廢水和污水一般量較大，自然沉降困難，內(nèi)含污物往往是有毒物質(zhì)，很難以簡(jiǎn)單的過濾方法使它們脫水。一般單位都習(xí)慣用無機(jī)絮凝劑，如；明礬（硫酸鋁鉀）、氫氧化鈣、硫酸鋁、三氯化鐵、堿式氯化鋁等來處理，這類物質(zhì)往往用量大、效力低，因而總成本高昂，而且有些無機(jī)處理劑對(duì)一些特殊的廢水或污水的處理效果為零。

目前，高分子科學(xué)發(fā)展很快，各種各樣的聚合物以它們優(yōu)異的物理、化學(xué)性質(zhì)受到科學(xué)家的青瞇。我們通過一系列的實(shí)驗(yàn)，覺得有些聚合物在廢水處理中有絮凝、沉降速度快、污泥脫水效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、處理成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，值得推廣使用。

在廢水處理中，可用的聚合物有陰離子型，陽離子型、非離子型，根據(jù)我們對(duì)多種聚合物的篩選，認(rèn)為聚丙烯酰胺是一種效果較好的水處理劑。

我們?nèi)『腆w污物6%的污水若干份，每份100克，分別加明礬、氫氧化鈣、三氯化鐵、硫酸鋁、堿式氯化鋁與聚丙烯酰胺作對(duì)照試驗(yàn)得下表：

各種污水處理劑澄清時(shí)間對(duì)照表

處理劑名稱	用量	得澄清液所用時(shí)間
空白	100mg	48（h）未全部澄清
明礬	100mg	6
氫氧化鈣	100mg	4
硫酸鋁	100mg	1
三氯化鐵	100mg	1
堿式氯化鋁	100mg	1/4
聚丙烯酰胺	0.05mg	立即

上表說明聚丙烯酰胺用量少（只有無機(jī)處理劑的1/2000）、處理污水效果好、速度快。

根據(jù)我們?cè)囼?yàn)，把無機(jī)處理劑與聚丙烯酰胺配合使用，不僅處理速度快，而且處理用藥量可大大減少。我們?cè)诤腆w污物6%的污水中，加入1ppm聚丙烯酰胺，再加30ppm三氯化鐵及30ppm的堿式氯化鋁，11分鐘得到完全澄清液體。如果在含6%的污水中，加入1ppm聚丙烯酰胺，再加50ppm三氯化鐵，5分鐘即得澄清液體。所以把聚丙烯酰胺與少量的無機(jī)處理劑合用，高聚物用量可減少到10^-6，這有很大的實(shí)用價(jià)值。

以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明聚丙烯酰胺在污水處理中起捕集微粒作用，這與它的分子結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，下面簡(jiǎn)述它的作用原理：

聚丙烯酰胺分子式：（CH₂CHCON-H₂）_n，分子量500萬以上，是一種白色粉末狀的絮凝劑。能溶于水，加水后有30%以上發(fā)生水解，形成：

這是一種負(fù)離子型絮凝劑，在水溶液中鏈伸展，并帶弱負(fù)電荷，有較好絮凝性。當(dāng)它與無機(jī)絮凝劑合用時(shí)，效果更好，因?yàn)樗鼈兤鸺映勺饔?。除高聚物部分水解起絮凝作用外，無機(jī)物也有絮凝作用，而且聚丙烯酰胺的部分分子在弱堿性條件下，形成正離子型絮凝劑，即為：

由于它能形成正離子型及負(fù)離子型絮凝劑，適于處理多種不同性質(zhì)的污物。在水溶液中，它的長鏈分子適當(dāng)伸展，而懸浮的污物質(zhì)點(diǎn)被吸附，使聚離子和懸浮粒子間聯(lián)合架橋起來，因而體積變大，使之凝聚。

聚丙烯酰胺是一種高分子電解質(zhì)，在水溶液中能離解，產(chǎn)生多價(jià)的、電荷很集中的大離子，以及很多與大離子電荷相反的小離子（或稱反離子），因?yàn)樵诖箅x子的周圍有強(qiáng)大的靜電場(chǎng)，被吸引的反離子的數(shù)目和分布直接影響聚離子的電荷和形態(tài)，使它的溶液性質(zhì)與一般中性高聚物完全不同。當(dāng)它被水稀釋后，小的反離子對(duì)聚離子的中和作用減弱，使聚離子處于較為擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)，所以能有效地吸附各種污物及膠體分子團(tuán)。當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，再加入堿性氯化鋁，意味著加入物有堿，能使聚離子的靜電場(chǎng)增加，又吸引更多反離子（這時(shí)主要指污物的離子）到周圍，此時(shí)聚離子又處于較為卷曲狀態(tài)，得到絮凝物。

另外，污水中的污物大多形成膠體溶液，膠體分子團(tuán)是帶電荷的，這里的離子是帶正電荷或負(fù)電荷的載體，組成膠體分子團(tuán)的分子可以通過分解，失去一些離子，這些離子就分散在水中，或者相反，液體的離子固定在膠體分子團(tuán)上?？紤]到每個(gè)膠體分子團(tuán)的分子數(shù)量，膠體分子團(tuán)的基本電荷數(shù)可能相當(dāng)大，而且各分子團(tuán)的電荷數(shù)也不相同，膠體分子團(tuán)的正或負(fù)，根據(jù)它們的性質(zhì)和它們分散在其中的液體組成而定。當(dāng)加入高分子電解質(zhì)-聚丙烯酰胺時(shí)，由于它存在正、負(fù)離子團(tuán)，會(huì)改變膠體分子團(tuán)周圍的離子層結(jié)構(gòu)，還會(huì)減少離子層的厚度，使膠體分子團(tuán)因此能夠相互接近，以致范德華引力將膠體分子團(tuán)一個(gè)個(gè)地固定住，并相互連結(jié)成不規(guī)則的網(wǎng)格，在重力作用下沉淀下來。

聚丙烯酰胺水解時(shí)形成負(fù)離子型絮凝劑，即酰胺基變成陰離子的羧酸基-CH₂-CH₂-COO^-，它能與污水中多種低分子陽離子（包括金屬離子和有機(jī)低分子陽離子）作用，形成復(fù)雜的絡(luò)合物，使污物從污水中離開，水得到澄清。

根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)，要使高聚物處理水得到好的效果，需要注意三點(diǎn)：

1、加入順序：需要先加聚丙烯酰胺，使它與污物作用后，再加無機(jī)處理劑。否則聚丙烯酰胺的處理效果會(huì)受到影響。

2、要使絮凝劑與污水充分混合均勻：攪拌可以加速質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，加快絮凝劑擴(kuò)散的速度，加大質(zhì)點(diǎn)相互碰撞的速率。在攪拌后，還需要有相對(duì)靜止階段，使質(zhì)點(diǎn)發(fā)生聚集，并可能在占有的體積內(nèi)形成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使部分分散介質(zhì)也被固定在這個(gè)連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。

3、污水需要是中性的：如果污水的pH小于6或大于8，需要作預(yù)處理，把它的pH調(diào)至7左右。因?yàn)檫^酸、過堿都會(huì)影響高聚物在水中的溶解度和絮凝作用。我們?nèi)〔煌膒H值的污水加同樣量的聚丙烯酰胺、堿性氯化鋁，觀察污水澄清所需的不同時(shí)間，得到圖2。

所以，實(shí)驗(yàn)證明pH值對(duì)聚丙烯酰胺的處理效果有直接影響。

聚丙烯酰胺在污水處理中用量較少，只有1ppm，而且處理后，大量高聚物已與污物形成聚凝物沉淀下來，處理后的澄清液中聚丙烯酰胺幾乎為零，而且聚丙烯酰胺本身無毒，所以不必?fù)?dān)心二次污染的問題。