAM相對分子質量的增大，被 處理的污水的透光率也在不斷增大，可見在陽離子度一定條件下，絮凝性能與有機絮 凝劑的分子量成正比。這是因為高分子聚合物分子量太低時，吸附在懸浮顆粒表面的 絮凝劑分子不是產生架橋作用，而是在起分散穩定劑的作用，懸浮顆粒難以沉降；而 隨著CPAM分子量的增大，吸附架橋作用增強，絮凝速度加快；但是當聚合物分子 量太高時，先期形成的絮體沉降速度太快，導致許多細小絮體來不及被吸附而殘留在 上層液體中，導致透光率不高，而且分子量過高也要考慮到生產應用的成本問題。
圖4-2分子量大小對透光率的影響 Fig.4-2 Effect of different molecular weight on optical transmittance4.2.3AmPAM的分子量對絮凝效果的影口向在若干個1000毫升量筒中分別加入500毫升的蒸餾水，稱量2.5克娃酸鈣粉末 加入其中，攪拌均勻作為模擬硅酸鈣廢水。再加入AmPAM粉末樣品作為絮凝劑，投 料量分別為5g/L和6g/L,攪拌使其充分溶解后，靜置10分鐘后，取距離上層液面液 柱的一半處液體，用分光光度劑測定其透光率。AmPAM粉末樣品制備條件為：溫度 52°C，單體濃度20wt°%，pH值為4, 5, 6, 7, 8,引發劑0.05wt°%，單體摩爾比（陽 離子單體：丙烯酰胺：陰離子單體）1: 8: 1。
表4-3分子量大小對透光率的影響Table 4-3 Effect of different molecular weight on optical transmittanceAmPAM的相對分子質量 /g ? mol-110min透光率(投料量5gL-1) /%10min透光率(投料量6gL-1) /%7.36 X10677.077.41.82X10778.579.62.71 X10783.886.03.41 X10784.888.44.28 X10789.791.0.投料量5g/L ?投料量6g/L由圖4-2可知，在其它條件一定的情況下，隨著AmPAM相對分子量的增大，被 處理的污水的透光率也在不斷增大。這與CPAM在分子量對絮凝性能的影響方面變 化趨勢和作用原理基本相同，但是AmPAM分子鏈上分別帶有正負電荷基因，作用比 較溫和全面，能夠將帶不同電荷的粒子吸附絮凝。
AmPAM的相對分子質量（g/mol)
圖4-3分子量大小對透光率的影響 Fig.4-3 Effect of different molecular weight on optical transmittance4.2.4PAM的投料量對絮凝效果的影響在若干個1000毫升量筒中分別加入500毫升的蒸餾水，稱量2.5克娃酸鈣粉末 加入其中，攪拌均勻作為模擬硅酸鈣廢水。再加入CPAM和AmPAM粉末樣品作為 絮凝劑，投料量從5-10g.L-1變動，攪拌使其充分溶解后，靜置10分鐘后，取距離上 層液面液柱的一半處液體，用分光光度劑測定其透光率。
CPAM粉末樣品合成條件：pH值為6，單體總濃度20wt%，交聯劑0.0005wt%， 引發劑0.05wt%，單體摩爾比（丙烯酰胺：陽離子單體）8: 2,溫度在52°C，聚合物 相對分子質量為4.25x107。
AmPAM粉末樣品合成條件：引發劑0.05wt%，溫度52C，單體濃度20wt%，單體摩爾比（陽離子單體：丙烯酰胺：陰離子單體）1: 8: 1，pH值為7,聚合物相對 分子質量為4.28x107。
由圖4-4可知，在其它條件一定的情況下，隨著PAM投加量的增大，被處理的 污水的透光率也在不斷增大。這是因為絮凝劑量太少，電中和作用弱，量太多破壞了 電荷平衡，粒子間斥力增大，不利于絮體增大沉降。圖中顯示CPAM和AmPAM粉 末樣品的作用規律相同。它們都是隨著PAM投加量的增大，透光率在增大，但到一56789聚丙烯酰胺投加量（g/L)
1011定程度后，投加量再增大，透光率變化不大，并且高分子量的有機絮凝產品價格較貴。 可見在應用中PAM投加量也不是越多越好，綜合性能與成本考慮，應該對于被處理 環境進行投加量的計算。
表4-4不同PAM投加量對透光率的影響Table 4-4 Effect of different PAM dosage on optical transmittance聚丙烯酰胺投加量 /g ? L-110min 透光率（CPAM)
/%10min 透光率（AmPAM)
/%579.083.8680.486.0787.590.4891.392.5992.193.11092.493.395?90?85?80?75?70 - 4圖4-4不同PAM投加量對透光率的影響 Fig.4-4 Effect of different PAM dosage on optical transmittance4.2.5應用環境的pH值對絮凝效果的影響在若干個1000毫升量筒中分別加入500毫升的蒸餾水，稱量2.5克娃酸鈣粉末 加入其中，攪拌均勻并調節廢水的pH值模擬硅酸鈣廢水，pH值在3-10之間變動。 再加入CPAM和AmPAM粉末樣品作為絮凝劑，投料量分別為5g/L和6g/L，攪拌使 其充分分散后，靜置10分鐘后，取距離上層液面液柱的一半處液體，用分光光度劑 測定其透光率。
CPAM粉末樣品合成條件：pH值為6，單體總濃度20wt°%，交聯劑0.0005wt°%，引發劑0.05wt%，單體摩爾比（丙烯酰胺：陽離子單體）8: 2,溫度在52°C。聚合物 相對分子質量為4.25x107。
AmPAM粉末樣品合成條件：引發劑0.05wt%，溫度52C，單體濃度20wt%，單體摩爾比（陽離子單體：丙烯酰胺：陰離子單體）1: 8: 1，pH值為7,聚合物相對 分子質量為4.28x107。
由圖4-5可知，CPAM作用環境pH值6時，10分鐘時透光率最大為91.2%，而 AmPAM應用環境pH值在7時，10分鐘時透光率最大為92.0%。這是因為AmPAM聚合物鏈結中同時存在陰離子和陽離子基團；在酸性環境中呈現陽離子的性質，而在 堿性環境中呈現陰離子性質，而CPAM只存在有陽離子基團。
表4-5不同pH值對作用效杲的影響 Table 4-5 Effect of different pH value on optical transmittance聚丙烯酰胺應用環境的 pH值10min 透光率（CPAM)
/%10min 透光率（AmPAM)
/%361.860.5472.471.2586.085.5691.289.7790.592.0885.091.2980.488.51067.676.0圖4-5不同pH值對作用效杲的影響 Fig.4-5 Effect of different pH value on optical transmittance4.3水分散聚合法產品的絮凝效果評價4.3.1水分散聚合法產品對硅酸鈣廢水絮凝效果在若干個1000毫升量筒中分別加入500毫升的蒸餾水、2.5克硅酸鈣，攪拌均勻 作為模擬廢水。再加入1〇ml/L (水分散體/廢水）水分散體絮凝劑，攪拌后靜置10分 鐘后，取距離上層液面液柱的一半處液體，用分光光度劑測定其透光率。
表4-6不同聚合物作用效果的比較 Table 4-6 Comparison of different polymers on optical transmittance投料后取樣測試時間 /min透光率（CPAM) /%透光率（AmPAM) /%透光率（空白對照組） /%124.328.811.2336.539.323.6547.449.035.4757.359.445.91061.264.155.21569.872.462.02077.680.270.22590.091.577.53094.095.981.0圖4-6不同聚合物作用效杲的比較 Fig.4-6 Comparison of different polymers on optical transmittanceCPAM水分散體合成條件：pH值為7,溫度50°C，引發劑用量0.05wt%，分散 穩定劑用量0.45g+g-1，硫酸銨濃度25%,單體摩爾比（陽離子單體：丙烯酰胺：陰離 子單體）為1: 8: 1，單體總濃度25wt°%，聚合物相對分子質量為2.87x107。
AmPAM水分散體合成條件：pH值為7,溫度50°C，引發劑用量0.05wt%，單 體總濃度20wt%,分散穩定劑用量0.45g+g-1，硫酸銨濃度25%，單體摩爾比（丙烯酰 胺：陽離子單體）為8: 2,交聯劑用量0.005wt%，聚合物相對分子質量為1.67X107。
圖4-6表明，在其它條件一定的情況下，水分散體樣品在發揮絮凝性能時，透光 率隨著時間的增長而增大，被處理污水最終光率為94%以上，而同樣時間內空白組自 然沉降的透光率達到81%。這是因為聚合物分子已經完全溶解于水分散體中，并以極 細小的球形粒子均勻分散于體系中，較大的比表面積使其在對污水中微粒具有較絕對 的吸附能力和優勢，能夠將微粒盡可能多的吸附，使硅酸鈣廢水透光率增大，絮凝效 果顯著。
4.3.2水分散聚合法產品對硅藻土廢水絮凝效果在若干個1000毫升量筒中分別加入500毫升的蒸餾水、2.5克硅藻土，攪拌均勻 作為模擬廢水。再加入10ml/L (水分散體/廢水）水分體絮凝劑，攪拌后靜置10分鐘 后，取距離上層液面液柱的一半處液體，用分光光度劑測定其透光率。
CPAM水分散體合成條件：pH值為7，溫度50C，引發劑用量0.05wt%，分散 穩定劑用量0.45g+g-1，硫酸銨濃度25%，單體摩爾比（陽離子單體：丙烯酰胺：陰離 子單體）為1: 8: 1，單體總濃度25wt%，聚合物相對分子質量為2.87x107。
AmPAM水分散體合成條件：pH值為7，溫度50C，引發劑用量0.05wt%，單 體總濃度20wt%，分散穩定劑用量0.45g+g-1，硫酸銨濃度25%，單體摩爾比（丙烯酰 胺：陽離子單體）為8： 2,交聯劑用量0.005wt%，聚合物相對分子質量為1.67X107。
表4-7不同聚合物作用效果的比較 Table 4-7 Comparison of different polymers on optical transmittance投料后取樣測試時間 /min透光率（CPAM) /%透光率（AmPAM) /%透光率（空白對照組） /%140.941.824.3358.660.330.3564.368.345.8770.575.258.31078.481.067.21585.388.173.42088.989.478.52589.691.481.23089.892.081.990?
35080?
70?
60?
50?
40?
30?
20?
10- -5圖4-7不同聚合物作用效杲的比較 Fig.4-7 Comparison of different polymers on optical transmittance圖4-7表明，在其它條件一定的情況下，水分散體樣品在發揮絮凝性能時，透光 率隨著時間的增長而增大，在0-15分鐘之間時，透光率增大最快，達到88.1°%;在 15-30分鐘之間時，透光率增長緩慢，曲線趨于平緩。30分鐘時透光率達到92°%以上， 而同樣時間內空白組自然沉降的透光率為81.9%，可見水分散體的絮凝性能極強，絮 凝速度和效果遠好于自然沉降。這是因為聚合物分子以極細小的球形粒子均勻分散于 體系中，較大的比表面積使其在對污水中微粒具有較絕對的吸附能力和優勢，更加能 夠將微粒盡可能多的吸附，使硅藻土廢水透光率增大，絮凝效果顯著。
4.3.3水分散聚合法產品對高嶺土廢水絮凝效果表4-8不同聚合物作用效果的比較 Table 4-8 Comparison of different polymers on optical transmittance投料后取樣測試時間 /min透光率（CPAM) /%透光率（AmPAM) /%透光率（空白對照組） /%127.526.618.1339.737.535.5550.249.046.7759.762.351.51071.375.257.51576.578.560.52082.485.468.02583.386.170.03085.087.571.7圖4-8不同聚合物作用效果的比較 Fig.4-8 Comparison of different polymers on optical transmittance在若干個1000毫升量筒中分別加入500毫升的蒸餾水、2.5克高嶺土，攪拌均勻 作為模擬廢水。再加入10ml/L (水分散體/廢水）水分體絮凝劑，攪拌后靜置10分鐘 后，取距離上層液面液柱的一半處液體，用分光光度劑測定其透光率。
CPAM水分散體合成條件：pH值為7,溫度50°C，引發劑用量0.05wt%，分散 穩定劑用量0.45g+g-1，硫酸銨濃度25%,單體摩爾比（陽離子單體：丙烯酰胺：陰離 子單體）為1: 8: 1，單體總濃度25wt°%，聚合物相對分子質量為2.87x107。
AmPAM水分散體合成條件：pH值為7，溫度50C，引發劑用量0.05wt%，單 體總濃度20wt%，分散穩定劑用量0.45g.g-1，硫酸銨濃度25%，單體摩爾比（丙烯酰 胺：陽離子單體）為8： 2,交聯劑用量0.005wt%，聚合物相對分子質量為1.67X107。
圖4-8表明，在其它條件一定的情況下，水分散體樣品在發揮絮凝性能時，透光 率隨著時間的增長而增大，在0-15分鐘之間時，透光率增大最快，達到78.5%，但 是空白組的自然沉降速率也較快，與應用組相差不多；在15-30分鐘之間時，透光率 增長緩慢，曲線趨于平緩，但空白組的透光率變化明顯處于較低水平。30分鐘時透 光率達到87.5%以上，而同樣時間內空白組自然沉降的透光率為71.7%。
4.4兩種聚合方法產品的絮凝效果比較4.4.1CPAM處理硅藻土廢水效果比較在若干個1000毫升量筒中分別加入500毫升的蒸餾水，加入2.5克娃藻土攪拌 均勻作為模廢水。再加入水溶液聚合法和水分散聚合法所制得的CPAM作為絮凝劑， 投加量粉體為6g/L，而水分散體投加量為30 g/L (經固含量換算得），攪拌使其充分 分散后，靜置10分鐘后，取距離上層液面液柱的一半處液體，用分光光度劑測定其 透光率。
表4-9不同聚合物作用效果的比較 Table 4-9 Comparison of different polymers on optical transmittance投料后取樣測試時間 /min透光率（水溶液聚合 法制樣品）/%透光率（水分散聚合 法制樣品）/%透光率（空白對照組） /%149.154.924.3361.867.530.3572.476.745.8775.979.658.31078.583.867.21581.985.873.42083.288.478.52585.390.181.23090.293.981.9圖4-9不同聚合物作用效杲的比較 Fig.4-9 Comparison of different polymers on optical transmittanceCPAM粉末樣品合成條件：pH值為6,單體總濃度20wt%，溫度70°C，弓丨發劑0.08wt%，單體摩爾比（丙烯酰胺：陽離子單體）8: 2，交聯劑0.0005wt%，聚合物 相對分子質量為2.32x107。
CPAM水分散體合成條件：pH值為6，單體總濃度為22wt%，溫度50C，單體 摩爾比（丙烯酰胺：陽離子單體）為8: 2,硫酸銨濃度20%，分散穩定劑用量0.45g+g-1， 交聯劑0.005wt%，弓丨發劑用量0.01wt%。聚合物相對分子質量為2.32X107。
圖4-9表明，在其它條件一定的情況下，實驗組中透光率比空白組的透光率增長 極快，并且絮凝劑發揮作用時間短，10分鐘時透光率已經達到了 83.8%和78.5%，遠 遠比空白組的67.2%要大的多。水分散樣品于10分鐘時達到83.8%，水溶液樣品在 15分鐘時達到81.9%；水分散樣品于25分鐘時達到90.1%，水溶液樣品則在30分鐘 時達到90.2%。
4.4.2AmPAM處理硅藻土廢水效果比較表4-10不同聚合物作用效果的比較 Table 4-10 Comparison of different polymers on optical transmittance投料后取樣測試時間 /min透光率（水溶液聚合 法制樣品）/%透光率（水分散聚合 法制樣品）/%透光率（空白對照組） /%153.260.824.3366.173.230.3580.885.245.8784.587.458.31084.889.767.21588.690.673.42090.191.478.52590.492.881.23090.593.481.9圖4-10不同聚合物作用效杲的比較 Fig.4-10 Comparison of different polymers on optical transmittance在若干個1000毫升量筒中分別加入500毫升的蒸餾水，稱量2.5克娃藻土（CP， 500目）粉末加入其中，攪拌均勻，作為模擬廢水。再向其中加入適量的水溶液聚合 法和水分散聚合法所制得兩性聚丙烯酰胺樣品作為絮凝劑，投加量粉體為6g/L，而 水分散體投加量為6/20% g/L，攪拌使其充分分散后，靜置10分鐘后，取距離上層液 面液柱的一半處液體，用分光光度劑測定透光率。
AmPAM粉末樣品合成條件：pH值為6，溫度52°C，引發劑0.03wt%，單體摩 爾比（陽離子單體：丙烯酰胺：陰離子單體）1: 8: 1，單體濃度20wt%，聚合物相 對分子量為3.21^107。
AmPAM水分散體合成條件：pH值為6，單體總濃度20wt%，溫度50C，單體 摩爾比（陽離子單體：丙烯酰胺：陰離子單體）為1: 8: 1，硫酸銨濃度25%，分散 穩定劑用量為0.45g+g-1，引發劑用量為0.05wt%，聚合物相對分子質量為3.27X107。
圖4-10表明，實驗組中透光率比空白組的透光率增長極快，并且絮凝劑發揮作 用時間短，5分鐘時透光率已經達到了 80.8%和85.2%，遠遠比空白組的45.8%要大 的多。水分散樣品于5分鐘時達到85.2%，而水溶液樣品則是在5分鐘時達到80.8%; 水分散樣品于15分鐘時達到90.6%，而水溶液樣品則是在15分鐘時達到88.6%。這 是因為水溶液粉末樣品需要先溶解在水中形成溶液，絮凝劑分子才能起作用，而水分 散體樣品中絮凝劑分子已均勻分散于體系中，則可以直接作用。在實驗自制聚丙烯酰 胺類絮凝劑中，水分散體產品的作用速度和作用效果要明顯好于粉末狀產品。
4.5本章小結在若干個1000毫升量筒中分別加入500毫升的蒸餾水，稱量2.5克娃酸鈣粉末\ 硅藻土\高嶺土加入其中，攪拌均勻，作為模擬廢水。再加入用實驗室自制聚丙烯酰 胺樣品作為絮凝劑，攪拌使其充分溶解后，靜置10分鐘后，取距離上層液面液柱的 一半處液體，用分光光度劑測定其透光率。
其中處理的模擬廢水中由不同粒度大小的硅酸鈣（CP，800目），硅藻土（CP， 500目），高嶺土（CP，5000目）作為懸浮顆粒，實驗中以透光率的大小來評價樣品 絮凝性能優劣，所得結果如下：(1)在其它條件一定的情況下，隨著陽離子聚丙烯酰胺的陽離子度的增大，被 處理的污水的透光率也在不斷增大，絮凝效果也越來越好。
(2)在其它條件一定的情況下，隨著聚丙烯酰胺的相對分子量的增大，被處理 的污水的透光率也在不斷增大，絮凝效果也越來越好。
(3)在其它條件一定的情況下，隨著聚丙烯酰胺投加量的增大，被處理的污水 的透光率也在不斷增大，絮凝效果也越來越好。
(4)在其它條件一定的情況下，陽離子聚丙烯酰胺在作用環境的pH值在5-7時，可以達到很好的絮凝效果；而兩性聚丙烯酰胺的最佳應用環境pH值在5-9。可 見，兩性聚丙烯酰胺的應用范圍要比陽離子聚丙烯酰胺相對要廣。
(5)實驗自制聚丙烯酰胺類絮凝劑其對三種模擬廢水的絮凝效果明顯，并且兩 性聚合物的作用的效果要好于陽離子聚合物，并且在其它條件一定的情況下，實驗證 明水分散體產品的作用快于粉末狀產品。