絮凝剂简介

无机絮凝剂的优点是比较经济、用法简单;但用量大、絮凝效果低，而且存在成本高、腐蚀性强的缺点。有机高分子絮凝剂是20世纪60年代后期才发展起来的一类新型废水处理剂。与传统絮凝剂相比，它能成倍的提高效能，且价格较低，因而有逐步成为主流药剂的趋势。加上产品质量稳定，有机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量30%~60%。

某些天然的高分子有机物例如含羧基较多的多聚糖和含磷酸基较多的淀粉都有絮凝性能。用化学方法在大分子中引入活性基团可提高这种性能，如将一种天然多糖进行醚化反应引入羧基、酰胺基等活性基团后，絮凝性能较好，可加速蔗汁沉降。

将天然的高分子物质如淀粉、纤维素、壳聚糖等与丙烯酰胺进行接枝共聚，聚合物有良好的絮凝性能，或兼有某些特殊的性能。国内研制的一些产品，主要应用于污水处理和污泥脱水。

由于大多数有机高分子絮凝剂本身或其水解、降解产物有毒，且合成用丙烯酰胺单体有毒，能麻醉人的中枢神经，应用领域受到一定限制，迫使絮凝剂向廉价实用、无毒高效的方向发展。

有机絮凝剂有不少品种。它们都是含有大量活性基团的高分子有机物，主要有三大类:

1、以天然的高分子有机物为基础，经过化学处理增加它的活性基团含量而制成。

2、用现代的有机化工方法合成的聚丙烯酰胺系列产品。

3、用天然原料和聚丙烯酰胺接枝(或共聚)制成。

有机高分子絮凝剂有天然高分子和合成高分子两大类。从化学结构上可以分为以下3种类型:(1)聚胺型-低分子量阳离子型电解质;(2)季铵型-分子量变化范围大，并具有较高的阳离子性;(3)丙烯酰胺的共聚物-分子量较高，可以几十万到几百万、几千万，均以乳状或粉状的剂型出售，使用上较不方便，但絮凝性能好。根据含有不同的官能团离解后粒子的带电情况可以分为阳离子型、阴离子型、非离子型3大类。有机高分子絮凝剂大分子中可以带-COO-、-NH-、-SO3、-OH等亲水基团，具有链状、环状等多种结构。因其活性基团多，分子量高，具有用量少，浮渣产量少，絮凝能力强，絮体容易分离，除油及除悬浮物效果好等特点，在处理炼油废水上有不错的效果。

在国内水处理中使用最广泛的絮凝剂，是合成的聚丙烯酰胺系列产品，主要分为阴离子型，阳离子型，非离子型和两性离子型。聚丙烯酰胺(polyacrylamide)，常简写为PAM(过去亦有简写为PHP)水处理使用的各种PAM，实质上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸钠经过共聚反应生成的高分子产物，有一系列的产品。

聚丙烯酰胺按分子量的大小可分为超高相对分子量聚丙烯酰胺、高相对分子量聚丙烯酰胺、中相对分子量聚丙烯酰胺和低相对分子量聚丙烯酰胺。超高相对分子量聚丙烯酰胺主要用于油田的三次采油，高相对分子量聚丙烯酰胺主要用做絮凝剂，中相对分子量聚丙烯酰胺主要用做纸张的干强剂，低相对分子量聚丙烯酰胺主要用做分散剂。

聚丙烯酰胺属于高分子聚合物。专业针对各种难以处理的废水的处理以及污泥脱水的处理。(污泥脱水一般采用阳离子聚丙烯酰胺)在市政污水以及造纸印染行业的污泥处理中，应用广泛。

丙烯酰胺的分子式为:CH2 = CH-CONH2

丙烯酸钠的分子式为:CH2 = CH-COONa

非离子型有机高分子絮凝剂

非离子型有机高分子絮凝剂主要是聚丙烯酰胺。它由丙烯酰胺聚合而得。

阴离子型有机高分子絮凝剂

阳离子型有机高分子絮凝剂

2.4.1季铵化的聚丙烯酰胺

季铵化的聚丙烯酰胺阳离子均是将-NH2经过羟甲基化和季铵化而得，可以分为聚丙烯酰胺阳离子化和阳离子化丙烯酰胺聚合。

聚丙烯酰胺(PAM)先与甲醛水溶液反应，酰胺基部分羟甲基化，其次与仲胺反应进行烷胺基化，然后与盐酸或胺基化试剂反应使叔胺季铵化。

在碱性条件下，先由丙烯酰胺与甲醛水溶液反应，然后与二甲胺反应，冷却后加盐酸季铵化。产物经蒸发浓缩、过滤，得季铵化丙烯酰胺单体。

聚丙烯酰胺的阳离子衍生物

这类产品多是由丙烯酰胺与阳离子单体共聚合得到的。

两性聚丙烯酰胺聚合物

以部分水解聚丙烯酰胺加入适量甲醛和二甲胺，通过曼尼兹反应合成出具有羧基和胺甲基的两性型聚丙烯酰胺絮凝剂。

丙烯酰胺接枝共聚物

因为淀粉价廉来源丰富，其本身也是高分子化合物，它具有亲水的刚性链，以这种刚性链为骨架，接上柔性的聚丙烯酰胺支链，这种刚柔相济的网状大分子除了保持原聚丙烯酰胺的功能之外，还具有某些更为优异的性能。

有机无机复合絮凝剂以品种多样和性能多元化占主导地位。作用机理主要与协同作用相关。无机高分子成分吸附杂质和悬浮微粒,使形成颗粒并逐渐增大;而有机高分子成分通过自身的桥联作用,利用吸附在有机高分子上的活性基团产生网捕作用,网捕其它杂质颗粒一同下沉。同时,无机盐的存在使污染物表面电荷中和,促进有机高分子的絮凝作用,大大提高絮凝效果。我国无机高分子絮凝剂的生产和应用已取得长足进展,最具有代表性的聚合氯化铝和聚合硫酸铁的研究,已居世界前列。

国外微生物絮凝剂的商业化生产始于20世纪90年代，因不存在二次污染，使用方便，应用前景诱人。如红平红球菌及由此制成的NOC-1是目前发现的最佳微生物絮凝剂，具有很强的絮凝活性，广泛用于畜产废水、膨化污泥、有色废水的处理。我国微生物絮凝剂的制品尚未见报导。

微生物絮凝剂主要包括利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂，利用微生物细胞壁代谢产物的絮凝剂、直接利用微生物细胞的絮凝剂和克隆技术所获得的絮凝剂。微生物产生的絮凝剂物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子化合物，相对分子质量在105以上。

微生物絮凝剂是利用生物技术，从微生物体或其分泌物提取、纯化而获得的一种安全、高效，且能自然降解的新型水处理剂。由于微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷，最终实现无污染排放，因此微生物絮凝剂的研究正成为当今世界絮凝剂方面研究的重要课题。

微生物絮凝剂的研究者早就发现，一些微生物如酵母、细菌等有细胞絮凝现象，但一直未对其产生重视，仅是作为细胞富集的一种方法。近十几年来，细胞絮凝技术才作为一种简单、经济的生物产品分离技术在连续发酵及产品分离中得到广泛的应用。

微生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝功能的高分子有机物。主要有糖蛋白、粘多糖、纤维素和核酸等。从其来源看，也属于天然有机高分子絮凝剂，因此它具有天然有机高分子絮凝剂的一切优点。同时，微生物絮凝剂的研究工作已由提纯、改性进入到利用生物技术培育、筛选优良的菌种，以较低的成本获得高效的絮凝剂的研究，因此其研究范围已超越了传统的天然有机高分子絮凝剂的研究范畴。具有分泌絮凝剂能力的微生物称为絮凝剂产生菌。

最早的絮凝剂产生菌是Butterfield从活性污泥中筛选得到。1976年，Nakamura j.等人从霉菌、细菌、放线菌、酵母菌等菌种中，筛选出19种具有絮凝能力的微生物，其中以酱油曲霉(Aspergillus souae)AJ7002产生的絮凝剂效果最好。

1985年，Takagi H等人研究了拟青霉素(Paecilomyces sp.l-1)微生物产生的絮凝剂PF101。PF101对枯草杆菌、大肠杆菌、啤洒酵母、血红细胞、活性污泥、纤维素粉、活性炭、硅藻土、氧化铝等有良好的絮凝效果。

1986年，Kurane等人利用红平红球菌 (Rhodococcuserythropolis)研制成功息生物絮凝剂NOC-1，对大肠杆菌、酵母、泥浆水、河水、粉煤灰水、活性碳粉水、膨胀污泥、纸浆废水等均有极好的絮凝和脱色效果，是目前发现的最好的微生物絮凝剂。

絮凝剂的分子质量、分子结构与形状及其所带基团对絮凝剂的活性都有影响。一般来讲，分子量越大，絮凝活性越高;线性分子絮凝活性高，分子带支链或交联越多，絮凝性越差;絮凝剂产生菌处于培养后期，细胞表面蔬水性增强，产生的絮凝剂活性也越高。处理水体中胶体离子的表面结构与电荷对絮凝效果也有影响。一些报道指出，水体中的阳离子，特别是Ca2+、Mg2+的存在能有效降低胶体表面负电荷，促进"架桥"形成。另外，高浓度Ca2+的存在还能保护絮凝剂不受降解酶的作用。微生物絮凝剂高效、安全、不污染环境的优点，在医药、食品加工、生物产品分离等领域也有巨大的潜在应用价值。

絮凝沉淀法是选用无机絮凝剂(如硫酸铝)和有机阴离子型絮凝剂聚丙烯酰铵(PAM)配制成水溶液加入废水中，便会产生压缩双电层，使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到水处理的效果。为提高分离效果，可适时、适量加入助凝剂。处理后的污水在色度、含铬、悬浮物含量等方面基本上可达到排放标准，可以外排或用作人工注水采油的回注水。

絮凝剂是目前污水治理中应用最为广泛的一种药剂，絮凝过程是污水处理工艺中不可缺少的关键环节。按其化学成分可分为:无机盐类絮凝剂、有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。用户可以依据废水性质不同进行合理选择。絮凝剂与废水处理设备相结合，使废水处理效果更加，有效解决了废水处理难题。

絮凝剂在废水处理中的应用有效的提升了污水处理速率，使废水处理效果显著。目前，该药剂在各行业废水处理中应用较为广泛，确保经大型污水处理设备处理后的水质能够符合国家规定排放标准，有效防止了水污染现状的恶化，确保生态环境可持续发展。

有机高分子絮凝剂在处理炼油废水加入絮凝剂就是使水与杂质快速、比较彻底的分离开来。

与有机高分子絮凝剂相比，微生物絮凝剂拥有絮凝范畴广、活性高、安全无毒、不污染环境等特色，而且使用条件细置，存在广谱絮凝活性，因而，能够普遍用于给水污水处理中。

⑴ 高浓度有机废水处理，高浓度有机废水主要包含畜产废水及其它一些食品及农厂废水，此类废水在生化处理之前正常添絮凝等预处理进程。微生物絮凝剂比SPA的絮凝动机更糟，借指没假如异时将微生物絮凝剂战大批SPA混杂先，错味精废水的预处理后果可退一步进步，且药剂的总投添质显明缩小。

⑵ 印染废水的穿色印染废水果其色泽浅，组总庞杂，露无染料、浆料、帮剂、纤维、因胶、蜡量、有机盐等多种物资，仍替邦内隐止产业废水乱理下的多少小困难之一。其处理易点一非COD高,而B/C值较老，可师化较差;二非色度高且组总庞杂。处理印染废水要害在于脱色，在各种处理方式外以絮凝法果其投资用度矮、装备占天多、处置容质小、脱色率高而被广泛采取。异聚铁种絮凝剂种相比微死物絮凝剂不仅具备良孬的絮凝积淀性能，而且存在良糟的穿色后果，在印染废火西无着正常絮凝剂不拥有的上风,絮凝剂。

⑶ 高淡度有机物悬浮废水的解决高淡度有机悬浮废水非一种不否熟化提系的废水，传统农艺正常采取化教絮凝及处理法。微熟物絮凝剂也否用于高岭洋、泥水浆、粉煤灰等水样处理外，在实验外通功用微师物絮凝及处理陶瓷厂废水，釉药废水战坯体废水。

⑷ 活性污泥解决零碎的效力常果污泥的轻提性能变差而下降，在活性污泥西参加微死物絮凝剂时，否使污泥容积指数能很速降落，预防污泥系絮，打消污泥收缩状况，主而恢回生性污泥重升才能，进步全部处置体系的效力。

息替一种故型的絮凝剂，微熟物絮凝剂有着良糟的利用远景，未普遍运用于高淡度无机废水的解决、染料废火的穿色、活性污泥的处理等宝物处置西，并显示了强盛的性命力。微死物絮凝剂未。

1城市污水

用从城市生活污水中分离出的具有絮凝、降解作用的高效混合菌群对生活污水进行处理，可使污水 COD 和 BOD 的去

除率达到 100 %

2 建材废水

前者主要含有较多的黏土颗粒，后者除含黏土颗粒外，还有相当数量釉药。当添加 NOC-1 后 5 min，胚体废水的浊度从原来1.4 降低到 0.043;釉药废水的浊度从 17.2 下降到 0.35;浊度去除率分别为 96.6 %和 97.9 %，可得到几乎透明的上清液用红平红球菌产生的絮凝剂处理瓦厂废水，处理后的上清液几乎是透明的。

3 其他应用

由于微生物絮凝剂具有安全、无毒的特性，逐渐在食品废水处理中被采用 ，并达到了满意的效果。此外，微生物絮凝剂还可广泛应用于城市污水、医院污水、石化废水、造纸废液、制药废水等多方面的处理过程中。

高效性及残留量不再造成 2 次污染，是今后絮凝剂研究发展的一个重要方向，安全、无毒、高效的微生物絮凝剂大有取代传统絮凝剂的趋势，

废水处理中如何选择絮凝剂要根据具体行业的废水 的特性来选择，同时还要看在哪个环节添加絮凝剂，做何用途。 一般选择无机絮凝剂时要考虑废水的成分及 PH 等，然后选择最适合的一种(铁盐、铝盐或 铁铝盐、硅铝盐、硅铁盐等)。

在选择有机絮凝剂时(比如:聚丙烯酰胺 PAM)，主要是看要用到阴离子聚丙烯酰胺、阳 离子聚丙烯酰胺还是非离子聚丙烯酰胺。 阴离子聚丙烯酰胺依据水解度不同一般分弱阴、 中 阴、强阴。

阳离子的选择一般用在污泥脱水方面， 阳离子聚丙烯酰胺的选型很重要， 城市污水处理厂一 般用到中强阳离子聚丙烯酰胺，造纸、印染厂污泥脱水一般选择弱阳离子，医药废水一般选 强阳离子等等。

每一种废水都有它自己独有的特性， 非离子聚丙烯酰胺主要是在弱酸性条件下使用， 印染厂 用到非离子 PAM 的比较多。

所有的这些絮凝剂的选型都要根据试验才能确定， 在试验中首先确定大致加药量， 观察絮凝 沉淀速度，核算处理成本，选择经济、适用的絮凝药剂。

从絮凝剂的带电类型、电荷密度、分子量、分子结构剖析关于絮凝剂的分类情况，了解其概况，更加明晰的了解各种絮凝剂的应用情况，对污水絮凝剂的选择有了更明确的认识，

1、絮凝剂的带电类型;

根据污水中颗粒的类型来选择絮凝剂带电性。一般来讲，絮凝剂的带电性选择应该遵循如下

原则;

利用带负电的絮凝剂来捕捉无机物颗粒

利带正电的絮凝剂来捕捉有机物颗粒

通常通过实验的方法才能比较准确的絮凝剂带电类型

2、絮凝剂带电电荷分布密度(离子度)

絮凝剂带电电荷分布的密度表示，在絮凝剂使用量最少的情况下，获得最佳的絮凝效果所需要絮凝剂所带的正电荷或者负电荷的数量。电荷分布密度与污泥类型相关，市政污泥的电荷分布密度通常是污泥中有机物含量的函数，而有机物含量通常又与挥发份的含量有关，挥发份含量越高，则需要带电量越高的絮凝剂。

3、 分子量

分子量的选择取决于脱水处理所用设备的类型，同时分子量也表示了聚合物链的长度。对于离心机式的脱水处理设备:聚合物的分子量越大越好，因为在进行离心脱水处理工程中，絮团将受到一个很大的剪切力的作用。对于过滤式的脱水处理设备:选择分子量较低到中等分子量之间的絮凝剂就可以满足要求，同时可以得到一个良好的虑水功能。

4、分子结构

絮凝剂分子结构的选择取决于所要求的脱水性能。阳离子絮凝剂的分子结构分为:线性结构、支状结构、交联网状结构

从以上几个方面我们不难发现，絮凝剂的选择是有很大的规律性的，只要我们用心去观察其规律，在日常应用中去总结，发现每一种废水都有其特定的那一种或几种絮凝剂可以满足污水处理絮凝或脱水状况。

絮凝剂在不良条件下发生的导致絮凝性能下降的变化，通称为降解作用(degradation)，具体表现为分子量下降、溶液粘度降低、絮凝性能变差甚至失效。可能产生这种作用的因素很多。就此而言，高分子量的pam是相当"娇气"的物质。而且，pam的分子量越高，越容易产生这些变化，对有关的因素就越敏感。必须十分重视这个问题，否则再好的絮凝剂也不能取得良好效果。现代的聚丙烯酰胺产品的分子量很高，这是它具有良好絮凝性能的基础。但是这种絮凝剂的大分子容易受到外界因素的影响而破坏，使它的性能大大下降。絮凝剂的配制和使用过程必须认真防止出现这个问题。导致pam溶液粘度和絮凝效能降低的主要因素有:1、机械的作用:高速搅拌或在溶液中施加强烈的机械剪切，都会使大分子断裂。如将pam溶液在离心泵内搅几秒钟，其分子量下降达75%。如用高速搅拌溶解或高速设备输送，都会明显降低它的分子量和絮凝性能。2、铁锈和铁化合物:在pam溶液中加入很微量(如2mg/l)的铁化合物(如fecl3)，或微量的铁锈粉末，轻微搅拌使之分散，pam溶液的粘度和絮凝性能便大幅度降低。将pam溶液置于生锈的铁器中，4小时后粘度下降78%，絮凝效能大大降低。3、高温的作用:pam大分子对高温很敏感，如0.1%的pam溶液在80℃下放4小时，分子量由2100万降至760万，在50℃下放置亦降至1690万;分子量为1050万的pam，在80℃下放置4小时后分子量降到330万。如在30℃下，分子量下降很慢。若pam原来的分子量很低，如370万，则受热的降解很少。4、并存杂质的影响:pam溶液中如有悬浮杂质会降低它的粘度。无机离子特别是高价离子也有很大影响。如一种pam溶液的粘度为191厘泊，加入含na+100mg/l的nacl后，溶液粘度降至140，而加入含ca2+100mg/l的cacl2后，粘度降至30厘泊。5、其他:紫外线照射会使pam迅速降解，强烈照射4小时可使pam的分子量由1800万下降到1000万，溶液中存有氧化剂亦加速降解。pam的降解属于通过游离基的链式反应(free radical chain reaction)，凡是能引发产生游离基的因素都会加速pam的降解。氧和铁的反应能生成游离基，紫外线也是这样，都要注意避免。pam溶液的性能下降，部分是由于大分子形态的变化:由线形伸张的长链状变为收缩卷曲的球状。pam分子中含有大量的负电基，它们互相排斥而使大分子呈伸展状态，分子较长并充分露出活性基团，善于起架桥联结作用，絮凝性能较好。但是如果 pam 溶液中存有较多阳离子，它们在大分子负电基的周围形成双电层，就会减弱负电基之间的相斥力，使pam大分子转变成卷曲状态。离子浓度越高，这种影响越大。双价离子如ca2+不但较强烈地被负电基吸附，而且可能使两个负电基桥联起来，更增强了大分子的卷缩。这既造成了溶液粘度下降(球状大分子的溶液粘度比线状分子低很多)，而且也降低了pam分子中羧基的有效活性，使絮凝性能明显下降。

最佳设置方案如下:

1 先进行实验室分析，如果悬浮物质固液相面电位为阴性(一般情况下为阴性)，可以采用PAC+CPAM方案。

2 确定PAC的用量:也需要先在试验室内做一个用量试验，确定PAC单独使用时的用量与去浊效果曲线。

3 如果PAC单独使用时候的最佳效果下添加量为A，则可以将实际使用量定为A值的1/4--1/3，而剩余的工作交给CPAM来完成。

4 试验室确定PAC与CPAM的添加比例:就是在PAC使用量为A值的1/3情况下，确定需要多少CPAM来将PAC的凝聚效果桥联起来最合适。通过实验，确定PAC与CPAM的添加使用比例。

以上几步，将使污水处理企业获得最佳效果与最低的絮凝成本。

例如:如果1000方水消耗PAC量20KG时效果最佳，那么，实际上可以采用6KG的PAC来完成凝聚。而用200克CPAM(一般为PAC用量的1/30)来完成原本14KGPAC才能完成的微小絮团的连接工作。在此配合中，PAC与CPAM各自完成了自己的最得心应手的工作，并实现了最佳效益。

以上处理方法，也是一致公认的高效，低成本组合。

影响絮凝效果的因素是多方面的，主要有絮凝剂的种类、浓度、用量、混凝处理时的搅拌状况、ph值、温度及其变化等，应该根据具体情况采用不同的对策。

1、絮凝剂的种类和用量:对不同的废水应该选用不同的絮凝剂。絮凝剂的用量在很大程度上影响絮凝的效果，过量与不足都将导致溶胶粒子的分散和稳定，因此都应该通过实验确定最佳投加量。

2、搅拌与反应时间的影响:把一定的絮凝剂投加到废水中后，首先要使絮凝剂迅速、均匀地扩散到水中。絮凝剂充分溶解后，所产生的胶体与水中原有的胶体及悬浮物接触后，会形成许许多多微小的矾花，这个过程又称混合。混合过程要求水流产生激烈的湍流，在较快的时间内使药剂与水充分混合，混合时间一般要求几秒到2分钟。

3、ph值、碱度的影响:ph值对絮凝剂操作具有很大的影响，所以废水进行絮凝处理时，必须充分注意其有效的ph值范围。有机高分子絮凝剂对ph值的限制不太严格，但ph值偏小时对絮凝剂的絮凝效果有较大的影响。无机絮凝剂对废水的ph值比较敏感，由于絮凝剂水解反应不断产生氢离子，因此要保持水解反应充分进行。

4、温度的影响:水温对絮凝效果也有影响，无机絮凝剂的水解反应是吸热反应，水温低时不利于絮凝剂的水解，水的黏度也与水温有关，如果水温低时水的黏度大，致使水分子的布朗运动减弱，不利于水中污染物质胶体的脱稳与絮凝，因而絮凝体形成不易。因此冬天絮凝剂使用量要比夏天多。温度升高有利于胶体间的碰撞而产生凝聚，但温度超过90摄氏度易使絮凝剂老化或分解产生不溶性物质，反而降低絮凝效果。

聚丙烯酰胺絮凝剂为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的磨擦阻力，按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。

聚丙烯酰胺絮凝剂广泛应用于增稠、稳定胶体、减阻、粘结、成膜、生物医学材料等方面。水处理中作助凝剂、絮凝剂、污泥脱水剂。石油钻采中作降水剂，驱油剂。在造纸过程中作助留剂，补强剂。

聚丙烯酰胺絮凝剂溶解时,应注意将产品均匀的慢慢地加入带搅拌和加热措施的溶解器中,应避免结固,溶液在适宜温度下配制,并应避免长时间过剧的机械剪切.建议搅拌器60-200转/min,否则会导致聚合物降解,影响使用效果.

聚丙烯酰胺絮凝剂在废水处理中的絮凝作用是由于它的两个特点: 长链(线)状的分子结构和聚丙烯酰胺分子中含有大量活性基团。聚丙烯酰胺是直链状聚合物，因每个分子是由十万个以上的单体聚合构成，分子链相当长。它如果完全伸直，其长度要比一般的分子 (如蔗糖)或离子(如ca2+)长数万倍以上。由于它的分子长而细，会弯曲或卷曲成不规则的曲线形状。这个长分子链向外侧伸出许多化学活性基团:酰胺基-conh2及羧基-cooˉ。酰胺基是非离子性基团，但亦善于形成副价键而与其它物质的活性基团吸附并连结起来。由于聚丙烯酰胺分子长而细并有许多化学活性基团，它们能和沉淀微粒产生很多连接而形成较大的絮凝物，这些絮凝物的结构就象棉絮那样，松散、无定形，互相连结但不很稳固，内部有很多空间和很多微细的网络，包藏着大量液体，因而絮凝物的比重颇接近它所存在的液体本身。絮凝物中还网络了各种各样的微粒，这就将各种不同成分、不同性质、不同大小的微粒集合在一起。因此，良好的絮凝剂处理能将溶液中原有的微粒完全网络除去，使溶液显得特别清亮透明和有光泽。由于絮凝物的尺寸较大，它的沉降和过滤都比较快。聚丙烯酰胺絮凝剂与废水中胶体的絮凝作用是通过化学吸附和物理网络这两种形式产生的。根据上述机理可知，分子量较高、分子较长的聚丙烯酰胺，能吸附较多的微粒，形成网络的能力较强，故絮凝效能较好。同理，聚丙烯酰胺分子中羧基的比例适当也很重要，因废水中的胶体多数带负电，聚丙烯酰胺需要有适量的羧基通过钙离子架桥与它作用。但如果羧基含量太多，聚丙烯酰胺分子本身负电过强，本身分子之间的相斥力过大，也不利于絮凝作用。聚丙烯酰胺(PAM)的种类分为阴离子、阳离子、非离子、两性离子型，在废水处理中，聚丙烯酰胺絮凝剂用来提高水处理过程中沉降、澄清、过滤、离心等工艺的效率。

新型PAM工艺:

聚丙烯酰胺采用光聚绝热聚合后水解工艺，具有独特的创新性.水溶性好，絮凝效果好，规格齐全，聚丙烯酰胺年产量逾千吨，满足广大客户需求。聚丙烯酰胺简称PAM，分为:阴离子聚丙烯酰胺，阳离子聚丙烯酰胺，两性离子聚丙烯酰胺，主要用城市、工业污水处理、油田、造纸业、金属矿业、洗煤、纺织印染、皮革厂等行业，净水产品，投加量少，效果显著，价格合理，快速达到污水处理效果。

有机高分子絮凝剂出现于20世纪50年代，它们应用前途广阔，发展非常迅速。已用于给水净化，水/油体系破乳，含油废水处理，废水再资源化及污泥脱水等方面;还可用作油田开发过程的泥浆处理剂，选择性堵水剂，注水增稠剂，纺织印染过程的柔软剂，静电防止剂及通用的杀菌、消毒剂等。

种类和性质

有机高分子絮凝剂有天然高分子和合成高分子两大类。从化学结构上可以分为以下3种类型:(1)聚胺型-低分子量阳离子型电解质;(2)季铵型-分子量变化范围大，并具有较高的阳离子性;(3)丙烯酰胺的共聚物-分子量较高，可以几十万到几百万、几千万，均以乳状或粉状的剂型出售，使用上较不方便，但絮凝性能好。根据含有不同的官能团离解后粒子的带电情况可以分为阳离子型、阴离子型、非离子型3大类。有机高分子絮凝剂大分子中可以带-COO-、-NH-、-SO3、-OH等亲水基团，具有链状、环状等多种结构。因其活性基团多，分子量高，具有用量少，浮渣产量少，絮凝能力强，絮体容易分离，除油及除悬浮物效果好等特点，在处理炼油废水。

非离子型有机高分子絮凝剂

非离子型有机高分子絮凝剂主要是聚丙烯酰胺。它由丙烯酰胺聚合而得。

阴离子型有机高分子絮凝剂

(1)阴离子型有机高分子絮凝剂主要有聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙以及聚丙烯酰胺的加碱水解物等聚合物。

(2)丙烯酰胺和苯乙烯磺酸盐、木质磺酸盐、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物。

阳离子型有机高分子絮凝剂

2.4.1季铵化的聚丙烯酰胺

季铵化的聚丙烯酰胺阳离子均是将-NH2经过羟甲基化和季铵化而得，可以分为聚丙烯酰胺阳离子化和阳离子化丙烯酰胺聚合。

(1)由聚丙烯酰胺季铵化

聚丙烯酰胺(PAM)先与甲醛水溶液反应，酰胺基部分羟甲基化，其次与仲胺反应进行烷胺基化，然后与盐酸或胺基化试剂反应使叔胺季铵化。

(2)由季铵化的丙烯酰胺聚合

在碱性条件下，先由丙烯酰胺与甲醛水溶液反应，然后与二甲胺反应，冷却后加盐酸季铵化。产物经蒸发浓缩、过滤，得季铵化丙烯酰胺单体。

聚丙烯酰胺的阳离子衍生物

这类产品多是由丙烯酰胺与阳离子单体共聚合得到的。

两性聚丙烯酰胺聚合物

以部分水解聚丙烯酰胺加入适量甲醛和二甲胺，通过曼尼兹反应合成出具有羧基和胺甲基的两性型聚丙烯酰胺絮凝剂。

丙烯酰胺接枝共聚物

因为淀粉价廉来源丰富，其本身也是高分子化合物，它具有亲水的刚性链，以这种刚性链为骨架，接上柔性的聚丙烯酰胺支链，这种刚柔相济的网状大分子除了保持原聚丙烯酰胺的功能之外，还具有某些更为优异的性能。

由于大多数有机高分子絮凝剂本身或其水解、降解产物有毒，且合成用丙烯酰胺单体有毒，能麻醉人的中枢神经，应用领域受到一定限制，迫使絮凝剂向廉价实用、无毒高效的方向发展。

聚丙烯酰胺絮凝剂为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的磨擦阻力，按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。

聚丙烯酰胺絮凝剂广泛应用于增稠、稳定胶体、减阻、粘结、成膜、生物医学材料等方面。水处理中作助凝剂、絮凝剂、污泥脱水剂。石油钻采中作降水剂，驱油剂。在造纸过程中作助留剂，补强剂。

聚丙烯酰胺絮凝剂溶解时,应注意将产品均匀的慢慢地加入带搅拌和加热措施的溶解器中,应避免结固,溶液在适宜温度下配制,并应避免长时间过剧的机械剪切.建议搅拌器60-200转/min,否则会导致聚合物降解,影响使用效果.

聚丙烯酰胺絮凝剂在废水处理中的絮凝作用是由于它的两个特点: 长链(线)状的分子结构和聚丙烯酰胺分子中含有大量活性基团。聚丙烯酰胺是直链状聚合物，因每个分子是由十万个以上的单体聚合构成，分子链相当长。它如果完全伸直，其长度要比一般的分子 (如蔗糖)或离子(如ca2+)长数万倍以上。由于它的分子长而细，会弯曲或卷曲成不规则的曲线形状。这个长分子链向外侧伸出许多化学活性基团:酰胺基-conh2及羧基-cooˉ。酰胺基是非离子性基团，但亦善于形成副价键而与其它物质的活性基团吸附并连结起来。由于聚丙烯酰胺分子长而细并有许多化学活性基团，它们能和沉淀微粒产生很多连接而形成较大的絮凝物，这些絮凝物的结构就象棉絮那样，松散、无定形，互相连结但不很稳固，内部有很多空间和很多微细的网络，包藏着大量液体，因而絮凝物的比重颇接近它所存在的液体本身。絮凝物中还网络了各种各样的微粒，这就将各种不同成分、不同性质、不同大小的微粒集合在一起。因此，良好的絮凝剂处理能将溶液中原有的微粒完全网络除去，使溶液显得特别清亮透明和有光泽。由于絮凝物的尺寸较大，它的沉降和过滤都比较快。聚丙烯酰胺絮凝剂与废水中胶体的絮凝作用是通过化学吸附和物理网络这两种形式产生的。根据上述机理可知，分子量较高、分子较长的聚丙烯酰胺，能吸附较多的微粒，形成网络的能力较强，故絮凝效能较好。同理，聚丙烯酰胺分子中羧基的比例适当也很重要，因废水中的胶体多数带负电，聚丙烯酰胺需要有适量的羧基通过钙离子架桥与它作用。但如果羧基含量太多，聚丙烯酰胺分子本身负电过强，本身分子之间的相斥力过大，也不利于絮凝作用。聚丙烯酰胺(PAM)的种类分为阴离子、阳离子、非离子、两性离子型，在废水处理中，聚丙烯酰胺絮凝剂用来提高水处理过程中沉降、澄清、过滤、离心等工艺的效率。

新型PAM工艺:

聚丙烯酰胺采用光聚绝热聚合后水解工艺，具有独特的创新性.水溶性好，絮凝效果好，规格齐全，聚丙烯酰胺年产量逾千吨，满足广大客户需求。聚丙烯酰胺简称PAM，分为:阴离子聚丙烯酰胺，阳离子聚丙烯酰胺，两性离子聚丙烯酰胺，主要用城市、工业污水处理、油田、造纸业、金属矿业、洗煤、纺织印染、皮革厂等行业，净水产品，投加量少，效果显著，价格合理，快速达到污水处理效果。

一、聚丙烯酰胺絮凝剂在三次采油中的应用

聚丙烯酰胺絮凝剂的增稠、絮凝和对流体的流变性调节的作用所具备的性能使得它在石油开采中充 当了重要的角色。它广泛地被用于钻井、堵水、酸化水、压裂、洗井、完井、减阻、防垢和 驱油等方面。总的来说，使用聚丙烯酰胺絮凝剂是为了提高石油的开采率(EOR)。特别是许多油田已 进入二次、三次开采，油藏深度一般都在1000m以上，有的油藏深度达7000m，地层的非 均质性以及海上油田给采油作业提出了更加苛刻的条件，深层采油和海上采油相应地也给 PAM提出了新的要求，要求它耐剪力，耐高温(100℃以上直至200℃)，耐钙离子、镁离子 ，耐海水降解。

自20世纪80年代以来，国外对适用于采油的PAM的基础研究和制备、应用研究以及 品种开发各方面均取得了很大进展。

美国菲利浦石油公司(Phillips Petroleum Co.)专家阿罕默德M.A.和彼得H.D，对 PAM在高温高盐矿化水中的研究结果表明:

(1)在矿化度很低(<20×10-6)时，无论浓度、水解度及相对分子质量大小如何， PAM水溶液的浊点均在204℃以上;二价阳离子浓度稍有增加，浊点即大大降低，水解度 越高，浊点降低越明显;

(3)在等摩尔水平上比较，钙离子降低浊点的作用大于镁离子，Sr离子和Ba离子;

(4)二价阳离子浓度大于等于100×10娟时，水解度是决定聚丙烯酰胺絮凝剂溶液浊点的关键参数;

(5)相对分子质量和浓度也影响溶液浊点，但相对于水解度而言是次要因素;

(6)聚丙烯酰胺絮凝剂水解后溶液浊点降低，水解是一平衡过程，水解平衡值随温度而不同;

(7)在温度小于75℃时，聚丙烯酰胺絮凝剂在任何矿化度的水溶液中均稳定，超过75℃后，随温度 升高，沉淀物形成加快，降低水的矿化度可延长稳定时间，但要求的矿化度往往低于油田水 实际矿化度。

二、用作堵水调整剂

在油田生产过程中，由于地层的非均质性，常产生水浸问题，需要进行堵水，其实质是 改变水在地层中的渗流状态，以达到减少油田产水、保持地层能量、提高油田最终采收率的 目的。聚丙烯酰胺絮凝剂类化学堵水剂具有对油和水的渗透能力的选择性，对油的渗透性降低最高 可超过10%，而对水的渗透性减少可超过90%。选择性堵水这一特点是其他堵水剂所没有 的，通常按地层类型选择合适的聚丙烯酰胺相对分子质量。均质性好、平均渗透率高的油 层，可选用中相对分子质量((500~。700)×10。)的聚丙烯酰胺絮凝剂;基岩渗透率低的裂缝性油层或渗透率变化大的油层，可选用高相对分子质量(1000×10。以上)的聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺在使用时可不交联使用，但可与铝盐、铬盐、锆盐等交联生成凝胶使用，还可添加某些树脂以形成互容聚合物网络，使之具有更高的耐温性。该方法已在国内碳酸盐底水油藏高含水油田堵水中应用，取得明显效果。采用聚丙烯酰胺还可调整地层内吸水剖面及封堵大孔道，实践中已取得良好效果。

我国各油田在使用聚丙烯酰胺絮凝剂方面都做了大量试验。油田用平均相对分子质量为(300 ~350)×10'，水解度为10%~15%的聚丙烯酰胺，在油井堵水上获得良好效果。采用水解度为30%，相对分子质量为400×10。的聚丙烯酰胺絮凝剂在地质钻探上，起到了维护孔壁稳定，防止钻孔渗漏的作用。采用水解度为30%的聚丙烯酰胺絮凝剂作钻井液处理剂，降低了钻井液的渗透速度，提高了钻孑L速度，缩短了钻井液的搅拌时间，因而减少钻井液搅拌和台数，提高黏土造浆率达30%~50%，。有时，在堵水中需使用部分交联的聚丙烯酰胺。为了提高堵水出油的选择性，交联度要尽量低些。聚丙烯酰胺絮凝剂的相对分子质量通常在(300-500)×10。之间，相对分子质量的选择以孔隙结构的渗透率为依据。渗透率大于1D的堵层，聚合物相对分子质量以300×10。左右为宜。渗透率更高时，叮用(500~800)×10。的聚丙烯酰胺。水解度也和堵层岩石的性质有关，灰岩吸附能力强，水解度应高些，约为20%~30%，砂岩吸附能力低，水解度为5%~20%。

三、用作钻井液调整剂和压裂液添加剂

作为钻井液调整剂，经常使用部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，它由聚丙烯酰胺水解而得。其作用是调节钻井液的流变性，携带岩屑，润滑钻头，减少流体损失等。用聚丙烯酰胺调制的钻井液比重低，可减轻对油气层的压力和堵塞，容易发现油气层，并有利于钻井，钻井速度比常规钻井液高19%，比机械钻速高45%左右。此外，还可大大减少卡钻事故，减轻设备磨损，并能防止发生井漏和坍塌。

压裂工艺是油田开发致密层的重要增产措施。亚甲基聚丙烯酰胺交联而成的压裂液，因具有高黏度，低摩阻、良好的悬砂能力、滤失性小、黏度稳定性好、残渣少、货源广、配制方便和成本低而被广泛应用。

在压裂和酸化处理中，将聚丙烯酰胺絮凝剂配制成浓度为0.01%~4%的水溶液，泵入井下地层，使地层断裂。聚丙烯酰胺絮凝剂水溶液具有增稠携砂、降低压裂液流失的作用。而且，聚丙烯酰胺有降阻作用，因而能使压力的传递损失下降。

四、油井水泥外加剂

以AMPs与甲基丙烯酸、丙烯酰胺制备的三元共聚物，适用于各种盐水钻井液，起到良好的高温缓凝作用。美国:Halliburton公司推出的AMPS与丙烯酸的共聚物，AMPS与N，N 一二甲基丙烯酰胺的共聚物和羧甲基羟乙基纤维素组成的复合物作为油井水泥外加剂，可有效地降低水钻井液的高温滤失量。

五、钻井液处理剂

AMPs与丙烯酰胺和淀粉的接枝共聚物，AMPS与丙烯酰胺和N，N一二甲基丙烯酰胺的共聚物，AMPS与腐殖酸和丙烯酰胺的接枝共聚物在淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻

井液和海水钻井液中均具有较好的降滤失和抗温、抗盐能力。

黏土分散和其他因素造成的污染往往引起钻井液的黏度增加，此时需要用降黏剂来控制钻井液的流变性。常见的、用量最大的钻井液降黏剂为铁铬木质素磺酸盐降黏剂(FCLS)。 AMPs与丙烯酸和甲基丙烯酸的三元共聚物用作钻井液降黏剂取代FCLS，即保留了FcIJS良好的抗盐性能和抗温性能，又克服了FCIJS的毒性。研究表明，三元共聚物比二元共聚物的抗高价金属离子的能力更强。

六、完井液和修井液添加剂

AMPS与丙烯酸和衣康酸的共聚物，可用作配制海水、盐水的增黏剂，使完井液黏度提高4倍以上，并且具有良好的热稳定性，克服了传统聚合物在盐水体系中黏度下降的缺点。

六、油田水处理剂

AMPs的均聚物与丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺等形成的共聚物，可用作油田污水处理的 絮凝剂、污泥脱水剂和防垢阻垢剂，F.Goodrich公司推出的由AMPS、丙烯酸和苯乙烯磺酸 钠组成的三元共聚物对硫酸钙垢和磷酸钙垢都有很好的抑制作用，其阻垢率均达到97%以 上。文献资料表明，以AMPs共聚物作水处理剂具有用量少，效果优于现有聚丙烯酰胺类水处理剂的特点。