1、聚丙烯酰胺概述
      聚丙烯酰胺首要用于造纸工业、三次采油、水处理、固液别离、污泥脱水和系统增稠，跟着聚合技能的开展，聚丙烯酰胺已由初干粉（胶体）开展成为现在的干粉、胶乳和微胶乳三种形式。八十年代取得工业化出产的聚丙烯酰胺胶乳产品，其开展速度适当快，在欧美发达，其出产规划占已聚丙烯酰胺总量的70-80%。九十年代开展的聚丙烯酰胺微胶乳仍处于试验阶段，许多技能问题仍有待处理，近几年的研讨较为活跃，能够预计在不久的将来聚丙烯酰胺微胶乳产品将实现工业化出产。
      我国为数众多的企业出产聚丙烯酰胺干粉，有些科研单位从前试制过胶乳产品，但产品首要性能指标如固含量和安稳性方面与国外先进水平距离较大，难以与干粉产品竞争，而微胶乳产品则处于实验研讨阶段。
      跟着三次采油、废水处理和功能性造纸添加剂等职业的技能进步，对聚丙烯酰胺的需求量大幅度添加。聚丙烯酰胺干粉产品具有出产技能简单，且产品分子量高的特色，在运用进程中存在着溶解时刻长和易受搅拌剪切降解，需配备专门的干粉溶解装置等坏处，且在出产和运用进程中易产生粉尘飞扬，危害操作者身体健康和对环境造成污染。胶乳产品具有溶解速度快和运用方便的特色，受到了用户的欢迎，但因为胶乳产品系聚丙烯酰胺微小胶粒悬浮在油相中的热力学不安稳物系，长期放置易产生分层现象。而近十年来开展起来的聚丙烯酰胺微胶乳是通明或半通明的油水双接连相系统，具有高度安稳性，但丙烯酰胺反相微乳液的构成条件严格，微胶乳产品存在分子量较低和乳化剂含量过高的缺点。
2、阳离子聚丙烯酰胺
      阳离子聚丙烯酰胺是近几年开展较快的品种，在西方发达其年添加率为5-10%，已占聚丙烯酰胺总产值的60%以上。我国的状况比较特殊，阴离子聚丙烯酰胺占总产值的90%以上，首要用于石油挖掘，阳离子聚丙烯酰胺产值很小而且出产企业规划也很小，简直没有构成必定规划的出产装置。跟着水处理职业的飞速开展，对阳离子聚丙烯酰胺需求高速添加，相信国内阳离子聚丙烯酰胺将会在近几年有一个较大的开展。
      阳离子聚丙烯酰胺首要包含以下三种：低分子量聚胺类、丙烯酰胺与阳离子单体共聚类和非离子聚丙烯酰胺改性类。聚胺类包含聚乙烯亚胺、聚乙烯咪唑啉、胺—表氯醇缩合物及其改善产品，这类产品电荷密度高但分子量低，首要用于功能性造纸添加剂、石油挖掘和化妆品等职业，很少用于污泥脱水。丙烯酰胺与阳离子单体共聚类阳离子聚合物产值较大，阳离子单体首要指（甲基）丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）和二甲基二烯丙基氯化胺（DMDAC），其间P（AM-DMC）产品分子量较高，阳离子度0-100之间可调，粉状阳离子聚丙烯酰胺简直悉数归于此类结构，我国用于污泥脱水的粉状阳离子聚丙烯酰胺亦归于此类，产品分子量400-600万，阳离子度30-50%，其首要问题在于DMC需求进口，价格昂贵，导致出产成本较高。关于P（AM-DMDAC）而言，因为DMDAC单体空间位阻较大，聚合活性差，很难制备分子量和阳离子度都令人满意的产品，所以用于污泥脱水的不多，而且DMDAC吸水性较强，该类产品一般为液状。非离子聚丙烯酰胺的酰胺基可与多种试剂反响，其间与甲醛二甲胺反响可生成叔胺结构聚合物，进一步季胺化生成季胺盐。因为聚丙烯酰胺水溶液的粘度非常大，一般600-800万分子量时2%浓度已很粘稠，这就给水溶液反响带来困难，因为PAM浓度很低，导致阳离子度一般不会超越10%且剩下甲醛浓度较高。关于污泥中有机质含量不高的县级污水处理厂而言，低成本的非离子聚丙烯酰胺Mannich变性产品是适用的。
3、丙烯酰胺微乳液聚合技能发展
      水溶性单体的聚合分为水溶液聚合、反相乳液聚合和反相微乳液聚合，水溶性单体包含（甲基）丙烯酰胺、（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸二甲胺基乙酯、（甲基）丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、AMPS、二甲基二烯丙基氯化铵等。我国首要采用水溶液聚合技能，产品以干粉形式供应。反相乳液聚合是六十年代开展起来的一种新式乳液聚合技能，八十年代取得了较大发展，其间聚丙烯酰胺胶乳系列产品已取得大规划工业化出产。反相微乳液聚合的研讨始于八十年代，法国科学家Francoise Candau在该范畴进行了行之有效的研讨。我国天津大学哈润华等也对微乳液聚合的动力学进行了研讨，现在微乳液聚合的研讨首要会集在微乳液的结构和丙烯酰胺的反相微乳液聚合机理上，业已取得的成果为：
（1）微乳液的结构和特性
      现在对微乳液结构的知道依然存在着许多不同的观念，如Candau F的双接连相模型、Friberg的增溶胶束模型、Scriven的三维周期性网络模型、Lindman 的界面松散态聚集体模型等，许多模型都能解说微乳液的某些性质，但都存在必定的缺点。但对以下定论是认同的，即微乳液是一种各向同性的热力学安稳系统但它是分子异相系统，水相和油相在亚微观水平上是别离的，并显示出各自的特性。微乳液的液滴直径为8-80nm， 因而是通明或半通明的，有利于进行光化学聚合。
      正相微乳液只有在较高的表面活性剂／单体份额下在很窄的表面活性剂浓度范围内才能构成并且一般需求运用助乳化剂；而反相微乳液则较易构成，因为极性单体在系统中往往充当助乳化剂，因而丙烯酰胺的反相微乳液聚合更易取得工业化出产。
（2）丙烯酰胺的反相微乳液聚合
      Candau F首先以甲苯为油相，琥珀酸双（2-乙基己酯）磺酸钠为乳化剂制备了丙烯酰胺反相微乳液，并用AIBN和过硫酸钾两种不同的引发剂引发AAm聚合， 建立了反响动力学模型，其后又将Beerbower-Hill提出的内聚能比观念推行使用于微乳液系统的乳化剂挑选上，取得了较好作用。
      微乳液聚合具有较快的聚合速率，一般在100min内转化率可达90％以上，在反响初的几分钟内聚合速率就达到一个较大值，随后，一般在聚合转化率为20-30％时，聚合速率开端下降。在二阶段中，聚合速率下降的趋势在某一转化率处变缓，而这个转化率的值随反响温度的升高而添加。
      微乳液聚合的分子量与引发剂浓度的关系不大，聚合后系统含有两类粒子，一类是直径小于50nm的聚合物乳胶粒，另一种是直径在3nm左右的AOT胶束，乳胶粒中的聚合物分子数很少（1-17条），分子量很高（106-107）。
      聚丙烯酰胺微胶乳的有用组成技能要想取得工业化出产，需求处理以下几个问题：一是一般以为反相微胶乳聚合物的分子量不会太高，应研讨怎么进步微胶乳分子量的问 题，第二是微乳液聚合的乳化剂浓度一般为很高，进一步下降乳化剂浓度有利于下降出产成本，第三是乳化剂的挑选多是经历或半经历的，应研讨怎么有意图的挑选或组成切当结构的乳化剂的问题。
4、絮凝与污泥调质处理
      絮凝是经过有机高分子絮凝剂对悬浮液（或胶体）中细微颗粒的电中和和吸附架桥使其脱稳的进程，有机高分子絮凝剂需求具有较高的相对分子量和线性结构以及适度的电荷密度，其分子结构、离子形态、强度和散布、分子量和散布及支化程度等都会对絮凝作用产生影响，针对给定悬浮液特色组成切当结构的絮凝剂，使絮凝剂产品构成系列化是科研工作者共同的任务。
      城市污水处理厂污泥脱水调质处理是有机高分子絮凝剂使用的重要方面，污泥分为生污泥（初沉污泥和剩下污泥）和消化污泥，应根据污泥的品种和性质挑选有机高分子絮凝剂。污泥中VSS/SS（SS中有机物份额）较高时，应尽量选用阳离子度高的絮凝剂，并添加絮凝剂投加量；污泥中SS浓度高时，应选用高分子量的絮凝剂，SS浓度低时，可选用分子量较低的絮凝剂；污泥PH高时（消化污泥），应选用官能团为季铵盐结构的絮凝剂，pH低时，叔胺和季铵盐结构的絮凝剂均可运用。
5、咱们的工作
      重点科技攻关和山东省重点科技攻关项目，其间超高分子量聚丙烯酰胺干粉产品分子量达到2500万，水溶时刻为30分钟。近年来咱们对丙烯酰胺类水溶性单体反相乳液聚合和微乳液聚合进行了深入研讨，提出了水溶性单体反相准微乳液聚合新工艺，该工艺具有乳液聚合的特色，即产品分子量高和乳化剂含量低，同时兼有微乳液聚合的特色，即聚合速度快和产品高度安稳。并且上实现聚丙烯酰胺微胶乳工业化出产，因为采用了先进独体的聚合技能，微胶乳产品具有很高的分子量和极窄的分子量散布、极快的溶解速度和无不溶物的特色。聚丙烯酰胺微胶乳产品首要技能指标如下：
产品外观：通明或半通明微胶乳 固含量≥30％ 分子量：800-1500万
水溶时刻：3分钟 乳化剂含量≤12％（以丙烯酰胺计）。
      该产品用于钢厂转炉废水、造纸白水、泥沙水等废水处理时，其作用优于进口高分子量聚丙烯酰胺干粉，在使用于铝、锰、钛、铜等金属的湿法冶炼进程中的浆液别离时，其作用显着优于干粉产品，可进步清液的弄清度，进步产品的质量。
      聚丙烯酰胺微胶乳可进行类似溶液中的化学反响，能够方便的进行Mannich 反响、磺甲基化反响和疏水化改性等，咱们组成了一种阳离子官能团化试剂，对聚丙烯酰胺微胶乳进行后功化反响制备了一种高性能阳离子聚丙烯酰胺微胶乳，其出产成本不到现行阳离子聚丙烯酰胺干粉产品的一半，产品首要性能指标
如下：
产品外观：通明微胶乳 固含量：35-45％ 分子量：800-1500万
阳离子度：30-50％ 水溶时刻：3分钟
      该产品在多座污水处理厂污泥脱水工艺上进行了运用，证明作用杰出。其间济南市水质净化一厂在进口带式压滤机（二米带宽）上进行污泥脱水，定论如下：“药剂配比0.15%，供泥量75%，脱水后泥饼含水率75%以下，作用非常明显，属质量优良”。