一、聚丙烯酰胺絮凝劑簡介
高濁度水處理劑“聚丙烯酰胺絮凝劑（PAM）”又稱“三號(hào)”絮凝劑，是由丙烯酰胺單體聚合而成的有機(jī)高分子聚合物，無色無味、無臭、易溶于水，沒有腐蝕性。
聚丙烯酰胺在常溫下比較穩(wěn)定，高溫、冰凍時(shí)易降解，并降低絮凝效果，故其貯存與配制投加時(shí)，溫度應(yīng)控制在2℃-55℃時(shí)，絮凝效果為佳，否則會(huì)降低使用效果。聚丙烯酰胺分子結(jié)構(gòu)式中，丙烯酰胺單體分子量為71.08，故聚丙烯酰胺分子量一般為1.5-6×106。
聚丙烯酰胺產(chǎn)品按其純度來分，有粉劑和膠體兩種，粉劑產(chǎn)品為白色或微黃色顆?；蚍勰?，固含量一般在90%以上，膠體產(chǎn)品為無色或微黃色透膠體，固含量為8%-9%。聚丙烯酰胺產(chǎn)品按其離子型來分，有陽離子型、陰離子型和非離子型3種。陽離子型一般都含有微量毒性，不適宜在給排水工程中使用，所以我們接觸到的水處理劑聚丙烯酰胺均屬陰離子型或非離子型。
二、聚丙烯酰胺絮凝機(jī)理
聚丙烯酰胺具有極性酰胺基團(tuán)，酰胺基團(tuán)易于借氫鍵作用在泥沙顆粒表面吸附。另外，聚丙烯酰胺絮凝劑有很長的分子鏈，其長度有100A°，但鏈的寬度只有1A°，很大數(shù)量級(jí)的長鏈在水中具有巨大的吸附表面積，其絮凝作用好，還可利用長鏈在絮凝顆粒之間架橋，形成大顆粒絮凝體，加速沉降。
水處理劑聚丙烯酰胺的絮凝機(jī)理有別于三氯化鐵、硫酸鋁、堿式氯化鋁等混凝劑的電位凝聚概念，所以，聚丙烯酰胺不能稱混凝劑，因其機(jī)量主要以吸附架橋?yàn)橹?，只能稱絮凝劑。
聚丙烯酰胺在NaOH等堿類作用下，較易起水解反應(yīng)，使部分聚丙烯酰胺生成聚丙烯酸鈉，丙烯酸鈉分子在水中不穩(wěn)定，被離解成RCOO-Na+。因此，聚丙烯酰胺水解體是聚丙烯酰胺和聚丙烯酸鈉的共聚物，由于RCOO-（羥基）的作用，使聚丙烯酰胺水解體成為陰離子型高分子絮凝劑，而非水解的聚丙烯酰胺絮凝劑為非離子型高分子絮凝劑。聚丙烯酰胺部分水解后，使其性能從非離子型轉(zhuǎn)變?yōu)殛庪x子型，在RC CO-（羥基）基團(tuán)的離子靜電斥力作用下，使聚丙烯酰胺主鏈上呈卷曲狀的分子鏈展開拉長，增加其吸附面積，提高架橋能力，所以部分水解體的聚丙烯酰胺的絮凝效果要優(yōu)于非離子型聚丙烯酰胺。
三、聚丙烯酰胺的生產(chǎn)應(yīng)用
處理高濁度水的聚丙烯酰胺，一般都應(yīng)采用部分水解體產(chǎn)品，較佳水解度（水解度是指聚丙烯酰胺分子中，酰胺基團(tuán)轉(zhuǎn)化為羥基的百分?jǐn)?shù)）的聚丙烯酰胺沉降速度是非水解體的2-9倍。但聚丙烯酰胺絮凝劑中水解度過高或過低的產(chǎn)品，其絮凝效果都不理想，因?yàn)樗舛冗^低，吸附架橋能力不強(qiáng)，水解度過高則加強(qiáng)了產(chǎn)品的陰離子性能，增加了與泥土顆粒的排斥能力。經(jīng)過大量試驗(yàn)證實(shí)，聚丙烯酰胺絮凝劑較佳水解度應(yīng)為25%-35%。
聚丙烯酰胺絮凝劑，是處理高濁度水的較佳絮凝劑之一，在我國從60年代開始試用以來，已有30余年的歷史。聚丙烯酰胺水解體絮凝劑，是處理高濁度水較有效的高分子絮凝劑，可單獨(dú)使用，也可與普通混凝劑配合使用，在處理含沙量為10-150kg/m3高濁度水時(shí)效果顯著，既可保證出水水質(zhì)，又可減少混凝聚劑用量和沉淀池的容積。一般可節(jié)約30%-60%的混凝藥劑費(fèi)，產(chǎn)水量還可增加2~4倍，節(jié)約大量的基建投資。除此之外，其較大的經(jīng)濟(jì)效益是提高了給水工程處理泥沙量的上限值，比前一般水廠處理含砂量較高值為40~60kg/m3，超過此值就要減少出水量，出水水質(zhì)也難以保證，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來很大的影響。使用聚丙烯酰胺絮凝劑后，含沙量較高值可達(dá)100-150kg/m3。
四、聚丙烯酰胺絮凝劑的配制和投加
聚丙烯酰胺絮凝劑在使用中，遇到的較大難題是產(chǎn)品的溶解時(shí)間，由于產(chǎn)品溶解度的不佳，直接影響到使用效果，而且還容易堵塞投加設(shè)備。因此，聚丙烯酰胺絮凝劑的配制方法與溶解時(shí)間就尤為重要。一般水解體產(chǎn)品容易溶解，溶解時(shí)間為60-120min，非離子型產(chǎn)品為90-240min。另外，溶解時(shí)間隨產(chǎn)品的分子量高低也有所不同。
聚丙烯酰胺溶液制配，一般采用機(jī)械攪拌。機(jī)械攪拌速度對(duì)溶液配制時(shí)間有較大的影響，但過大的攪拌速度，會(huì)引起聚丙烯酰胺溶液的降解，使部分聚丙烯酰胺長鏈斷裂，影響沉降效果，所以需要嚴(yán)格控制機(jī)械攪拌速度。在1m直徑的攪拌桶內(nèi)轉(zhuǎn)速不得大于800rpm，1.5-2m直徑的攪拌捅內(nèi)轉(zhuǎn)速不得大于600rpm。提高攪拌溶液的溫度可減少溶解時(shí)間，但水溫較高不超過55℃，否則也會(huì)引起降解作用，影響使用效果。
聚丙烯酰胺溶液的配制需要采用專用設(shè)備，嚴(yán)格防止與其他混凝劑共同使用，或在一投配池內(nèi)共同投加，否則會(huì)使兩種藥劑產(chǎn)生共聚沉淀，不但影響其效果，而且容易堵塞投加設(shè)備。
由于聚丙烯酰胺溶液是一種減阻劑，與清水的標(biāo)定值較大的差距。因此，聚丙烯酰胺溶液計(jì)量設(shè)備需要用溶液來進(jìn)行標(biāo)定，不得用清水標(biāo)定。否則會(huì)加大聚丙烯酰胺的投加量，既提高處理成本，還會(huì)造成不必要的后果。
聚丙烯酰胺溶液的投加濃度越稀，效果越好，較稀的投加濃度能使溶液在水中迅速擴(kuò)展、充分混合，防止產(chǎn)生濃度過高的膠體保護(hù)現(xiàn)象，影響用效果。但濃度太稀會(huì)造成龐大的投加設(shè)備。一般投加濃度以0.5%-1%為宜，配制濃度以2%為宜。
聚丙烯酰胺絮凝劑，在處理高濁水中，分批投藥比一次投藥的絮凝效果為佳。如以渾液面沉速為比較值，則前者為后者的3倍多。所謂分批投藥，就是將投藥量分成兩部分分別投加于水中，先加入一部分絮凝劑后使之與水迅速混合，相隔1-2min后，加入另一部分絮凝劑，再與水迅速混合。由于分批投藥能避免過高的絮凝劑濃度與泥沙結(jié)合，造成活性基團(tuán)被封閉的后果，因而可達(dá)到較佳的效果。分批投藥的比例，一般先投加60%，然后再投加40%為佳。在給水工程設(shè)計(jì)時(shí)有條件情況下，應(yīng)盡量采用分批投藥的措施。
聚丙烯酰胺在作為助凝使用時(shí)，一般的投加順序是在投加混凝劑之后。如單獨(dú)作為處理高濁度水絮凝劑時(shí)，則應(yīng)先投加聚丙烯酰胺絮凝劑，否則會(huì)影響使用效果。在投藥間設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到投加順序變化的措施。
五、聚丙烯酰胺絮凝劑的使用安全性
使用聚丙烯酰胺絮凝劑雖然有優(yōu)異的效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但由于該產(chǎn)品的單體丙烯酰胺，在控制量以外對(duì)人體健康有一定影響，這就嚴(yán)格的限制了產(chǎn)品的使用價(jià)值。實(shí)踐證明，聚丙烯酰胺絮凝劑本身是無害的，即聚合的聚丙烯酰胺是安全的，只是產(chǎn)品中的丙烯酰胺單體的含量和聚合不完全的短鏈含量對(duì)人體健康有一定的影響，聚丙烯酰胺絮凝劑的產(chǎn)品，需要嚴(yán)格控制單體含量。國標(biāo)中嚴(yán)格規(guī)定了需要控制單體的含量（包括少量和短鏈聚丙烯酰胺），并統(tǒng)一單體丙烯酰胺的測(cè)定方法，為安全使用聚丙烯酰胺絮凝劑提供可靠的保證。優(yōu)等品完全是國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值，也是我國標(biāo)準(zhǔn)向國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。一等品是逐步向國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的過渡期產(chǎn)品。合格品是在保證安全前提下，考慮到我國的國情，要求需要達(dá)到的較低數(shù)值。在給水工程中使用聚丙烯酰胺絮凝劑，需要購買符合國標(biāo)中單體含量規(guī)定指標(biāo)的產(chǎn)品，否則嚴(yán)禁使用。
