如何选择PAM（聚丙烯酰胺）？分子量、水解度、离子度是什么？

创业 2024-11-21 08:31 山东

聚丙烯酰胺（PAM）是一种线型水溶性高分子，是水溶性高分子化合物中应用最为广泛的品种之一，PAM其衍生物可以用作高效的絮凝剂、增稠剂、纸张增强剂以及液体的减阻剂，广泛应用于水处理、造纸、石油、煤炭、矿冶、地质、轻纺、建筑等工业部门。

PAM结构区别

阳离子聚丙烯酰胺（CPAM)：是线型高分子化合物，由于它具有多种活泼的基团，可与许多物质亲和、吸附形成氢键。主要是絮凝带负电荷的胶体。

阴离子聚丙烯酰胺（APAM）：是水溶性的高分子聚合物，主要用于各种工业废水的絮凝沉降，沉淀澄清处理，如钢铁厂废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理、污泥脱水等。还可用于饮用水澄清和净化处理。由于其分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速悬浮液中粒子的沉降，有非常明显的加快溶液澄清，促进过滤等效果。

非离子聚丙烯酰胺（NPAM)：是高分子聚合物或聚电解物，其分子链中含有一定量极性基因能吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥形成大的絮凝物。它加速悬浮液中的粒子的沉降，有非常明显的加快溶液的澄清，促进过滤等效果。由于分子链含有酰胺基或离子基因，故其显著特点是亲水性高，可以各种比例溶于水中，聚丙烯酰胺水溶液对电解质有很好的容忍性，如氯化胺，硫酸钠等都不敏感，与表面活性剂也相容。

PAM的技术指标

对聚丙烯酰胺的技术指标一般有分子量,水解度,离子度,粘度,残余单体含量等，所以判断PAM的质量优劣也可以从这几个指标来判断！

1、分子量

PAM的分子量很高，且近年来还有较大提高。20世纪70年代应用的PAM，分子量一般为数百万；80年代以后，多数高效PAM的分子量在1500万以上，有些达到2000万。每一个这种PAM分子是由十万个以上的丙烯酰胺或丙烯酸钠分子聚合而成(丙烯酰胺的分子量为71，含十万个单体的PAM的分子量为710万)。通常，分子量高的PAM的絮凝性能较好，丙烯酰胺的分子量为71，含十万个单体的PAM的分子量为710万。聚丙烯酰胺及其衍生物的分子量从几十万到一千万以上，根据分子质量可分为低分子量（100万以下）、中分子量（100万~1000万）、高分子量（1000万~1500万）、超分子量（1500万以上）。

高分子有机物的分子量，即使在同一产品中也不是完全均一的，标称的分子量是它的平均值。

2、水解度与离子度

PAM的离子度对它的使用效果有很大影响，但它的适宜数值需视所处理的物料的种类和性质而定，不同情况下会有不同的最佳值。如果所处理的物料的离子强度较高(含无机物较多)，所用PAM的离子度宜较高，反之则应较低。通常，阴离子度被称为水解度。而离子度一般特指阳离子。

离子度=n/(m+n)*100%

早期生产的PAM是由聚丙烯酰胺一种单体聚合而成，原来不含－COONa基团。使用前要先加NaOH加热，使部分－CONH2 基水解为－COONa，反应式如下：

－CONH2 + NaOH －→ －COONa + NH3↑

水解过程中有氨气放出。PAM中酰胺基团水解的比例就称为PAM的水解度，它即是阴离子度。这种PAM的使用不方便，且性能较差(加热水解必使PAM分子量和性能明显下降)，80年代后已很少使用。

现代生产的PAM有多种不同阴离子度的产品，用户可根据需要和通过实际试验选用适当的品种，不需要再行水解，溶解以后即可使用。但是，由于习惯的原因，有些人仍将絮凝剂的溶解过程称为水解。应当注意，水解的含义是加水分解，是化学反应，PAM的水解有氨气放出；而溶解只是物理作用，无化学反应。两者的本质不同，不应混为一谈。

3、残余单体含量

PAM的残余单体含量是指在丙烯酰胺聚合为聚丙烯酰胺过程中，未反应完全并最终残留于聚丙烯酰胺产品中的丙烯酰胺单体含量，是衡量是否适用于食品工业的重要参数。聚丙烯酰胺是无毒的，但丙烯酰胺具有一定的毒性。在工业品聚丙烯酰胺中，难免残留有微量的未聚合的丙烯酰胺单体。因此，必须严格控制PAM产品中的残余单体含量。国际规定用于饮用水和食品工业的PAM中的残余单体含量不超过0.05%。国外著名产品的这一数值低于0.03%。

4、粘度

PAM 溶液是很粘稠的。分子量越高的PAM的溶液粘度越大。这是因为PAM大分子是长而细的链状体，在溶液中运动的阻力很大。粘度的实质是反映溶液内磨擦力的大小，亦称为内磨擦系数。各种高分子有机物的溶液的粘度都较高，并随分子量升高而增大。测定高分子有机物分子量的一种方法，就是测定一定浓度溶液在一定条件下的粘度，再按一定的公式计算其分子量，称为“粘均分子量”。

PAM的选型

聚丙烯酰胺按离子特性可分为非离子、阴离子、阳离子型聚丙烯酰胺类型。按分子量来分有不同规格的分子量，离子度等衍生出很多型号，面对市场杂乱的规格体系，针对自己的污水体系优选最佳聚丙烯酰胺型号确实难度很大，如何几招搞定污水或污泥聚丙烯酰选型的常见问题。

1、了解污泥的来源

污泥是污水处理中的必然产物，首先我们应该了解污泥的来源，性质，成分及固含量。按照污泥含有的主要成分不同，污泥可分为有机污泥和无机污泥。

一般来说阳离子聚丙烯酰胺用于处理有机污泥，阴离子聚丙烯酰胺用于处理无机污泥，碱性很强时不易用阳离子聚丙烯酰胺，而酸性很强时不宜用阴离子聚丙烯酰胺，污泥的固含量高时通常聚丙烯酰胺的用量较大。

2、聚丙烯酰胺的分子量选择

聚丙烯酰胺分子量是指分子中分子链的长度，聚丙烯酰胺的分子量在500-1800万之间，一般来说，分子量越高的聚丙烯酰胺产品，粘度也就越大，不过，在使用的时候，并不是分子量越高的产品，使用效果就越好，具体在使用中，要根据实际的应用行业、水质、处理设备等条件，来决定合适的聚丙烯酰胺分子量。

聚丙烯酰胺为高分子助凝剂，产品按其平均分子量可分为低分子量(<100万)、中分子量(200-400万)和高分子量(>700万)三类。

聚丙烯酰胺应用在污水处理中，分子量由几百万至几千万的高分子水溶性有机聚合物。国内的高分子聚丙烯酰胺有：非离子聚丙烯酰胺(简写NPAM，分子量800-1500万)、阴离子聚丙烯酰胺(简写APAM，分子量800-2000万)、阳离子聚丙烯酰胺(简写CPAM，分子量800-1200万，离子度10%-80%)。

如果单纯做助凝剂使用的时候，一般分子量越高的话，絮团越紧密，用药越省，但阴离子聚丙烯酰胺的分子量建议不超过2000万。

如果在污泥脱水方面。使用带式压滤机，一般分子量就不能过高，如果分子量很高就可能导致滤布堵塞，影响脱水效果；再比如您使用离心式压滤机，分子量要求就要高一点，因为离心式压滤机要求絮团能够尽量耐剪切，所以要选择分子量相对较高的产品。

3、聚丙烯酰胺的离子度选择

针对所要脱水的污泥，可用不同离子度的絮凝剂通过小实验进行筛选，选出最佳合适的聚丙烯酰胺，这样即可以取得最佳絮凝剂效果，又可使加药量最少，节约成本。选离子度关键看：

（1）絮团的大小

絮团的大小：絮团太小会影响排水的速度，絮团太大会使絮团束缚较多水而降低泥饼干度。通过选择聚丙烯酰胺的分子量可以调整絮团的大小。

（2）絮团强度（含水率）

絮团的强度：絮团在剪切作用下应保持稳定而不破碎。提高聚丙烯酰胺分子量或者选择合适的分子结构有助于提高絮团稳定性。

（3）聚丙烯酰胺与污泥的混合

聚丙烯酰胺在脱水设备的某一位置必须和污泥充分反应，发生絮凝作用。为此，聚丙烯酰胺溶液粘度必须合适，在现有设备条件下能与污泥充分混合，两者混合均匀是否，是成功的关键因素。聚丙烯酰胺溶液粘度与其分子量和配制浓度有关。

（4）聚丙烯酰胺的溶解

溶解良好才能发充分发挥絮凝作用。前面讲过聚丙烯酰胺的溶解过程其实就是聚丙烯酰胺的熟化过程，有时需要加快溶解速度，这时可考虑提高聚丙烯酰胺溶液的浓度。

所以最佳的产品选择要有实验室烧杯实验决定。

由以上可以看出分子量和离子度的选择不是绝对的，选择聚丙烯酰胺之前最好做选型试验，最好上机运营试验，这样得来的数据才最准确，优选的聚丙烯酰胺性价比才更高。

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