聚丙烯酰胺絮凝劑

聚丙烯酰胺絮凝劑為水溶性高分子聚合物，不溶於大多數有機溶劑，具有良好的絮凝性，可以降低液體之間的磨擦阻力，按離子特性分可分為非離子、陰離子、陽離子和兩性型四種類型。

聚丙烯酰胺絮凝劑廣泛應用於增稠、穩定膠體、減阻、粘結、成膜、生物醫學材料等方面。水處理中作助凝劑、絮凝劑、污泥脱水劑。石油鑽採中作降水劑，驅油劑。在造紙過程中作助留劑，補強劑。

聚丙烯酰胺絮凝劑溶解時,應注意將產品均勻的慢慢地加入帶攪拌和加熱措施的溶解器中,應避免結固,溶液在適宜温度下配製,並應避免長時間過劇的機械剪切.建議攪拌器60—200轉/min,否則會導致聚合物降解,影響使用效果.

聚丙烯酰胺絮凝劑在廢水處理中的絮凝作用是由於它的兩個特點： 長鏈(線)狀的分子結構和聚丙烯酰胺分子中含有大量活性基團。聚丙烯酰胺是直鏈狀聚合物，因每個分子是由十萬個以上的單體聚合構成，分子鏈相當長。它如果完全伸直，其長度要比一般的分子 (如蔗糖)或離子(如ca2+)長數萬倍以上。由於它的分子長而細，會彎曲或捲曲成不規則的曲線形狀。這個長分子鏈向外側伸出許多化學活性基團：酰胺基－conh2及羧基－cooˉ。酰胺基是非離子性基團，但亦善於形成副價鍵而與其它物質的活性基團吸附並連結起來。由於聚丙烯酰胺分子長而細並有許多化學活性基團，它們能和沉澱微粒產生很多連接而形成較大的絮凝物，這些絮凝物的結構就象棉絮那樣，鬆散、無定形，互相連結但不很穩固，內部有很多空間和很多微細的網絡，包藏着大量液體，因而絮凝物的比重頗接近它所存在的液體本身。絮凝物中還網絡了各種各樣的微粒，這就將各種不同成分、不同性質、不同大小的微粒集合在一起。因此，良好的絮凝劑處理能將溶液中原有的微粒完全網絡除去，使溶液顯得特別清亮透明和有光澤。由於絮凝物的尺寸較大，它的沉降和過濾都比較快。聚丙烯酰胺絮凝劑與廢水中膠體的絮凝作用是通過化學吸附和物理網絡這兩種形式產生的。根據上述機理可知，分子量較高、分子較長的聚丙烯酰胺，能吸附較多的微粒，形成網絡的能力較強，故絮凝效能較好。同理，聚丙烯酰胺分子中羧基的比例適當也很重要，因廢水中的膠體多數帶負電，聚丙烯酰胺需要有適量的羧基通過鈣離子架橋與它作用。但如果羧基含量太多，聚丙烯酰胺分子本身負電過強，本身分子之間的相斥力過大，也不利於絮凝作用。聚丙烯酰胺(PAM)的種類分為陰離子、陽離子、非離子、兩性離子型，在廢水處理中，聚丙烯酰胺絮凝劑用來提高水處理過程中沉降、澄清、過濾、離心等工藝的效率。

聚丙烯酰胺採用光聚絕熱聚合後水解工藝，具有獨特的創新性.水溶性好，絮凝效果好，規格齊全，聚丙烯酰胺年產量逾千噸，滿足廣大客户需求。聚丙烯酰胺簡稱PAM，分為：陰離子聚丙烯酰胺，陽離子聚丙烯酰胺，兩性離子聚丙烯酰胺，主要用城市、工業污水處理、油田、造紙業、金屬礦業、洗煤、紡織印染、皮革廠等行業，淨水產品，投加量少，效果顯著，價格合理，快速達到污水處理效果。

一、聚丙烯酰胺絮凝劑在三次採油中的應用

聚丙烯酰胺絮凝劑的增稠、絮凝和對流體的流變性調節的作用所具備的性能使得它在石油開採中充 當了重要的角色。它廣泛地被用於鑽井、堵水、酸化水、壓裂、洗井、完井、減阻、防垢和 驅油等方面。總的來説，使用聚丙烯酰胺絮凝劑是為了提高石油的開採率(EOR)。特別是許多油田已 進入二次、三次開採，油藏深度一般都在1000m以上，有的油藏深度達7000m，地層的非均質性以及海上油田給採油作業提出了更加苛刻的條件，深層採油和海上採油相應地也給 PAM提出了新的要求，要求它耐剪力，耐高温(100℃以上直至200℃)，耐鈣離子、鎂離子 ，耐海水降解。

自20世紀80年代以來，國外對適用於採油的PAM的基礎研究和製備、應用研究以及 品種開發各方面均取得了很大進展。

美國菲利浦石油公司(Phillips Petroleum Co．)專家阿罕默德M．A．和彼得H．D，對 PAM在高温高鹽礦化水中的研究結果表明：

(1)在礦化度很低(＜20×10-6)時，無論濃度、水解度及相對分子質量大小如何， PAM水溶液的濁點均在204℃以上；二價陽離子濃度稍有增加，濁點即大大降低，水解度 越高，濁點降低越明顯；

(3)在等摩爾水平上比較，鈣離子降低濁點的作用大於鎂離子，Sr離子和Ba離子；

(4)二價陽離子濃度大於等於100×10娟時，水解度是決定聚丙烯酰胺絮凝劑溶液濁點的關鍵參數；

(5)相對分子質量和濃度也影響溶液濁點，但相對於水解度而言是次要因素；

(6)聚丙烯酰胺絮凝劑水解後溶液濁點降低，水解是一平衡過程，水解平衡值隨温度而不同；

(7)在温度小於75℃時，聚丙烯酰胺絮凝劑在任何礦化度的水溶液中均穩定，超過75℃後，隨温度 升高，沉澱物形成加快，降低水的礦化度可延長穩定時間，但要求的礦化度往往低於油田水 實際礦化度。

二、用作堵水調整劑

在油田生產過程中，由於地層的非均質性，常產生水浸問題，需要進行堵水，其實質是 改變水在地層中的滲流狀態，以達到減少油田產水、保持地層能量、提高油田最終採收率的 目的。聚丙烯酰胺絮凝劑類化學堵水劑具有對油和水的滲透能力的選擇性，對油的滲透性降低最高 可超過10%，而對水的滲透性減少可超過90%。選擇性堵水這一特點是其他堵水劑所沒有 的，通常按地層類型選擇合適的聚丙烯酰胺相對分子質量。均質性好、平均滲透率高的油 層，可選用中相對分子質量((500～。700)×10。)的聚丙烯酰胺絮凝劑；基岩滲透率低的裂縫性油層或滲透率變化大的油層，可選用高相對分子質量(1000×10。以上)的聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺在使用時可不交聯使用，但可與鋁鹽、鉻鹽、鋯鹽等交聯生成凝膠使用，還可添加某些樹脂以形成互容聚合物網絡，使之具有更高的耐温性。該方法已在國內碳酸鹽底水油藏高含水油田堵水中應用，取得明顯效果。採用聚丙烯酰胺還可調整地層內吸水剖面及封堵大孔道，實踐中已取得良好效果。

我國各油田在使用聚丙烯酰胺絮凝劑方面都做了大量試驗。油田用平均相對分子質量為(300 ～350)×10‘，水解度為10%～15%的聚丙烯酰胺，在油井堵水上獲得良好效果。採用水解度為30%，相對分子質量為400×10。的聚丙烯酰胺絮凝劑在地質鑽探上，起到了維護孔壁穩定，防止鑽孔滲漏的作用。採用水解度為30%的聚丙烯酰胺絮凝劑作鑽井液處理劑，降低了鑽井液的滲透速度，提高了鑽孑L速度，縮短了鑽井液的攪拌時間，因而減少鑽井液攪拌和台數，提高黏土造漿率達30%～50%，。有時，在堵水中需使用部分交聯的聚丙烯酰胺。為了提高堵水出油的選擇性，交聯度要儘量低些。聚丙烯酰胺絮凝劑的相對分子質量通常在(300—500)×10。之間，相對分子質量的選擇以孔隙結構的滲透率為依據。滲透率大於1D的堵層，聚合物相對分子質量以300×10。左右為宜。滲透率更高時，叮用(500～800)×10。的聚丙烯酰胺。水解度也和堵層岩石的性質有關，灰巖吸附能力強，水解度應高些，約為20%～30%，砂岩吸附能力低，水解度為5%～20%。

三、用作鑽井液調整劑和壓裂液添加劑

作為鑽井液調整劑，經常使用部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，它由聚丙烯酰胺水解而得。其作用是調節鑽井液的流變性，攜帶岩屑，潤滑鑽頭，減少流體損失等。用聚丙烯酰胺調製的鑽井液比重低，可減輕對油氣層的壓力和堵塞，容易發現油氣層，並有利於鑽井，鑽井速度比常規鑽井液高19%，比機械鑽速高45%左右。此外，還可大大減少卡鑽事故，減輕設備磨損，並能防止發生井漏和坍塌。

壓裂工藝是油田開發緻密層的重要增產措施。亞甲基聚丙烯酰胺交聯而成的壓裂液，因具有高黏度，低摩阻、良好的懸砂能力、濾失性小、黏度穩定性好、殘渣少、貨源廣、配製方便和成本低而被廣泛應用。

在壓裂和酸化處理中，將聚丙烯酰胺絮凝劑配製成濃度為0．01%～4%的水溶液，泵入井下地層，使地層斷裂。聚丙烯酰胺絮凝劑水溶液具有增稠攜砂、降低壓裂液流失的作用。而且，聚丙烯酰胺有降阻作用，因而能使壓力的傳遞損失下降。

四、油井水泥外加劑

以AMPs與甲基丙烯酸、丙烯酰胺製備的三元共聚物，適用於各種鹽水鑽井液，起到良好的高温緩凝作用。美國：Halliburton公司推出的AMPS與丙烯酸的共聚物，AMPS與N，N 一二甲基丙烯酰胺的共聚物和羧甲基羥乙基纖維素組成的複合物作為油井水泥外加劑，可有效地降低水鑽井液的高温濾失量。

五、鑽井液處理劑

AMPs與丙烯酰胺和澱粉的接枝共聚物，AMPS與丙烯酰胺和N，N一二甲基丙烯酰胺的共聚物，AMPS與腐殖酸和丙烯酰胺的接枝共聚物在淡水鑽井液、鹽水鑽井液、飽和鹽水鑽

井液和海水鑽井液中均具有較好的降濾失和抗温、抗鹽能力。

黏土分散和其他因素造成的污染往往引起鑽井液的黏度增加，此時需要用降黏劑來控制鑽井液的流變性。常見的、用量最大的鑽井液降黏劑為鐵鉻木質素磺酸鹽降黏劑(FCLS)。 AMPs與丙烯酸和甲基丙烯酸的三元共聚物用作鑽井液降黏劑取代FCLS，即保留了FcIJS良好的抗鹽性能和抗温性能，又克服了FCIJS的毒性。研究表明，三元共聚物比二元共聚物的抗高價金屬離子的能力更強。

六、完井液和修井液添加劑

AMPS與丙烯酸和衣康酸的共聚物，可用作配製海水、鹽水的增黏劑，使完井液黏度提高4倍以上，並且具有良好的熱穩定性，克服了傳統聚合物在鹽水體系中黏度下降的缺點。

六、油田水處理劑

AMPs的均聚物與丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺等形成的共聚物，可用作油田污水處理的絮凝劑、污泥脱水劑和防垢阻垢劑，F．Goodrich公司推出的由AMPS、丙烯酸和苯乙烯磺酸 鈉組成的三元共聚物對硫酸鈣垢和磷酸鈣垢都有很好的抑制作用，其阻垢率均達到97%以 上。文獻資料表明，以AMPs共聚物作水處理劑具有用量少，效果優於現有聚丙烯酰胺類水 處理劑的特點。

聚丙烯酰胺產品在工業廢水處理方面主要作助凝劑或絮凝劑用，由於其分子鏈中含有一定量極性基因能吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架 橋形成大的絮凝物。 它能夠加速懸浮液中的粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液的澄清，促進過濾等效果，廣泛用於化學工業廢水、廢液的處理。一般污水前段處理（氣浮或沉澱）用無機絮凝劑（PAC）和有機高分子絮凝劑(PAM)配合使用，而在後段處理是污泥脱水，用有機高分子絮凝劑（陽離子聚丙烯酰胺）做污泥脱水藥劑使用，個別污水的污泥脱水也有選擇陰離子聚丙烯酰胺，這個要根據各廠實際情況做進一步的確定。

絮凝過程是目前國內外眾多水處理工藝中應用最廣泛、最普遍的單元操作之一，是廢水處理過程中不可缺少的關鍵環節。絮凝效果的好壞往往決定了後續流程的運行狀況、最終出水水質和費用，選擇何種絮凝劑，對於提高出水水質、降低制水成本有着最為重要的技術經濟價值。

工業廢水涉及行業眾多，污水的性質千變萬化，在聚丙烯酰胺的藥劑選擇方面我們要根據實際水質和工藝流程綜合考量，去做燒杯試驗確定。經檢測幾家化工廢水處理污泥脱水，有用到陽離子度特別高的甚至在50以上的，也有用到低陽離子聚丙烯酰胺，離子度只有20，看來污水的複雜性和工藝的複雜性越來越讓人難以用經驗來判斷選擇何種絮凝劑處理該行業污泥，只能具體問題具體分析-------------

（1）絮凝作用原理：PAM用於絮凝時，與被絮凝物種類表面性質，特別是動電位，粘度、濁度及懸浮液的PH值有關，顆粒表面的動電位，是顆粒阻聚的原因加入表面電荷相反的PAM，能使動電位降低而凝聚。

（2）吸附架橋：PAM分子鏈固定在不同的顆粒表面上，各顆粒之間形成聚合物的橋，使顆粒形成聚集體而沉降。

（3）表面吸附：PAM分子上的極性基團顆粒的各種吸附。

（4）增強作用：PAM分子鏈與分散相通過種種機械、物理、化學等作用，將分散相牽連在一起，形成網狀。

聚丙烯酰胺PAM作為一種多功能添加劑．在油田鑽井工藝中用於泥漿的增調劑、穩定劑和沉降絮凝制以改進泥漿的流變性；能改進懸浮顆粒的大小，提高懸浮力，加速原油的過濾、分離。作為土壤結構成型劑，使井壁表面抗衝擊性能提高，鑽井通過啓層時使不易分散的液漿獲得高效的分離效果。使部分水解均聚丙烯酰胺與甲醛、乙二醛等發生羥甲基化反應而生成側鏈含甲基的產物，在原油生產中可獲得滿意的效果。

在二次採油時將聚丙烯酰胺PAM注人鹽水中，可提高鹽水的噴射能力，從多孔的岩石表面有效地將原油萃取下來。在水～油乳液中加入聚丙烯酰胺PAM，可明顯地降低乳液的粘度。加入貯油池內，可降低油池表面的含水量，降低採用成本。在石油開採中，可增加註人水的粘度，避免擊穿油層，提高採油率。在第三次採油中用作增稠劑，增加驅油能力，提高油牀開採效果。在油田領域內，更新的陰、陽離子的聚丙烯酰胺PAM可用於保護注人的地下水從啓孔滲透並凝集回收原油，提高油井生產的經濟性，控制水分向油層摻人。此外．PAM還用於壓裂液添加劑、潤滑劑、降阻劑等。在油田化學中，聚丙烯酰胺PAM是多用途的添加劑，如鑽井液、洗井液、注水採油及提高採收率等都起着重要的作用。利用聚丙烯酰胺PAM線型大分子結構，在湍流狀態下很容易按流動方向取向成長線條狀，抑制湍流發展。PAM可作為降摩劑的理想材料，在原油的長距離管道輸送中，加入0.lmg/L(原油量) PAM聚丙烯酰胺，就能大大地降低原油輸送阻力，從而降低能耗。

沉澱是發生化學反應時生成了不溶於反應物所在溶液的物質。從字意上理解就是在重力作用下沉澱去除。污水中的懸浮物質，可以這是一種物理過程，簡便易行，效果良好，是污水處理的重要技術之一。

根據懸浮物質的性質、濃度及絮聚丙烯酰胺凝性能，沉澱可以分為：自然沉澱，絮凝沉澱，區域沉澱。域沉澱的懸浮顆泣濃度較高(5000mg/L以上)，顆粒的沉降受到周圍其它顆粒影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉澱池與污泥濃縮池中均有區域沉澱發生。廢水中懸浮固體濃度不高。二沉池污泥鬥中的聚丙烯酰胺濃縮過程以及在濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉澱。自由沉澱發生在水中懸浮固體濃度不高，沉澱過程懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨進行沉澱，顆粒的沉澱軌跡呈直線。整個沉澱過程中，顆粒的物理性質，如形狀，大小及比重等不發生變化。這種顆粒在沉砂池中的沉澱是自由沉澱。聚丙烯酰胺廢水中懸浮固體濃度不高，而且不具有凝聚的性能，在沉澱過程中，固體顆粒不改變形狀，也不互相粘合，各自獨立地完成沉澱過程。（沉砂池和初沉池的初期沉澱）壓縮沉澱發生在高濃度懸浮顆粒的沉降過程中，由於懸浮顆粒濃度很高，顆粒相互之間已擠集成團塊結構，互相接觸，互相支承，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥鬥中的濃縮過程以及在濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮聚丙烯酰胺沉澱。絮凝沉澱是顆粒物在水中作絮凝沉澱的過程。在水中投加混凝劑後，其中懸浮物的膠體及分散顆粒在分子力的相互作用下生成絮狀體且在沉降過程中它們互相碰撞凝聚，其尺寸和質量不斷變大，沉速不斷增加。懸浮物的去除率不但取決於沉澱速度，而且與沉澱深度有關。地面水中投加混凝劑後形成的礬花，生活污水中的有機懸浮物，活性污泥在沉澱過程中都會出現絮凝沉澱的現象。

1、顆粒狀聚丙烯酰胺絮凝劑不能直接投加到污水中。使用前必須先將它溶解於水，用其水溶液去處理污水。 　 2、溶解顆粒狀聚合物的水應該是乾淨（如自來水），不能是污水。常温的水即可，一般不需要加温。水温低於5℃時溶解很慢。水温提高溶解速度加快，但40℃以上會使聚合物加快降解，影響使用效果。一般自來水都適合於配製聚合物溶液。強酸、強鹼、高含鹽的水不適於用來配製。

3、聚合物溶液濃度的選擇，建議為0.1%—0.3%，即1升水中加1g—3g聚合物粉劑。