一、聚丙烯酰胺和明礬的基本性質(zhì)

聚丙烯酰胺（PAM）聚丙烯酰胺是一種線型高分子聚合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有大量的酰胺基（-CONH?）。根據(jù)其離子特性，可分為非離子型、陰離子型和陽離子型。

它具有良好的水溶性，在水中能形成具有一定黏度的溶液。其分子鏈長且具有柔韌性，這使得它在水溶液中可以通過吸附架橋作用，將水中的懸浮顆粒連接在一起，從而起到絮凝作用。

例如，在污水處理中，聚丙烯酰胺可以使污水中的泥沙、有機(jī)物等懸浮顆粒聚集，便于后續(xù)的沉淀或過濾處理。

明礬（十二水合硫酸鋁鉀）

明礬是一種硫酸鉀和硫酸鋁的復(fù)鹽。它在水中會發(fā)生水解反應(yīng)，其水解過程主要涉及鋁離子（）的水解。

鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體：。氫氧化鋁膠體帶有正電荷，能與水中帶負(fù)電荷的膠體顆?；驊腋☆w粒發(fā)生電荷中和作用，使這些顆粒失去穩(wěn)定性。

在傳統(tǒng)的凈水過程中，明礬常被用于初步凈化水質(zhì)，如在一些農(nóng)村的小型凈水設(shè)施中，通過明礬的水解來沉淀水中的雜質(zhì)。

二、聚丙烯酰胺和明礬的反應(yīng)

電荷相互作用：當(dāng)聚丙烯酰胺和明礬混合時(shí)，明礬水解產(chǎn)生的氫氧化鋁膠體帶有正電荷，而聚丙烯酰胺分子鏈上的某些官能團(tuán)（如陰離子型聚丙烯酰胺的羧基）帶有負(fù)電荷。

這種正負(fù)電荷的相互吸引使得聚丙烯酰胺分子鏈和氫氧化鋁膠體之間產(chǎn)生靜電相互作用。它們相互靠近并結(jié)合，改變了聚丙烯酰胺分子鏈在溶液中的分布狀態(tài)。

協(xié)同絮凝作用聚丙烯酰胺主要通過吸附架橋作用使懸浮顆粒聚集，明礬主要通過產(chǎn)生氫氧化鋁膠體進(jìn)行電荷中和。兩者結(jié)合時(shí)，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。

明礬先使水中的懸浮顆粒脫穩(wěn)，聚丙烯酰胺隨后利用其分子鏈將這些脫穩(wěn)的顆粒連接起來，形成更大、更緊密的絮體。例如，在處理含有大量膠體雜質(zhì)的工業(yè)廢水時(shí)，這種協(xié)同作用可以顯著提高絮凝效果，加快雜質(zhì)的沉降速度。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

污水處理工業(yè)廢水處理在印染廢水處理中，廢水中含有大量的染料分子和助劑形成的膠體，這些膠體顆粒帶有負(fù)電荷，很難自然沉降。先加入明礬，鋁離子水解產(chǎn)生的氫氧化鋁膠體中和膠體顆粒的電荷，使其脫穩(wěn)。然后加入聚丙烯酰胺，通過吸附架橋作用將脫穩(wěn)的顆粒聚集在一起，形成大的絮體，便于沉淀或過濾，有效降低廢水的色度和懸浮物含量。

對于電鍍廢水，其中含有重金屬離子和各種懸浮物。聚丙烯酰胺和明礬的組合可以先去除懸浮物，同時(shí)，部分氫氧化鋁膠體還對重金屬離子有一定的吸附作用，進(jìn)一步凈化廢水。

生活污水處理生活污水中包含食物殘?jiān)?、糞便、油脂等多種雜質(zhì)，會形成復(fù)雜的懸浮體系。使用聚丙烯酰胺和明礬可以有效地去除這些雜質(zhì)。明礬使污水中的膠體顆粒脫穩(wěn)，聚丙烯酰胺將顆粒聚集，經(jīng)過沉淀和過濾后，污水得到凈化。

飲用水處理（小型設(shè)施）在一些小型的飲用水處理系統(tǒng)，如農(nóng)村的簡易凈水站或野外的應(yīng)急凈水裝置中，聚丙烯酰胺和明礬可用于凈化水源。它們可以去除水中的懸浮顆粒、藻類和部分微生物，提高飲用水的清澈度和安全性。不過，在飲用水處理中，對藥劑的使用量和殘留量控制較為嚴(yán)格，以確保符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

四、使用注意事項(xiàng)

配比和用量明礬的用量一般根據(jù)水質(zhì)的渾濁程度和膠體含量來確定。在污水處理中，明礬的投加量可以在 10 - 100mg/L 左右。聚丙烯酰胺的用量相對較少，一般在 0.1 - 1mg/L 左右。不過，這些用量需要根據(jù)實(shí)際的水質(zhì)分析和實(shí)驗(yàn)來優(yōu)化，因?yàn)椴煌乃|(zhì)對藥劑的敏感度不同。

添加順序一般先加入明礬，讓其在水中充分水解產(chǎn)生氫氧化鋁膠體，使懸浮顆粒脫穩(wěn)。然后再加入聚丙烯酰胺，這樣可以更好地發(fā)揮兩者的協(xié)同絮凝作用。如果順序顛倒，會影響絮凝效果。

pH 值影響溶液的 pH 值對明礬的水解程度和聚丙烯酰胺的化學(xué)性質(zhì)有重要影響。在酸性條件下，明礬的水解受到一定抑制；在堿性條件下，會生成偏鋁酸鹽，影響氫氧化鋁膠體的生成。對于聚丙烯酰胺，pH 值會影響其分子鏈上官能團(tuán)的電離程度，從而影響與明礬的相互作用。一般在 pH 值為 6 - 8 的范圍內(nèi)，兩者的協(xié)同絮凝效果較好。

殘留和后續(xù)處理在使用聚丙烯酰胺和明礬處理后的水中，會有少量的藥劑殘留。對于污水處理后的排放水，需要考慮這些殘留藥劑對環(huán)境的影響。在飲用水處理中，更要嚴(yán)格控制殘留量，必要時(shí)需要進(jìn)行后續(xù)的處理，如活性炭吸附等，以去除殘留的藥劑，確保飲用水的安全。