陽離子聚丙烯醯胺

陽離子聚丙烯醯胺（CPAM)是線型高分子化合物，由於它具有多種活潑的基團， 可與許多物質親和、吸附形成氫鍵。主要是絮凝帶負電荷的膠體，具有除濁、脫色、吸附、粘合等功能， 適用於染色、造紙、食品、建築、冶金、選礦、煤粉、油田、水產加工與發酵等行業有機膠體含量較高的廢水處理，特別適用於城市污水、城市污泥、造紙污泥及其它工業污泥的脫水處理。

基本介紹

• 中文名：陽離子聚丙烯醯胺
• 外文名：cationicpolyacrylamides
• 外觀：白色顆粒
• 固含量：≥88%

產品形態

陽離子聚丙烯醯胺按照形態的不同可以分為固體顆料及乳液兩種形態，目前市場上套用最廣泛的是固體顆粒狀，而陽離子聚丙烯醯胺乳液作為一種新形態產品市場套用較少。

技術指標

※英文名稱:cationicpolyacrylamides

陽離子聚丙烯醯胺乾粉

※外觀：白色顆粒

※固含量：≥88%

※分子量：800-1200萬

※水不溶物：≤2%

※殘餘單位：≤0.1%

※陽離子濃度：10-70 %

※溶解時間：≤60分鐘

特點

1、 水溶性好，在冷水中也能完全溶解。

陽離子聚丙烯醯胺

2、 添加少量陽離子聚丙烯醯胺產品，即可受到極大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm（0.01~10g/m3），即可充分發揮作用。

3、 同時使用陽離子聚丙烯醯胺產品和無機絮凝劑（聚合硫酸鐵，聚合氯化鋁，鐵鹽等），可顯示出更大的效果。

水解度（離子度）

所謂聚丙烯醯胺的水解程度是指聚丙烯醯胺溶液中的弱離子與水結合，形成弱鹼性或者弱酸性的能力，或者是聚丙烯醯胺水溶液中形成弱酸的強弱和形成弱鹼的能力強弱。對於強酸和強鹼，電離度越大對應的酸鹼性就越強，而它們的水解程度就越弱。對於一些易溶性的聚丙烯醯胺類來說，電離度越大對應的電離出的離子越多，而它們的水解程度就越弱。一般，電離度大的，它們的水解程度就越弱，相反，電離度小的，水解程度就越大。

功能

由於陽離子聚丙烯醯胺具有以下作用：

1、 澄清淨化作用；

陽離子聚丙烯醯胺

2、 沉降促進作用；

3、 過濾促進作用；

4、 增稠作用及其它作用。

因此能夠充分滿足在廢液處理、污泥濃縮脫水、選礦、洗煤、造紙等方面的要求。

產品性能

1、PAM具有獨特的脫色能力，主要套用於染料廠高色度廢水的脫色處理，適用的染料品種為活性、酸性和分散染料。

2、也可以用於紡織、印染、油墨等工業廢水的處理。

3、本產品對廢水的脫色率可達95%以上，COD的去除率在40-70%之間。

使用指南

1)聚丙烯醯胺是有機高分子化合物，可分為陰離子聚丙烯醯胺，陽離子聚丙烯醯胺和非離子聚丙烯醯胺，為白色粉末或顆粒，可溶於水，但溶解速度很慢；

2)陰離子聚丙烯醯胺一般用於廢水處理絮凝劑，陽離子型一般用於污泥脫水；

3)作為絮凝劑時用藥量一般為1-2ppm，即每處理1噸廢水用藥量約為1-2g；

4)使用時陰離子型一般配製成0.1%左右的水溶液，陽離子型可配製成0.1%-0.5%；

5)配製溶液時應先在溶解槽中加水，然後開啟攪拌機，再將PAM沿著漩渦緩慢加入，PAM不能一次性快速投入，否則的話PAM會結塊形成“魚眼”而不能溶解；

6)加完PAM後一般應繼續攪拌30min以上，以確保其充分溶解；

7)溶解後的PAM應儘快使用，陰離子型一般不要超過36h，陽離子型溶解後很容易水解，應24h內使用。

溶解性

作為高分子聚合物的陽離子聚丙烯醯胺溶解速率的影響因素主要涉及以下兩個要素：

1、分子的擴散

物質的溶解過程是溶質分子和溶劑分子相互滲透和擴散過程，因此溶質和溶劑分子的運動能力是影響溶劑時間的重要因素。由於溶質分子在尺寸上遠大於溶劑分子，因此兩者的擴散速率相差十分懸殊。在溶解的初期實際上只有水分子向聚丙烯醯醯胺的單方面擴散，聚丙烯醯胺分子不可能向水的方向擴散，所以先溶脹是溶解的必經階段。

2、氫鍵和纏結

在聚丙烯醯胺的分子鏈內和分子鏈間，醯胺側基間能形成氫鍵。氫鍵是最強的分子間作用力，高分子量的聚丙烯醯胺分子鏈上存在大量的氫鍵；同時，高分子量的聚丙烯醯胺的分子鏈很長，長的分子鏈必然要捲曲，它們聚集在一起也必然纏結在一起。因此，要是聚丙烯醯胺快速溶解需要依靠溶劑水分子的快速滲入和攻擊，淨氫鍵解離和分子鏈解纏結。
而聚丙烯醯胺的溶解速率與其分子量、離子度、分子的幾何結構、溶解溫度、攪拌和投料方式有關。
溶解速率隨分子量的增大和化學交聯程度的增加而變慢，整體交聯將使聚丙烯醯胺先溶賬不溶解。在粉末產呂的製造過程中，高的乾燥溫度和長的乾燥時間會使產品部分支化或輕度交聯，而延長溶解時間甚至出現部分不溶物。有些生產廠家由於生產工藝掌握的不成熟，會出現溶解速度極慢，溶解一定時間後不溶物多的情況。

溶解溫度和攪拌速率的提高有利於分子擴散，而溶解速率。但較高的溶解溫度（50攝氏度以上）和強烈的攪拌速率會使聚丙烯醯胺降解，性能變差。這對粉末型的產品尤為突出。

技術流程

沉澱是發生化學反應時生成了不溶於反應物所在溶液的物質。從字意上理解就是在重力作用下沉澱去除。污水中的懸浮物質，可以這是一種物理過程，簡便易行，效果良好，是污水處理的重要技術之一。

根據懸浮物質的性質、濃度及絮聚丙烯醯胺凝性能，沉澱可以分為：自然沉澱，絮凝沉澱，區域沉澱。區域沉澱的懸浮顆泣濃度較高(5000mg/L以上)，顆粒的沉降受到周圍其它顆粒影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉澱池與污泥濃縮池中均有區域沉澱發生。

廢水中懸浮固體濃度不高，而且不具有凝聚的性能，在沉澱過程中，固體顆粒不改變形狀，也不互相粘合，各自獨立地完成沉澱過程。（沉砂池和初沉池的初期沉澱）壓縮沉澱發生在高濃度懸浮顆粒的沉降過程中，由於懸浮顆粒濃度很高，顆粒相互之間已擠集成團塊結構，互相接觸，互相支承，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中的聚丙烯醯胺濃縮過程以及在濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉澱。自由沉澱發生在水中懸浮固體濃度不高，沉澱過程懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨進行沉澱，顆粒的沉澱軌跡呈直線。整個沉澱過程中，顆粒的物理性質，如形狀，大小及比重等不發生變化。這種顆粒在沉砂池中的沉澱是自由沉澱。

絮凝沉澱是顆粒物在水中作絮凝沉澱的過程。在水中投加混凝劑後，其中懸浮物的膠體及分散顆粒在分子力的相互作用下生成絮狀體且在沉降過程中它們互相碰撞凝聚，其尺寸和質量不斷變大，沉速不斷增加。懸浮物的去除率不但取決於沉澱速度，而且與沉澱深度有關。地面水中投加混凝劑後形成的礬花，生活污水中的有機懸浮物，活性污泥在沉澱過程中都會出現絮凝沉澱的現象。

藥劑加藥

藥劑的投加方式

藥劑的投加採用重力投加和壓力投加，無論哪種投加方式，由溶解池到溶液池，到藥液投加點，均應設定藥液提升設備，常用的藥液提升設備是計量泵和水射器。

1.重力投加

利用重力將藥劑投加在水泵吸水管內或者吸水井的吸水喇叭口處，利用水泵葉輪混合。

2.壓力投加

利用水泵或者水射器將藥劑投加到原水管中，適用於將藥劑投加到壓力水管中，或者需要投加到標高較高、距離較遠的淨水構築物內。

3.水泵投加

水泵投加是在溶液池中提升藥液到壓力管中，有直接採用計量泵和採用耐酸從而起增強作用。

在使用之前一般都需配製成0.1 %～0.5%的稀釋溶液備用，配製好的溶液最好不要存放太長時間才用，這個濃度範圍的溶液在使用之前還需要近一步稀釋成0.01～0.05的溶液，原因就是可以更有肋於絮凝劑在懸浮體系中的分散，可以降低用量，而且可以取得更好的絮凝效果！

加藥計算

很多污水處理廠用陽離子聚丙烯醯胺作為污泥脫水藥劑。在污水處理的後期階段污泥脫水工藝中，污泥脫水劑投加量根據污泥類型不同也有區別。

要相對準確的知道污泥脫水劑投加量的問題，首先了解這些參量，污泥的含水率，泥餅含水率，進泥量，進藥量，配藥濃度等

污泥含水率：污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分數稱為污泥含水率。

泥餅含水率：被脫污泥即泥餅的所含水分的重量與污泥總重量之比的百分數稱為泥餅含水率。

還要通過以下幾個公式進行運算

1、加藥量mg/L=加藥質量/處理水量/配藥濃度

2、處理水量投加藥量=處理水量m3/h*加藥量g/m3

3、乾泥量=處理水量*【（1-污泥含水率）/（1-泥餅含水率）】

4、每噸乾泥的藥劑消耗g/m3=加藥量/乾泥量

以上計算所得結果誤差可能比較大，僅做污水運行時參考。實際耗藥量要進行實際上機運營試驗。

污水處理

陽離子聚丙烯醯胺在污水處理中的套用介紹

1．有機廢水中常使用粉狀陽離子聚丙烯醯胺：通常是讓污水中懸浮顆粒帶陰電荷的污水進行絮凝沉澱。根據對絮凝裝置中陽離子型酸性或鹼性介質中，依靠陽電性呈現對污水快速澄清是極為有效的。除了粉狀聚丙烯醯胺以外，聚合氯化鋁和陰離子聚丙烯醯胺成型物也正在有機廢水處理中得到日益廣泛的套用。處理過的污水如右圖。

2．酒精廠廢水，啤酒廠廢水，味素廠廢水，製糖廠廢水，肉製品廠廢水，飲料廠廢水，紡織印染廠以及各種污水廠的工程處理的廢水中，含有各種有機溶劑、無機及有機硫化物、烴類、氯氣、油、汞及其他對環境有害的成分，可以用聚丙烯醯胺進行絮凝以後再排放。還可用作油田開發過程的泥漿處理劑，選擇性堵水劑，注水增稠劑，紡織印染過程的柔軟劑，靜電防止劑及通用的殺菌、消毒劑等。

3．用於給水淨化，水/油體系破乳，含油廢水處理，廢水再資源化及污泥脫水等方面；聚丙烯醯胺能有效地降低流體的摩擦阻力，水中加入微量聚丙烯醯胺就能降阻50-80%。

用途

1)用於污泥脫水根據污泥性質可選用本產品的相應型號，可有效在污泥進入壓濾之前進行污泥脫水，脫水時，產生絮團大，不粘濾布，壓濾時不散，流泥餅較厚，脫水效率高，泥餅含水率在80%以下。

2)用於生活污水和有機廢水的處理，本產品在配性或鹼性介質中均呈現陽電性，這樣對污水中懸浮顆粒帶陰電荷的污水進行絮凝沉澱，澄清很有效。如生產糧食酒精廢水，造紙廢水，城市污水處理廠的廢水，啤酒廢水，味素廠廢水，製糖廢水，有機含量高 廢水、飼料廢水，紡織印染廢水等，用陽離子聚丙烯醯胺要比用陰離子、非離子聚丙烯醯胺或無機鹽類效果要高數倍或數十倍，因為這類廢水普遍帶陰電荷。

3)用於以江河水作水源的自來水的處理絮凝劑，用量少，效果好，成本低，特別是和無機絮凝劑複合使用效果更好，它將成為治長江、黃河及其它流域的自來水廠的高效絮凝劑。

4)造紙用增強劑及其它助劑。提高填料、顏料等存留率、紙張的強度。

5)用於油田經學助劑，如粘土防膨劑，油田酸化用稠化劑。

6)用於紡織上漿劑、漿液性能穩定、落漿少、織物斷頭率低、布面光潔。

使用流程

聚丙烯醯胺的使用要遵循如下原則：

1、顆粒狀聚丙烯醯胺絮凝劑不能直接投加到污水中。使用前必須先將它溶解於水，用其水溶液去處理污水。

2、溶解顆粒狀聚合物的水應該是乾淨（如自來水），不能是污水。常溫的水即可，一般不需要加溫。水溫低於5℃是溶解很慢。水溫提高溶解速度加快，但40℃以上會使聚合物加快降解，影響使用效果。一般自來水都適合於配製聚合物溶液。強酸、強鹼、高含鹽的水不適於用來配製。

3、聚丙烯醯胺嚴禁與鐵接觸，鐵離子會降解聚丙烯醯胺的分子鏈。

4、聚合物溶液濃度的選擇，建議為0.1%—0.3%，即1升水中加1g—3g聚合物粉劑。

PAM濃度選擇要考慮如下因素：

配製罐小而每天用藥量大，建議配的稍濃一些（如0.3%）。

聚合物分子量很高時，建議配的稍稀一些（如0.1%）。

聚合物溶液投到污水中，如因設備原因分散狀況不太好時，建議配的稍稀一些。

總之，聚合物濃度過大，會造成攪拌器馬達負荷過大，也會造成進入污水後分散狀況不好，影響使用效果。配得稀一些有助於提高使用效果。

4、配成的溶液不要用離心泵轉移，以免高速旋轉的葉片造成聚合物的剪下降解。配製的具體方法如下：

在溶器（如實驗室的燒杯，工廠的配製罐）中加入一定量的清水，按清水量及濃度計算所需的粉狀聚合物量，稱出聚合物。

生產步驟

(1)按聚合配方稱取丙烯醯胺水溶液、季銨鹽單體、去離子水至混合容器中。

陽離子聚丙烯醯胺生產工藝流程圖

(2)攪拌15：min，以少量的濃HCl溶液調pH至預定值。

(3)調溫度至預定值後，將溶液轉入已加有一定量偶氮引發劑的保溫容器內的聚合袋 中，裝上溫度記錄儀。吹氮氣30min，除氧。 (引發劑與用量 V65：1000mge/L； PA一5：20mff/L： Per：40mg/L： CuS04：0．25mff/L； EDTA：0．73mg/L： NaFS：40rag/L。 )

(4)按要求加入一定量的氧化劑、還原劑及其他助劑。停止吹氮氣、封口。

(5)反應4h，取出聚合膠塊，室溫冷卻。 （聚合反應條件 反應溫度：20%； 反應pH值：7。 ）

(6)將膠塊剪成塊後用料理機造粒。

(7)放人60℃烘箱中乾燥12h。

(8)研磨，過篩，裝袋。

(9)分析固含量、相對分子質量等指標。

陽離子型聚丙烯醯胺生產工藝流程見圖3—19。

注意事項

陽離子聚丙烯醯胺使用注意事項：　1、絮團的大小：絮團太小會影響排水的速度，絮團太大會使絮團約束較多水而降低泥餅乾度。經過選擇聚丙烯醯胺的分子量能夠調整絮團的大小。

2、污泥特性。第一點理解污泥的來源，特性以及成分，所占比重。依據性質的不同，污泥可分為有機和無機污泥兩種。陽離子聚丙烯醯胺用於處置有機污泥，相對的陰離子聚丙烯醯胺絮凝劑用於無機污泥，鹼性很強時用陽離子聚丙烯醯胺，而酸性很強時不宜用陰離子聚丙烯醯胺，固含量高時污泥通常聚丙烯醯胺的用量也大。

3、絮團強度：絮團在剪下作用下應堅持穩定而不破碎。進步聚丙烯醯胺分子量或者選擇適宜的分子構造有助於進步絮團穩定性。

4、聚丙烯醯胺的離子度：針對脫水的污泥，可用不同離子度的絮凝劑經過先做小試停止挑選，選出最佳適宜的聚丙烯醯胺，這樣即能夠獲得最佳絮凝劑效果，又可使加藥量最少，節約本錢。 　5、聚丙烯醯胺的溶解：溶解良好才幹發充沛發揮絮凝作用。有時需求加快溶解速度，這時可思索進步聚丙烯醯胺溶液的濃度。

常用領域

1、作為絮凝劑，主要套用於工業上的固液分離過程，包括沉降、澄清、濃縮及污泥脫水等工藝，套用的主要行業有：城市污水處理、造紙工業、食品加工業、石化工業、冶金工業、選礦工業、染色工業和製糖工業及各種工業的廢水處理。用在城市污水及肉類、禽類、食品加工廢水處理過程中的污泥沉澱及污泥脫水上，通過其所含的正電荷基團對污泥中的負電荷有機膠體電性中和作用及高分子優異的架橋凝聚功能，促使膠體顆粒聚集成大塊絮狀物，從其懸浮液中分離出來。效果明顯，投加量少。

2、在造紙工業中可用作紙張乾強劑、助留劑、助濾劑，能極大的提高成紙質量，節約成本，提高造紙廠的生產能力。可直接與無機鹽離子、纖維以及其它有機高分子發生靜電橋樑作用以達到增強紙張的物理強度, 減少纖維或填料的流失,加快濾水, 起增強、助留、助濾作用,還可以用於白水的處理, 同時，在脫墨過程中能起明顯的絮凝效果。

3、纖維泥漿(石棉-水泥製品)中可使成型的石棉-水泥製品排水性得到改善,使石棉板坯料的強度提高; 在絕緣板中, 可提高添加劑和纖維的結合能力。

4、在採礦、選煤行業中可作礦山廢水、洗煤廢水的澄清劑。

5、可用於染色廢水、皮革廢水、含油廢水的處理, 使之除濁、脫色, 以達到排放標準。

6、在磷酸提純中, 有助於濕法磷酸工藝中石膏的分離。

7、用於以江河水源的自來水廠的水處理絮凝劑。

8.絮凝劑聚丙烯醯胺的溶解方法以及存放條件

聚丙烯醯胺為水溶性高分子聚合物，一般情況下顆粒狀的聚丙烯醯胺在乾燥、陰涼的地方可以存放兩年以上，配成溶液後，其存放時間就很有限。一般說，溶液濃度為0.1%時，非、陰離子型聚合物溶液不超過一周；陽離子型聚合物溶液不超過一天。溶液穩定性與濃度有關，配得越濃（如3%—5%）的溶液存放時間越長。但3%—5%的溶液不能直接去處理污水，使用前還要稀釋。陽離子型溶液在PH小於5時穩定，PH大於6時會因水解而迅速失效。它對鐵離子和鈣、鎂離子比陰離子聚合物敏感。

濃度選擇要考慮如下因素：

a.配製罐小而每天用藥量大，建議配的稍濃一些（如0.3%）。

b.聚合物分子量很高時，建議配的稍稀一些（如0.1%）。

不同季節的時間計算：

1.在夏季水溫較高時，陰、陽離子型聚合物需攪拌1小時左右，非離子型聚合物需攪拌2小時左右；

2.在冬季水溫較低時，陰、陽離子型聚合物需攪拌1.5小時左右，非離子型聚合物需攪拌3小時左右；

3.還有配製濃度越高，聚合物溶解速度越快。溶解不均勻或不充分會影響使用效果。

鐵離子是造成所有聚丙烯醯胺化學降解的催化劑，所以說在配製、轉移、儲存聚丙烯醯胺溶液時，要儘量避免鐵離子進入。與溶液接觸的設備最好用不繡鋼、塑膠、玻璃鋼或表面塗漆的碳鋼製造

選型套用

只要有污水的地方，都有污泥的產生，所以說污泥是污水處理的必然產物，不同的污水產生不同的污泥，污泥按其成分不同一般分有機污泥和無機污泥。

為了改善污泥的脫水性能，調理污泥的過程要用到污泥脫水劑，

選擇污泥脫水劑的原則是一般來說處理有機污泥用陽離子聚丙烯醯胺，處理無機污泥的時候通常用陰離子聚丙烯醯胺。鹼性很強的污泥一般不適合選擇陽離子聚丙烯醯胺。酸性很強一般不適合選擇陰離子聚丙烯醯胺產品。

在處理各種工業污泥或者是生活污污泥的過程要根據污泥的特性不同選擇不同類型的污泥脫水藥劑，對聚丙烯醯胺的各種性能的理解要有足夠全面， 更精準的把握其污泥屬性，才能優選出最佳的污泥調理劑產品，固體含量越高的時候，一般污泥脫水劑的耗藥量相對要更大，

在行業套用方面，蘇州昊諾對污泥脫水劑的理解更精準，不同行業的污泥針對不同的聚丙烯醯胺產品。

隨著聚丙烯醯胺產品的多樣化發展，品種規格型號越來越多，有的時候聚丙烯醯胺選型問題確實很頭疼。面對琳琅滿目的聚丙烯醯胺產品型號，確實不知道如何下手；

經過接近7年的研究，以及大量的實驗，對比各國際品牌廠商，譬如日本三菱化學、日本三井化學、日本住友化學，日本東亞合成聚丙烯醯胺，法國愛森絮凝劑，德國天使聚丙烯醯胺以及美國義大利韓國等聚丙烯醯胺產品規格的比較發現，其中有很多共性的問題；

每個品牌廠商都有其優勢的產品，各行業污泥的複雜性加速的各品牌廠商對聚丙烯醯胺產品型號的細化，

不管是離心機還是帶式機、甚至是一體機都有其針對性的產品與其污泥的屬性相匹配。

製備方法

工業上AM及其衍生物的單體都是通過自由基聚合反應製備均聚物和共聚物，而AM的自由基聚合又可採用溶液聚合法、反相乳液聚合法、懸浮聚合法和 固傑聚合法，以獲得各種類型的產pT耐產品的共同要求是分子量可控、水易 溶及殘餘單體少，使產品質量均一、穩定、便於使用和降低生產成本是當今PAM生產技術發展的方向。

均相水溶液聚合是PAM生產歷史最久的方法，由於操作簡單容易，聚合物產率高以及對環境污染少，現仍占很大比重。同時對均相水溶液聚合的研究也 在不斷深入，諸如引發劑系統、介質PH、添加劑、溶劑和溫度等對聚合反應特 性和產物性能的影響等。 AM水溶液在適當的溫度下，幾乎可使用所有的自由基聚合的引發方式進行 聚合，聚合過程也遵循一般自由聚合機理的規律。工業上最常用的是引發劑 的熱分解引發和氧化還原引發，隨引發劑種類的不同，聚合產物結構和分子量有明顯差異。 AM聚合反應放熱量大，約82.8kJ/mol (1170kJ/kg)，而PAM水溶液的粘度 又很大，所以散熱較困難。工業生產中根據產品性能和劑型要求，可採用低濃 度((8-12%)，中濃度(20^-30%)或高濃度(>40%)聚合。低濃度聚合主要用於製備 水溶液產品、中濃度或高濃度聚合用於生產粉狀產品。

包裝貯存

本品無毒，注意防潮、防雨,避免陽光曝曬。 貯存期：2年,25kg紙袋（內襯塑膠袋外為貼塑牛皮紙袋）。