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摘 要：改性聚丙烯酰胺具有良好的絮凝性、水溶性与吸附性，在废水处理中发挥了极为重要的作用。本文将对聚丙烯酰胺的改性及在废水处理中的应用进行详细分析与探讨，希望能起到抛砖引玉的作用。
关键词：聚丙烯酰胺；改性；废水处理；应用
随着我国工农业的快速发展以及人口的不断增多，工业废水以及生活污水的类型与数量也在急剧上升，水质复杂程度更高。同时，人们也逐步提高了对水环境的要求，而这无疑给水处理提供了更高的要求。当前，国际上不断致力于污水处理方面的研究，且研发了许多水处理工艺，例如污水生态处理技术、电渗析法、化学氧化法、吸附法、例子交换法、生化法、絮凝沉淀法等。其中絮凝沉淀方法在处理污水时具有高效、便捷的特点，所以获得了广泛的应用。一般较为常见的絮凝剂大部分都是有机与无机高分子絮凝剂。其中无机高分子其虽然价格不高，不过其需要投入大量物料，所以实际生产的废渣也较多。而有机高分子絮凝剂大多数都是水溶性聚合物，分子质量较大，根据其实际电荷不同可以划分成非离子型、阴离子型、阳离子型以及两性絮凝剂。在诸多有机高分子絮凝剂中有数聚丙烯酰胺其水溶性出众，但是因为其分子链上的侧基是非常活泼的酰胺基，其能够出现诸多化学反应，所以对其进行改性尤为重要。
一、聚丙烯酰胺阴离子化
聚丙烯酰胺作为一种絮凝剂在污水与泥浆处理等工作中获得了普及，但是阴离子聚丙烯酰胺（APAM）的价格只是阳离子（CPAM）的一般，将其用到碱性泥浆脱水，具有极为显著的效果。在聚丙烯酰胺智联上使用部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）能够将羟基负离子引入，从而将聚丙烯酰的部分性质进行改变。例如，HPAM的水溶液其形态结构较为特殊，且粘度较高，所以其增粘性与水溶性较佳，不过其也抗剪切、抗盐以及耐温性能较差。国际上诸多学者为了克服其所存在的缺陷开展有关研究，发现聚丙烯酰胺分子中的-CONH2基团能够发生多类反应，其中将羟甲基引入羟甲基化学反应中容易生成分子间氢键，通过和小分子产生脱水交联以及缩醛反应来将上述缺点克服，从而将其有效的应用到生产和生活当中。
刘光畅等利用共聚合反应来生成羟甲基化改性聚丙烯酰胺，且将其应用到工业废水处理试验当中。试验结果显示，相较于统一聚合条件下的均聚PAM，经过共聚合成的部分羟甲基化 PAM，其絮凝能力更强，且能够在更短时间内形成絮团。与化学沉淀相结合用来对工业废水处理过程中能够在PH较低的情况下，将重金属离子，如Pb2+、Cd2+等有效去除。
二、聚丙烯酰胺阳离子化
阳离子聚丙烯酰胺属于一种新型的高效有机高分子絮凝剂，其能够对水中带负电荷的微粒进行吸附架桥以及中和电荷的作用，且其强化姑爷分离过程、脱色与除浊的效果非常显著。不仅如此，该物质其具有絮体沉降速度快、投药量不大、受共存盐影响较小、PH值适用范围广等特点，所以越来越多的被应用到污水处理当中。
彭浩等在泥沙含固量为50%的强酸性土壤清洗废水中应用阳离子聚丙烯酰胺来开展絮凝沉淀处理。而处理结果显示：阳离子聚丙烯酰胺在强酸性环境下其絮凝性能依旧高效与稳定，当相对用量13mg/L、离子度在30%、分子质量为1400萬时，该物质依旧能够呈现出极为显著的絮凝性能，可以在60min内降低泥沙含固量到6%。
三、单体丙烯酰胺（AM）与具有特定基团的其它单体共聚
（一）纤维素-丙烯酰胺的接枝共聚
大部分情况下都是由植物经过光合作用来合成纤维素，其是自然界中一种可再生资源。在国际经济快速发展背景下，对煤炭、石油的需求不断增多，人们也越来越重视环境质量问题，纤维素作为可持续发展的再生资源逐步受到了人们的关注。基于纤维素为多羟基葡萄糖聚合物，其不但不会污染环境、能够进行生物降解，而且来源较广，材料价格不高，所以相关科研人员也逐步青睐与研究纤维素及其衍生物，在未来研究方向中一项重点内容必定是通过改性研究来把改性产物运用到更多的领域当中。
杨芳等基于丙烯酰胺为基础利用纤维素来作为接枝化合物来开展纤维素-丙烯酰胺接枝共聚反应，经过正交试验将其共聚反应的最优合成条件进行明确，实际生成的CMC - AM 接枝聚合物，能够大幅提高了产品分子量，让其平均分子量达到7.5X106。通过改性后的纤维素-丙烯酰胺在众多工业生产领域中都得到了运用与普及。
刘志宏等采取羧甲基纤维素当做原材料，在催化剂与引发剂影响下，其鞥能够和丙烯酸开展接枝工具反应获得改性的天然有机高分子絮凝剂，在造纸废水中应用该种物质，能够基本去除废水浊度，其中去除浊度高达97.8%，去除COD可达80.8%。
（二）淀粉-丙烯酰胺接枝共聚
作为天然高分子中一种主要物质，淀粉不仅价格便宜无毒，并且有着极其广的来源。随着我们对天然高分子改性研究日渐深入，淀粉这一物质所受重视程度不断加深，其中它和丙烯酰胺接枝共聚便是其中一项重要研究。由实际情况来看，天然淀粉处于低温条件中时其应用情况往往会因为渗透性与水分散性较弱而大打折扣。而淀粉-丙烯酰胺接枝共聚能够凭借着接枝技术使得一些具有优良性能的基团得以被引入到淀粉链中，这样一来便可以有效地提升其综合性能情况下大大提升应用范围。简单点说，淀粉-丙烯酰胺接枝共聚是在技术作用下促使淀粉链成为氧化还原区域，然后诱使丙烯酸酯这些烯类单体与其完成接枝工聚。根据笔者对淀粉-丙烯酰胺接枝共聚研究可知，得益于接枝共聚它不但兼具了合成与天然两种高分子的优点，并且其絮凝性能也有了很大地提升，同时在应用上价格低廉、用量较少、适用程度广以及不存在二次污染等这些优点。
赵彦生等将硝酸铈铵作为引发剂，把丙烯酰胺和玉米淀粉进行接枝工具，且将二甲胺与甲醛添加其中来进行阳离子化，从而获得阳离子淀粉絮凝剂。在印染所产生的的废水中运用该类絮凝剂其处理效果较为明显。
（三）壳聚糖-丙烯酰胺的接枝共聚
天然高分子絮凝剂凭借其无毒、来源广等优点而受到广泛光柱，还有些人将其比喻为“21 世纪的绿色絮凝剂材料”。而在天然高分子材料当中，壳聚糖的性能无疑是最优异的一个。通过脱乙酰化处理甲壳素后获得一种由4糖苷键与β-1连接而成的直链高分子多糖化合物，这就是壳聚糖，由于壳聚糖中含有氨基、羟基和部分N - 乙酰氨基等极性基团，其能够发生氧化、磺化、羟甲基化、乙酰化以及水解等反应，不过壳聚糖同样具有架桥能力低、分子量小、水溶性不佳等问题。当前，在对其该改性过程中，往往是运用其分子链上活性的-OH与-NH2来完成，以实现其应用范围的扩宽。
四、结束语
在环境污染越来越严重的今天，污水处理问题也成为了一个迫切需要解决的问题。 不过随着我国工农业发展规模的不断扩大，排放量急剧增加，污水成分也越来越复杂，这无疑对污水处理提出了一个更高的要求。而聚丙烯酰胺改性产为絮凝剂作为一个低能耗、高效的污水处理方式逐步受到人们的认可与青睐，但是在实际应用过程中还存在较大发展空间，这就要求相关工作人员能够深入研究聚丙烯酰胺改性产物，切实提升我国污水处理效率与质量。
参考文献：
[1] 吴林健. 新型疏水改性阳离子聚丙烯酰胺的合成及污水处理应用研究[D]. 北京化工大学， 2015.
[2] 赵立志， 范晓宇， 何红梅，等. 聚丙烯酰胺改性絮凝剂的制备及其应用研究[J]. 石油与天然气化工， 2004， 33（2）：135-136.
[3] 潘高峰， 刘伶， 关昶，等. 聚丙烯酰胺改性粉煤灰对印染废水的处理效果[J]. 毛纺科技， 2017， 45（6）：44-47.
关键词：聚丙烯酰胺；改性；废水处理；应用
随着我国工农业的快速发展以及人口的不断增多，工业废水以及生活污水的类型与数量也在急剧上升，水质复杂程度更高。同时，人们也逐步提高了对水环境的要求，而这无疑给水处理提供了更高的要求。当前，国际上不断致力于污水处理方面的研究，且研发了许多水处理工艺，例如污水生态处理技术、电渗析法、化学氧化法、吸附法、例子交换法、生化法、絮凝沉淀法等。其中絮凝沉淀方法在处理污水时具有高效、便捷的特点，所以获得了广泛的应用。一般较为常见的絮凝剂大部分都是有机与无机高分子絮凝剂。其中无机高分子其虽然价格不高，不过其需要投入大量物料，所以实际生产的废渣也较多。而有机高分子絮凝剂大多数都是水溶性聚合物，分子质量较大，根据其实际电荷不同可以划分成非离子型、阴离子型、阳离子型以及两性絮凝剂。在诸多有机高分子絮凝剂中有数聚丙烯酰胺其水溶性出众，但是因为其分子链上的侧基是非常活泼的酰胺基，其能够出现诸多化学反应，所以对其进行改性尤为重要。
一、聚丙烯酰胺阴离子化
聚丙烯酰胺作为一种絮凝剂在污水与泥浆处理等工作中获得了普及，但是阴离子聚丙烯酰胺（APAM）的价格只是阳离子（CPAM）的一般，将其用到碱性泥浆脱水，具有极为显著的效果。在聚丙烯酰胺智联上使用部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）能够将羟基负离子引入，从而将聚丙烯酰的部分性质进行改变。例如，HPAM的水溶液其形态结构较为特殊，且粘度较高，所以其增粘性与水溶性较佳，不过其也抗剪切、抗盐以及耐温性能较差。国际上诸多学者为了克服其所存在的缺陷开展有关研究，发现聚丙烯酰胺分子中的-CONH2基团能够发生多类反应，其中将羟甲基引入羟甲基化学反应中容易生成分子间氢键，通过和小分子产生脱水交联以及缩醛反应来将上述缺点克服，从而将其有效的应用到生产和生活当中。
刘光畅等利用共聚合反应来生成羟甲基化改性聚丙烯酰胺，且将其应用到工业废水处理试验当中。试验结果显示，相较于统一聚合条件下的均聚PAM，经过共聚合成的部分羟甲基化 PAM，其絮凝能力更强，且能够在更短时间内形成絮团。与化学沉淀相结合用来对工业废水处理过程中能够在PH较低的情况下，将重金属离子，如Pb2+、Cd2+等有效去除。
二、聚丙烯酰胺阳离子化
阳离子聚丙烯酰胺属于一种新型的高效有机高分子絮凝剂，其能够对水中带负电荷的微粒进行吸附架桥以及中和电荷的作用，且其强化姑爷分离过程、脱色与除浊的效果非常显著。不仅如此，该物质其具有絮体沉降速度快、投药量不大、受共存盐影响较小、PH值适用范围广等特点，所以越来越多的被应用到污水处理当中。
彭浩等在泥沙含固量为50%的强酸性土壤清洗废水中应用阳离子聚丙烯酰胺来开展絮凝沉淀处理。而处理结果显示：阳离子聚丙烯酰胺在强酸性环境下其絮凝性能依旧高效与稳定，当相对用量13mg/L、离子度在30%、分子质量为1400萬时，该物质依旧能够呈现出极为显著的絮凝性能，可以在60min内降低泥沙含固量到6%。
三、单体丙烯酰胺（AM）与具有特定基团的其它单体共聚
（一）纤维素-丙烯酰胺的接枝共聚
大部分情况下都是由植物经过光合作用来合成纤维素，其是自然界中一种可再生资源。在国际经济快速发展背景下，对煤炭、石油的需求不断增多，人们也越来越重视环境质量问题，纤维素作为可持续发展的再生资源逐步受到了人们的关注。基于纤维素为多羟基葡萄糖聚合物，其不但不会污染环境、能够进行生物降解，而且来源较广，材料价格不高，所以相关科研人员也逐步青睐与研究纤维素及其衍生物，在未来研究方向中一项重点内容必定是通过改性研究来把改性产物运用到更多的领域当中。
杨芳等基于丙烯酰胺为基础利用纤维素来作为接枝化合物来开展纤维素-丙烯酰胺接枝共聚反应，经过正交试验将其共聚反应的最优合成条件进行明确，实际生成的CMC - AM 接枝聚合物，能够大幅提高了产品分子量，让其平均分子量达到7.5X106。通过改性后的纤维素-丙烯酰胺在众多工业生产领域中都得到了运用与普及。
刘志宏等采取羧甲基纤维素当做原材料，在催化剂与引发剂影响下，其鞥能够和丙烯酸开展接枝工具反应获得改性的天然有机高分子絮凝剂，在造纸废水中应用该种物质，能够基本去除废水浊度，其中去除浊度高达97.8%，去除COD可达80.8%。
（二）淀粉-丙烯酰胺接枝共聚
作为天然高分子中一种主要物质，淀粉不仅价格便宜无毒，并且有着极其广的来源。随着我们对天然高分子改性研究日渐深入，淀粉这一物质所受重视程度不断加深，其中它和丙烯酰胺接枝共聚便是其中一项重要研究。由实际情况来看，天然淀粉处于低温条件中时其应用情况往往会因为渗透性与水分散性较弱而大打折扣。而淀粉-丙烯酰胺接枝共聚能够凭借着接枝技术使得一些具有优良性能的基团得以被引入到淀粉链中，这样一来便可以有效地提升其综合性能情况下大大提升应用范围。简单点说，淀粉-丙烯酰胺接枝共聚是在技术作用下促使淀粉链成为氧化还原区域，然后诱使丙烯酸酯这些烯类单体与其完成接枝工聚。根据笔者对淀粉-丙烯酰胺接枝共聚研究可知，得益于接枝共聚它不但兼具了合成与天然两种高分子的优点，并且其絮凝性能也有了很大地提升，同时在应用上价格低廉、用量较少、适用程度广以及不存在二次污染等这些优点。
赵彦生等将硝酸铈铵作为引发剂，把丙烯酰胺和玉米淀粉进行接枝工具，且将二甲胺与甲醛添加其中来进行阳离子化，从而获得阳离子淀粉絮凝剂。在印染所产生的的废水中运用该类絮凝剂其处理效果较为明显。
（三）壳聚糖-丙烯酰胺的接枝共聚
天然高分子絮凝剂凭借其无毒、来源广等优点而受到广泛光柱，还有些人将其比喻为“21 世纪的绿色絮凝剂材料”。而在天然高分子材料当中，壳聚糖的性能无疑是最优异的一个。通过脱乙酰化处理甲壳素后获得一种由4糖苷键与β-1连接而成的直链高分子多糖化合物，这就是壳聚糖，由于壳聚糖中含有氨基、羟基和部分N - 乙酰氨基等极性基团，其能够发生氧化、磺化、羟甲基化、乙酰化以及水解等反应，不过壳聚糖同样具有架桥能力低、分子量小、水溶性不佳等问题。当前，在对其该改性过程中，往往是运用其分子链上活性的-OH与-NH2来完成，以实现其应用范围的扩宽。
四、结束语
在环境污染越来越严重的今天，污水处理问题也成为了一个迫切需要解决的问题。 不过随着我国工农业发展规模的不断扩大，排放量急剧增加，污水成分也越来越复杂，这无疑对污水处理提出了一个更高的要求。而聚丙烯酰胺改性产为絮凝剂作为一个低能耗、高效的污水处理方式逐步受到人们的认可与青睐，但是在实际应用过程中还存在较大发展空间，这就要求相关工作人员能够深入研究聚丙烯酰胺改性产物，切实提升我国污水处理效率与质量。
参考文献：
[1] 吴林健. 新型疏水改性阳离子聚丙烯酰胺的合成及污水处理应用研究[D]. 北京化工大学， 2015.
[2] 赵立志， 范晓宇， 何红梅，等. 聚丙烯酰胺改性絮凝剂的制备及其应用研究[J]. 石油与天然气化工， 2004， 33（2）：135-136.
[3] 潘高峰， 刘伶， 关昶，等. 聚丙烯酰胺改性粉煤灰对印染废水的处理效果[J]. 毛纺科技， 2017， 45（6）：44-47.