一、粉狀聚丙烯酰胺的物理、化學(xué)性質(zhì)

聚丙烯酰胺是一種白色粉末或堅(jiān)實(shí)的不規(guī)則鱗片狀聚合物，是非離子型的線型高分子化合物，較易溶于水，幾乎不溶于苯、乙醇、酯類、丙酮等一般有機(jī)溶劑，僅在冰醋酸、丙烯酸、乙二醇、甲酰胺、甘油、乳酸等少數(shù)溶劑中能溶解1%左右。在醋酸中，一甲酰胺混合溶液中可溶解10-15%。加熱時(shí)100℃內(nèi)穩(wěn)定，但在150℃以上時(shí)，易分解產(chǎn)生氮，在分子間發(fā)生亞胺化而不溶于水。

聚丙烯酰胺在應(yīng)力之下表現(xiàn)出非牛頓流動(dòng)性，粘度與濃度的關(guān)系如圖1，聚丙烯酰胺溶液的粘度與分子量的關(guān)系如圖2，而得濃度與粘度的關(guān)系如圖3。

聚丙烯酰胺是一反應(yīng)性較強(qiáng)的聚合體，化學(xué)性質(zhì)比較活潑，易導(dǎo)入離子型基團(tuán)，便可進(jìn)行多種反應(yīng)，典型的如：

1、水解反應(yīng)

聚丙烯酰胺容易用堿或酸進(jìn)行水解生成聚丙烯酸或部份水解的陰離子型線型結(jié)構(gòu)的聚合物：

2、羥甲基化與縮醛化

在堿性催化劑存在下能與甲醛反應(yīng)得N一羥甲基丙烯酰胺：

3、磺甲基化

聚丙烯酰胺水溶液用甲醛和亞硫酸氫鈉與其反應(yīng)可以導(dǎo)入磺酸基：

4、霍夫曼重排（Hofman）

聚丙烯酰胺的堿溶液與次氯酸鈉或次溴酸鈉作用，則酰胺基的一部份轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?，即可得到陽離子型的絮凝劑：

5、邁尼希（Mamich） 反應(yīng)與胺化

將胺和甲醛與聚丙烯酰胺反應(yīng)可制出氨基衍生物：

6、其他的共聚反應(yīng)

如與丙烯酸類的衍生物的共聚反應(yīng)，與磺酸衍生物的共聚反應(yīng)。

線型聚丙烯酰胺的物理特性：

（1）降阻：能降低流體摩擦阻力，水加入微量聚丙烯酰胺就能降阻50-80%。

（2）增稠：在中性和酸性條件下均有增稠作用，當(dāng)pH在10以上時(shí)容易水解。呈半網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)聚丙烯酰胺增稠將更明顯。

（3）與鹽的作用：與NaCl不太作用，但遇到Ca⁺⁺、Mg⁺⁺時(shí)會(huì)生成白色沉淀，使粘度明顯下降。

（4）強(qiáng)烈的機(jī)械剪切會(huì)導(dǎo)致粘度下降，聚丙烯酰胺降解。

（5）粘彈性。含水后根據(jù)濃度的不同，有彈性、能伸縮并且有可塑性。

（6）吸附截留性。

（7）親水性，與離子型號，線型、網(wǎng)型結(jié)構(gòu)有關(guān)。

（8）絮凝性，能使懸浮物質(zhì)，通過電位中和架橋吸附的作用，起到絮凝的作用。

（9）能與有機(jī)或無機(jī)物進(jìn)行交聯(lián)，可以人為控制達(dá)到較高的強(qiáng)度。

二、聚丙烯酰胺的應(yīng)用

鑒于聚丙烯酰胺的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，對于聚丙烯酰胺及其共聚物已提出了一范圍較廣的應(yīng)用，消耗量是大的。較重要的應(yīng)用是：

水中懸浮物的絮凝和穩(wěn)定化有關(guān)方面的應(yīng)用，例如冶金、選礦、煤的浮選、化學(xué)工業(yè)、城市污水、工業(yè)廢料的沉淀分離過程中所面臨的問題之一，是將懸浮物進(jìn)行沉淀分離的過程，除去這些水中的懸浮物或膠體微粒有各種方法，在許多情況下，由于懸浮物的比重或膠體微粒很小，而需要很長的時(shí)間來沉淀，為了加速沉淀的進(jìn)行，可以使用無機(jī)物質(zhì)及淀粉纖維素衍生物。

以聚丙烯酰胺體系的高分子的絮凝劑比無機(jī)物及天然有機(jī)物絮凝劑的效果高幾十倍，目前國內(nèi)外聚丙烯酰胺廣泛地應(yīng)用在多行業(yè)，下面列舉一些例：

1、制糖工業(yè)：蔗汁濃縮結(jié)晶之前，需要經(jīng)過澄清過濾除去泥污，加入微量的聚丙烯酰胺可以加速沉降，比未加提高十幾倍至幾十倍。除了加快沉降，提高設(shè)備利用率和生產(chǎn)效率外，泥污微粒經(jīng)過絮凝之后，易于過濾。如廣州糖廠使用聚丙烯酰胺后，創(chuàng)造了國內(nèi)首臺快速沉淀池。聚丙烯酰胺使用量只占蔗汁量的百萬份之二，沉降速度卻增加十倍以上，工藝上改革使用連續(xù)真空吸濾機(jī)，從而代替老式的需要體力繁重的耗濾布過多的間斷的壓濾機(jī)，每年節(jié)約帆布（濾布）四千多平方公尺，石灰700噸，電力13萬度，勞動(dòng)力48人，深受工人的歡迎。福建省廈門糖廠，廣西桂平糖廠、江西糖廠、四川糖廠已廣泛使用，都獲得顯著的效果。

2、冶金工業(yè)：濕法冶煉工業(yè)用聚丙烯酰胺可以加速礦漿液的固體物沉降，大大提高采收率。如鋼鐵工業(yè)的集塵廢水處理，首都鋼鐵公司已經(jīng)使用多年。

處理結(jié)果：

處理前	處理	處理后
灰黑色廢水，固含量：3000PPM	加入聚丙烯酰胺0.5PPM	回收后作氣體洗水用，固含量：50PPM

3、采煤、洗煤工業(yè)：用來回收粉煤及處理廢水、選煤廢水（回收微粉煤）例：

處理結(jié)果：

處理前	處理	處理后
（1）沉降濃縮廢水含煤0.5%	加入聚丙烯酰胺4PPM	無色透明液放走
（2）過濾脫水細(xì)粉煤泥石灰35%	加入聚丙烯酰胺25PPM	濾餅（含石灰25%）回收

4、化學(xué)、醫(yī)藥、工業(yè)上的應(yīng)用：多用于使懸浮混濁液的懸浮物迅速下沉，從而達(dá)到分離、回收及排放目的。例如：

① 硫酸鋁生產(chǎn)：鋁礬土與硫酸反應(yīng)后，放出來的混濁液自然沉降要近一個(gè)星期時(shí)間，而加入少量的聚丙烯酰胺攪拌均勻后，一小時(shí)則完全沉降，得到澄清的硫酸鋁水溶液（全國各地大多數(shù)廠家采用）。

② 氯堿廠的食鹽溶液澄消：用聚丙烯酰胺加速沉降，比用麩皮快十倍，大連化工廠已使用多年，效果良好。

③ 制藥方面：國內(nèi)利用于四環(huán)素抗菌素分離已取得成效，如廣州抗菌素廠、華北制藥廠等。

5、輕工、紡織工業(yè)：應(yīng)用在纖維紡織工業(yè)方面，代替糧食上染紗，還用于改進(jìn)紗織品的防皺和防縮性能。此外，還可以用于處理纖維、染色、皮革發(fā)水，例如：染色廢水的處理。

6、造紙工業(yè)：聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中用途很廣，例如：

① 提高細(xì)小纖維及填料的保留率約10-15%，減少流失降低漿耗，上海紅旗造紙廠生產(chǎn)印刷用紙使用進(jìn)口鈦白粉流失很大，使用聚丙烯酰胺后，每噸紙可以降低漿耗30-50公斤。

② 提高紙張干濕強(qiáng)度，造紙過程加入適量聚丙烯酰胺，能增加張力、強(qiáng)度、撕力、耐摺力、濕裂斷長能增加10-20倍，干紙的拉力與耐破度也可提高15-50%，裝滿水泥袋的摔袋次數(shù)從30次增至53次，拉力提高12-30%，耐摺提高10-200%。

③ 提高脫水率約15-20%，還可以增加紙漿濾水性，提高電容器紙的擊穿電壓。

④ 白水及黑液的處理：可以回收白水中纖維40%以上，同時(shí)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

7、石油、地質(zhì)、煤碳工業(yè)：

① 油田勘探開發(fā)、地質(zhì)、水利、煤炭等的勘探，應(yīng)用作鉆井泥漿材料的添加劑，可以潤滑鉆頭，減阻、提高鉆速和進(jìn)尺，并有一定防塌作用，對加快油田開發(fā)，地質(zhì)、煤炭的勘探有明顯的效果。目前，全國油田及部份煤炭、地質(zhì)勘探已普遍推廣使用。

② 油田開采等的使用方面，還應(yīng)用在稠化水驅(qū)油，壓裂液和選擇性堵水，對提高采油率有顯著效果。

8、江河水澄清化及污水處理：制備工業(yè)用水及生活用水的過程中，可以代替明礬或硫酸鋁進(jìn)行江河水的澄清，效果很好，量少，沉速快，特別是對于高濁度的江河水效果更為明顯。國外不僅用于生產(chǎn)工業(yè)用水，而且已廣泛用于自來水。

工業(yè)污水、城市污水、經(jīng)過微生物法或化學(xué)方法處理后，發(fā)生不少懸浮的物質(zhì)，用聚丙烯酰胺可以加速懸浮物下沉，排放清水。因此，特別近期世界環(huán)境污染問題開始提出后，如何處理工業(yè)廢水、城市污水，防止公害及環(huán)境保護(hù)，將成為國內(nèi)一個(gè)重要課題。

9、水電工業(yè)：較新的小型水電站筑土壩辦法是：“水壩”就是利用含有聚丙烯酰胺的高壓水沖擊山泥，使泥水流至計(jì)劃筑壩的地方，借聚丙烯酰胺的作用，泥絮凝下來，水隨著流去，形成一條土壩，施工方便，不用挖大量土方，國外大量應(yīng)用。上海養(yǎng)殖場已用這樣的方法筑基圍，廣東水電局亦正進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)。

10、地下工程：國外搞地下工程，利用適宜的地質(zhì)，用高壓水沖擊開洞開路，如筑隧道、筑地下鐵路，加入少量聚丙烯酰胺可使沖擊后的污泥濁水的泥下沉，清水排放。沉下的泥去水后，用卡車搬走工作方便，效率高。上海地下工程公司準(zhǔn)備用此法在上海開筑地下鐵道，試驗(yàn)已初步成功。

11、其他：農(nóng)業(yè)上作為土壤的凝膠劑和泥漿的穩(wěn)定劑，改良土壤。軍事上軍艦降低艦阻、提高船速、水下爆炸、膠體炸藥，應(yīng)用之項(xiàng)凡多。國外文獻(xiàn)均有所報(bào)導(dǎo)，更有待不斷在生產(chǎn)實(shí)踐中去推廣應(yīng)用。