聚丙烯酰胺是什么

聚丙烯酰胺是什么

　　聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PAM）是一种重要的水溶性高分子聚合物，以下从其基本性质、合成方法、分类、性能特点、应用领域几个方面进行详细介绍：

　　基本性质

　　化学结构：聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺单体通过自由基聚合反应形成的高分子链状化合物，其分子链上含有大量的酰胺基（-CONH₂），这些酰胺基具有活泼的化学性质，能与多种物质发生相互作用。

　　外观形态：通常为白色粉末或颗粒状固体，也有制成胶体或乳液形式的。

　　溶解性：易溶于水，几乎不溶于有机溶剂，如苯、甲苯、乙醇、丙酮、酯类等，仅在乙二醇、甘油、甲酰胺、乳酸、丙烯酸等少数溶剂中能溶解1%左右。

　　合成方法

　　水溶液聚合法：这是最常用的方法，将丙烯酰胺单体溶解在水中，加入引发剂，在一定的温度和pH条件下进行聚合反应。该方法操作简单，成本较低，但产物分子量分布较宽。

　　反相乳液聚合法：以油相为连续相，水相为分散相，将丙烯酰胺单体、引发剂等溶解在水相中，通过乳化剂的作用形成稳定的乳液，然后在一定条件下进行聚合。此方法可制备出高分子量、窄分子量分布的聚丙烯酰胺产品。

　　反相悬浮聚合法：将丙烯酰胺单体水溶液以小液滴形式分散在有机溶剂中，在搅拌和悬浮剂的作用下进行聚合反应。该方法结合了水溶液聚合和乳液聚合的优点，产品性能较好。

　　分类

　　按离子特性分

　　非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）：分子链上不含离子基团，主要依靠分子链的缠绕和吸附作用来实现絮凝、增稠等功能。

　　阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）：在分子链上引入了羧基（-COO⁻）等阴离子基团，带有负电荷，对水中带正电荷的悬浮颗粒具有较好的吸附架桥和电中和作用。

　　阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）：分子链上含有氨基、季铵基等阳离子基团，带正电荷，对水中带负电荷的胶体颗粒和有机物有很强的吸附和中和能力。

　　两性离子型聚丙烯酰胺（AmPAM）：分子链上同时含有阴离子和阳离子基团，具有两性特征，能在较宽的pH范围内使用，对不同性质的悬浮颗粒都有较好的处理效果。

　　按形态分

　　干粉型：便于储存和运输，使用时需先配制成一定浓度的水溶液。

　　胶体型：具有一定的粘度，可直接使用，但储存稳定性相对较差。

　　乳液型：呈乳液状态，分散性好，溶解速度快，但运输成本较高。

　　性能特点

　　絮凝性：能使悬浮物质通过电中和、架桥吸附作用起絮凝作用，从而有效地将水中的悬浮颗粒凝聚成较大的絮团，便于沉淀或过滤分离。

　　粘合性：能通过机械的、物理的、化学的作用，起粘合作用，可用于纸张增强、纺织上浆等领域。

　　降阻性：能有效地降低流体的摩擦阻力，在水中加入微量聚丙烯酰胺就能降阻50—80%，常用于石油开采中的三次采油，提高原油采收率。

　　增稠性：在中性和酸性条件下均有增稠作用，当pH值在10以上时易水解，呈半网状结构时，增稠将更明显，可用于涂料、化妆品等行业。

　　应用领域

　　水处理领域

　　污水处理：在城市污水处理厂和工业废水处理中，聚丙烯酰胺可作为絮凝剂，去除污水中的悬浮物、有机物和重金属离子等污染物，提高污水处理效果和水质。

　　饮用水处理：用于自来水厂的净化处理，可有效去除水中的微小悬浮颗粒、胶体物质和藻类等，保证饮用水的水质安全。

　　石油开采领域

　　钻井液添加剂：作为钻井液的增稠剂、降滤失剂和流型调节剂，能提高钻井液的性能，防止井壁坍塌，提高钻井效率。

　　三次采油：通过注入聚丙烯酰胺溶液，调整油藏的流度比，提高原油的波及系数和驱油效率，从而增加原油产量。

　　造纸领域

　　助留助滤剂：可提高纸浆中细小纤维和填料的留着率，减少流失，同时改善纸张的滤水性能，提高生产效率。

　　增强剂：与纤维形成氢键结合，增强纸张的干强度和湿强度，提高纸张的质量。

　　选矿领域：在选矿过程中，聚丙烯酰胺可作为浮选剂、絮凝剂和沉降剂，用于矿浆的浓缩、过滤和尾矿的处理，提高选矿回收率和精矿品位。

　　纺织印染领域：在纺织上浆中，聚丙烯酰胺可作为浆料，提高纱线的强度和耐磨性，减少断头率；在印染废水处理中，可作为絮凝剂去除废水中的染料和悬浮物。