阳离子聚丙烯酰胺

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，具有除浊、脱色、吸附、粘合等功能， 适用于染色、造纸、食品、建筑、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业有机胶体含量较高的废水处理，特别适用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处理。

阳离子聚丙烯酰胺按照形态的不同可以分为固体颗料及乳液两种形态，目前市场上应用广泛的是固体颗粒状，而阳离子聚丙烯酰胺乳液作为一种新形态产品市场应用目前相对较少。

由于阳离子聚丙烯酰胺具有以下作用：

1、 澄清净化作用；

2、 沉降促进作用；

3、 过滤促进作用；

4、 增稠作用及其它作用。

因此能够充分满足在废液处理、污泥浓缩脱水、选矿、洗煤、造纸等方面的要求。

阳离子聚丙烯酰胺产品性能

1、PAM具有独特的脱色能力，主要应用于染料厂高色度废水的脱色处理，适用的染料品种为活性、酸性和分散染料。

2、也可以用于纺织、印染、油墨等工业废水的处理。

3、本产品对废水的脱色率可达95%以上，COD的去除率在40-70%之间。

作为高分子聚合物的阳离子聚丙烯酰胺溶解速率的影响因素主要涉及以下两个要素：

1、分子的扩散

物质的溶解过程是溶质分子和溶剂分子相互渗透和扩散过程，因此溶质和溶剂分子的运动能力是影响溶剂时间的重要因素。由于溶质分子在尺寸上远大于溶剂分子，因此两者的扩散速率相差十分悬殊。在溶解的初期实际上只有水分子向聚丙烯酰胺的单方面扩散，聚丙烯酰胺分子不可能向水的方向扩散，所以先溶胀是溶解的必经阶段。

2、氢键和缠结

在聚丙烯酰胺的分子链内和分子链间，酰胺侧基间能形成氢键。氢键是zui强的分子间作用力，高分子量的聚丙烯酰胺分子链上存在大量的氢键；同时，高分子量的聚丙烯酰胺的分子链很长，长的分子链必然要卷曲，它们聚集在一起也必然缠结在一起。因此，要是聚丙烯酰胺快速溶解需要依靠溶剂水分子的快速渗入和攻击，净氢键解离和分子链解缠结。

而聚丙烯酰胺的溶解速率与其分子量、离子度、分子的几何结构、溶解温度、搅拌和投料方式有关。

溶解速率随分子量的增大和化学交联程度的增加而变慢，整体交联将使聚丙烯酰胺先溶涨不溶解。在粉末产吕的制造过程中，高的干燥温度和长的干燥时间会使产品部分支化或轻度交联，而延长溶解时间甚至出现部分不溶物。有些生产厂家由于生产工艺掌握的不成熟，会出现溶解速度极慢，溶解一定时间后不溶物多的情况。

溶解温度和搅拌速率的提高有利于分子扩散。但较高的溶解温度（50摄氏度以上）和强烈的搅拌速率会使聚丙烯酰胺降解，性能变差。这对粉末型的产品尤为突出。

技术流程

沉淀是发生化学反应时生成了不溶于反应物所在溶液的物质。从字意上理解就是在重力作用下沉淀去除。污水中的悬浮物质，可以认为这是一种物理过程，简便易行，效果良好，是污水处理的重要技术之一。

根据悬浮物质的性质、浓度及聚丙烯酰胺絮凝性能，沉淀可以分为：自然沉淀，絮凝沉淀，区域沉淀。区域沉淀的悬浮颗泣浓度较高(5000mg/L以上)，颗粒的沉降受到周围其它颗粒影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中均有区域沉淀发生。

废水中悬浮固体浓度不高，而且不具有凝聚的性能，在沉淀过程中，固体颗粒不改变形状，也不互相粘合，各自独立地完成沉淀过程。（沉砂池和初沉池的初期沉淀）压缩沉淀发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中，由于悬浮颗粒浓度很高，颗粒相互之间已挤集成团块结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中的聚丙烯酰胺浓缩过程以及在浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。自由沉淀发生在水中悬浮固体浓度不高，沉淀过程悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀，颗粒的沉淀轨迹呈直线。整个沉淀过程中，颗粒的物理性质，如形状，大小及比重等不发生变化。这种颗粒在沉砂池中的沉淀是自由沉淀。

絮凝沉淀是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程。在水中投加混凝剂后，其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加。悬浮物的去除率不但取决于沉淀速度，而且与沉淀深度有关。地面水中投加混凝剂后形成的矾花，生活污水中的有机悬浮物，活性污泥在沉淀过程中都会出现絮凝沉淀的现象。

药剂的投加方式

药剂的投加采用重力投加和压力投加，无论哪种投加方式，由溶解池到溶液池，到药液投加点，均应设置药液提升设备，常用的药液提升设备是计量泵和水射器。

1.重力投加

利用重力将药剂投加在水泵吸水管内或者吸水井的吸水喇叭口处，利用水泵叶轮混合。

2.压力投加

利用水泵或者水射器将药剂投加到原水管中，适用于将药剂投加到压力水管中，或者需要投加到标高较高、距离较远的净水构筑物内。

3.水泵投加

水泵投加是在溶液池中提升药液到压力管中，有直接采用计量泵和采用耐酸从而起增强作用。在使用之前一般都需配制成0.1 %～0.5%的稀释溶液备用，配制好的溶液尽量不要存放太长时间才用，这个浓度范围的溶液在使用之前还需要近一步稀释成0.01～0.05的溶液，原因就是可以更有肋于絮凝剂在悬浮体系中的分散，可以降低用量，而且可以取得更好的絮凝效果！

加药计算

很多污水处理厂用阳离子聚丙烯酰胺作为污泥脱水药剂。在污水处理的后期阶段污泥脱水工艺中，污泥脱水剂投加量根据污泥类型不同也有区别。

要相对准确的知道污泥脱水剂投加量的问题，首先了解这些参量，污泥的含水率，泥饼含水率，进泥量，进药量，配药浓度等

污泥含水率：污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。

泥饼含水率：被脱污泥即泥饼的所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为泥饼含水率。

还要通过以下几个公式进行运算

1、加药量mg/L=加药质量/处理水量/配药浓度

2、处理水量投加药量=处理水量m3/h*加药量g/m3

3、干泥量=处理水量*【（1-污泥含水率）/（1-泥饼含水率）】

4、每吨干泥的药剂消耗g/m3=加药量/干泥量

以上计算所得结果误差可能比较大，仅做污水运行时参考。实际耗药量要进行实际上机运营试验。

污水处理

阳离子聚丙烯酰胺在污水处理中的应用介绍

1．有机废水中常使用粉状阳离子聚丙烯酰胺：通常是让污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀。根据对絮凝装置中阳离子型酸性或碱性介质中，依靠阳电性呈现对污水快速澄清是极为有效的。除了粉状聚丙烯酰胺以外，聚合氯化铝和阴离子聚丙烯酰胺成型物也正在有机废水处理中得到日益广泛的应用。

2．酒精厂废水，啤酒厂废水，味精厂废水，制糖厂废水，肉制品厂废水，饮料厂废水，纺织印染厂以及各种污水厂的工程处理的废水中，含有各种有机溶剂、无机及有机硫化物、烃类、氯气、油、汞及其他对环境有害的成分，可以用聚丙烯酰胺进行絮凝以后再排放。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。

3．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；聚丙烯酰胺能有效地降低流体的摩擦阻力，水中加入微量聚丙烯酰胺就能降阻50-80%。

阳离子聚丙烯酰胺用途

1)用于污泥脱水根据污泥性质可选用本产品的相应型号，可有效在污泥进入压滤之前进行污泥脱水，脱水时，产生絮团大，不粘滤布，压滤时不散，流泥饼较厚，脱水效率高，泥饼含水率在80%以下。

2)用于生活污水和有机废水的处理，本产品在配性或碱性介质中均呈现阳电性，这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀，澄清很有效。如生产粮食酒精废水，造纸废水，城市污水处理厂的废水，啤酒废水，味精厂废水，制糖废水，有机含量高 废水、饲料废水，纺织印染废水等，用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子、非离子聚丙烯酰胺或无机盐类效果要高数倍或数十倍，因为这类废水普遍带阴电荷。

3)用于以江河水作水源的自来水的处理絮凝剂，用量少，效果好，成本低，特别是和无机絮凝剂复合使用效果更好，它将成为治长江、黄河及其它流域的自来水厂的高 效絮凝剂。

4)造纸用增强剂及其它助剂。提高填料、颜料等存留率、纸张的强度。

5)用于油田经学助剂，如粘土防膨剂，油田酸化用稠化剂。

6)用于纺织上浆剂、浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁。

阳离子聚丙烯酰胺生产步骤

(1)按聚合配方称取丙烯酰胺水溶液、季铵盐单体、去离子水至混合容器中。

(2)搅拌15：min，以少量的浓HCl溶液调pH至预定值。

(3)调温度至预定值后，将溶液转入已加有一定量偶氮引发剂的保温容器内的聚合袋中，装上温度记录仪。吹氮气30min，除氧。 (引发剂与用量 V65：1000mge/L； PA一5：20mff/L： Per：40mg/L： CuS04：0．25mff/L； EDTA：0．73mg/L： NaFS：40rag/L。 )

(4)按要求加入一定量的氧化剂、还原剂及其他助剂。停止吹氮气、封口。

(5)反应4h，取出聚合胶块，室温冷却。（聚合反应条件 反应温度：20%； 反应pH值：7。 ）

(6)将胶块剪成块后用料理机造粒。

(7)放人60℃烘箱中干燥12h。

(8)研磨，过筛，装袋。

(9)分析固含量、相对分子质量等指标。

阳离子聚丙烯酰胺使用注意事项：

1、絮团的大小：絮团太小会影响排水的速度，絮团太大会使絮团约束较多水而降低泥饼干度。经过选择聚丙烯酰胺的分子量能够调整絮团的大小。

2、污泥特性。第 一点理解污泥的来源，特性以及成分，所占比重。依据性质的不同，污泥可分为有机和无机污泥两种。阳离子聚丙烯酰胺用于处置有机污泥，相对的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂用于无机污泥，碱性很强时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，固含量高时污泥通常聚丙烯酰胺的用量也大。

3、絮团强度：絮团在剪切作用下应坚持稳定而不破碎。增加聚丙烯酰胺分子量或者选择适宜的分子构造有助于增加絮团稳定性。

4、聚丙烯酰胺的离子度：针对脱水的污泥，可用不同离子度的絮凝剂经过先做小试停止挑选，选出适宜的聚丙烯酰胺，这样即能够获得絮凝剂效果，又可使加药量少，节约本钱。

5、聚丙烯酰胺的溶解：溶解良好才能充沛发挥絮凝作用。有时需求加快溶解速度，这时可增加聚丙烯酰胺溶液的浓度。

阳离子聚丙烯酰胺常用领域

1、作为絮凝剂，主要应用于工业上的固液分离过程，包括沉降、澄清、浓缩及污泥脱水等工艺，应用的主要行业有：城市污水处理、造纸工业、食品加工业、石化工业、冶金工业、选矿工业、染色工业和制糖工业及各种工业的废水处理。用在城市污水及肉类、禽类、食品加工废水处理过程中的污泥沉淀及污泥脱水上，通过其所含的正电荷基团对污泥中的负电荷有机胶体电性中和作用及高分子优异的架桥凝聚功能，促使胶体颗粒聚集成大块絮状物，从其悬浮液中分离出来。效果明显，投加量少。

2、在造纸工业中可用作纸张干强剂、助留剂、助滤剂，能提高成纸质量，节约成本，提高造纸厂的生产能力。可直接与无机盐离子、纤维以及其它有机高分子发生静电桥梁作用以达到增强纸张的物理强度, 减少纤维或填料的流失,加快滤水, 起增强、助留、助滤作用,还可以用于白水的处理, 同时，在脱墨过程中能起明显的絮凝效果。

3、纤维泥浆(石棉-水泥制品)中可使成型的石棉-水泥制品排水性得到改善,使石棉板坯料的强度提高; 在绝缘板中, 可提高添加剂和纤维的结合能力。

4、在采矿、选煤行业中可作矿山废水、洗煤废水的澄清剂。

5、可用于染色废水、皮革废水、含油废水的处理, 使之除浊、脱色, 以达到排放标准。

6、在磷酸提纯中, 有助于湿法磷酸工艺中石膏的分离。

7、用于以江河水源的自来水厂的水处理絮凝剂。

8、絮凝剂聚丙烯酰胺的溶解方法以及存放条件。

聚丙烯酰胺为水溶性高分子聚合物，一般情况下颗粒状的聚丙烯酰胺在干燥、阴凉的地方可以存放两年以上，配成溶液后，其存放时间就很有限。一般说，溶液浓度为0.1%时，非、阴离子型聚合物溶液不超过一周；阳离子型聚合物溶液不超过一天。溶液稳定性与浓度有关，配得越浓（如3%—5%）的溶液存放时间越长。但3%—5%的溶液不能直接去处理污水，使用前还要稀释。阳离子型溶液在PH小于5时稳定，PH大于6时会因水解而迅速失效。它对铁离子和钙、镁离子比阴离子聚合物敏感。

浓度选择要考虑如下因素：

a.配制罐小而每天用药量大，建议配的稍浓一些（如0.3%）。

b.聚合物分子量很高时，建议配的稍稀一些（如0.1%）。

不同季节的时间计算：

1.在夏季水温较高时，阴、阳离子型聚合物需搅拌1小时左右，非离子型聚合物需搅拌2小时左右；

2.在冬季水温较低时，阴、阳离子型聚合物需搅拌1.5小时左右，非离子型聚合物需搅拌3小时左右；

3.还有配制浓度越高，聚合物溶解速度越快。溶解不均匀或不充分会影响使用效果。