70年代以来，阳离子型絮凝剂的研制开发出 现了明显的增长趋势，日本、美国、英国、法国等国 目前在废水处理中都大量使用了阳离子型絮凝 剂，尤其是近几年，日、美等国阳离子型絮凝剂已 占合成絮凝剂总量的60%，且每年仍以10%以上 的速度增长[1_2]。这是因为现代化工业的发展和 现代化生活水平的提高使排水中有机物质含量大 大提高。对于这些含有机物或胶体的水体系，由 于其微粒表面带负电荷，致使非离子型或阴离子 型髙分子絮凝剂用于这类废水处理不能获得满意 的处理效果，而使用阳离子高分子絮凝剂时，它可 以与水中微粒起电荷中和及吸附架桥作用，从而 使体系中的微粒脱稳、絮凝而有助于沉降和过滤 脱水，产生极好的絮凝净化作用。因此，阳离子型 絮凝剂的研究和使用最受关注。

国外在已开发应用的阳离子型絮凝剂中，阳 离子型聚丙烯酰胺（CPAM)絮凝剂占重要的地位。 我国水处理剂总量的3/4是絮凝剂，其中聚丙烯 酰胺(PAM)占絮凝剂的一半。因此，聚丙烯酰 胺阳离子化是我国发展阳离子型絮凝剂的重要方 向〔2〕。

1阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的制备

据报道，有含硫、磷、氮的阳离子高分子絮凝 剂，但有实际应用价值的几乎是含氮阳离子絮凝 剂。含氮阳离子絮凝剂可分为含一、二、三价氮原 子的质子化絮凝剂和含四价氮（季铵)基团的絮凝 剂两大类。它们的区别在于阳离子性是否与废水 中的PH值有关：含质子化氮的絮凝剂应用时应 考虑废水中的pH值对其影响；而含四价氮基团 的絮凝剂与废水中的pH值无关。

阳离子型PAM絮凝剂在非离子型PAM均聚 物(或PAM共聚物）中加阳离子化试剂，也可以由 阳离子型单体与AM共聚制得。其制备方法概括 起来可分为三大类。

1.1非离子型聚丙烯酰胺的阳离子改性

阳离子型聚丙烯酰胺合成通常是通过羟甲基 或曼尼期（Mannich)反应在聚丙烯酰胺上引人胺 类分子，分叔胺型和季铵型阳离子型聚丙烯酰胺。 早在1956年Schiler等就用甲醛和二甲胺与PAM 反应，研制出叔胺型改性PAM;日本专利用次氯 酸钠和PAM进行曼尼期反应，然后再与二胺试剂 反应，也制得叔胺型改性PAM;Pett〇n R.A.等利用 羟甲基二甲胺和硫酸二甲酯与PAM反应，阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的开发与应用，研制出 季铵盐型改性PAM。我国也进行了这方面的研 究，如臧庆达等W用甲醛和双氰胺与PAM反应研 制出脲盐酸型改性PAM,并用于处理染料废水； 李卓美W用二氰二胺对聚丙烯酰胺进行改性，获 得了一种新型阳离子型聚丙烯酰胺（PAMMG)，它 对印染废水中的活性艳红X-33有良好的脱色絮凝作用，其净化效果可达99%;杨旭W等用甲 醛和二甲胺在一定条件下与聚丙烯酰胺反应，生 成叔胺型阳离子聚丙烯酰胺，然后再进一步与硫 酸二甲酯反应，生成季铵型阳离子型聚丙烯酰胺. (SW-101)，但用此方法制备的阳离子型聚丙烯 酰胺有毒性。

1.2丙烯酰胺单体与阳离子单体共聚合

丙烯酰胺与乙烯类阳离子单体共聚合可得到 阳离子型聚丙烯酰胺。较常见的阳离子单体是季 铵或叔胺化的胺基酯或烷胺基酰胺。

丙烯酰胺（AM)和二甲基二烯丙基氯化铵 (DMDAAC)共聚合制得的季铵化阳离子高分子絮 凝剂是季铵化阳离子型聚丙烯酰胺中最重要的一 种。因为DMDAAC均聚物（PDADMA)及其共聚物 具有正电荷密度高、水溶性好、相对分子质量易于 控制、髙效无毒、造价低廉等优点。因此，广泛应 用于污水处理、生活用水处理等方面[~。如吴全 才[83用反相乳液聚合法制备的AM/DMDAAC阳 离子絮凝剂处理辽阳化工废水、辽阳织染废水和 辽阳造纸废水，处理后的废水已达到回用水的要 求，污泥脱水的沉降速度优于日本水溶液聚合的 高分子阳离子絮凝剂。肖遥等[9)用水溶液聚合法 制备的AM/DMDAAC阳离子絮凝剂处理江汉石 油化工厂隔油后的污水、采油污水、钻井污水，结 果表明，其使用效果比使用阳离子絮凝剂80A- 51、M- PAM 好。

王雅琼等[1°]用丙烯酰胺（AM)和甲基丙烯酸 胺基乙酯(DM)共聚合制得的阳离子高分子絮凝 剂，并对造纸厂中段白水进行了絮凝沉降试验。 试验表明，其最佳用量、沉降速度、絮凝后的透光 率随聚合物的相对分子质量、投加量及水体系pH 值等因素的改变而改变，相对分子质量增大可增 加吸附架桥作用，使微粒增大而有利于絮凝沉降。 该阳离子絮凝剂在酸性条件下的絮凝效果比在碱 性条件下好。

1.3天然高分子-丙烯酰胺接枝共聚阳离子化

天然髙分子物质具有相对分子质量分布广、 活性基团多、结构多样化等特点，且其来源广、价 廉、可再生、无毒，所以这类絮凝剂的开发潜力较 大。改性阳离子淀粉衍生物、木质素衍生物、甲壳 素衍生物等，尤其是近几年来淀粉-聚丙烯酰胺 接枝共聚物的研究日益引起人们的关注，并取得

一定的进展[11]。阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的开发与应用，它与均聚丙烯酰胺相比，具有絮 凝能力强、分子链稳定性好、适应范围广、阳离子 化反应更容易进行等特点。藩松汉等[12]用木薯 淀粉为原料，采用两步法合成的阳离子接枝型淀 粉聚丙烯酰胺絮凝剂对洗煤废水进行处理，对洗 煤废水的絮凝沉降速度和上层清液的透过率都比 均聚丙烯酰胺好。赵彦生等U3]采用一步法合成 的阳离子接枝型淀粉聚丙烯酰胺絮凝剂对山西毛 纺厂印染废水进行处理，对印染废水的絮凝沉降 速度和上层清液的透过率都比非离子型聚丙烯酰 胺和阳离子型聚丙烯酰胺好。杨通在等[14]合成 的阳离子接枝型淀粉秦丙烯酰胺絮凝剂对印染、 酿酒、屠宰和印刷电路板等行业轻工废水处理，具 有投量少、产污泥量少、处理效率高等特点。李琼 等[15)合成的阳离子接枝型淀粉聚丙烯酰胺絮凝 剂对广州某表面活性剂厂的生产废水处理，具有 产生的絮凝体沉降速度快、适用的pH值范围宽、 化学需氧量（COD)去除率高等特点。

2阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝作用机理

阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂分子链中既含阳 离子链节，又含柔性好的丙烯酰胺链节。当阳离 子型聚丙烯酰胺絮凝剂处理含胶体颗粒带正电荷 的废水时，吸附在胶体表面上的是柔性好的丙烯 酰胺链节。丙烯酰胺链节不是全部都与胶体表面 接触，而是很多链节伸展到悬浮液的液相中。被 吸附在胶体表面上的高分子链节段为链串，伸展 到液相中的髙分子链节称为链环，高分子的尾端 称为链端，伸展到溶液中的链环和链端形成胶体 颗粒间的桥。由于一个髙分子链有很多个链串与 颗粒间的桥，当高分子链中吸附的胶体颗粒多时， 使胶体絮凝而发生沉降，即“架桥作用”。当阳离 子型聚丙烯酰胺絮凝剂处理含胶体颗粒带负电荷 的废水时，阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂中的阳离 子与废水中的带阴离子的胶体颗粒进行电荷中和 作用，降低（电位，压缩扩散层。当《电位降低到 接近零时，胶体粒子被凝聚。同时，阳离子型聚丙 烯酰胺的长链产生架桥效应，使胶体絮凝。其他 悬浮的颗粒也被吸附、包卷和捕集，并相互集结形 成大的絮体，即“中和与架桥作用”。其沉降性好， 脱色力强[16~18]。由于废水中的有机物或胶体的 微粒表面带负电荷，因此，阳离子型聚丙烯酰胺絮

凝剂处理效果好。

由于废水水质变化十分复杂，组成千差万别， 电荷性各不相同，处理效果也不尽相同。因此，实 际应用中应先了解废水水质，然后在此基础上选 择合适的阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的开发与应用，发挥絮凝 剂的电荷中和作用与吸附架桥作用。其处理废水 的效果与其相对分子质量、阳离子度、加人量、搅 拌时间等因素有关[1°，19,2〜。

3阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的发展趋势

絮凝剂作为精细化工产品中的一个重要门 类，国内外都在开发价廉、无(或低）毒、无污染、一 剂多效的产品上下功夫。在探索絮凝机理的基础 上，开发新型高效多功能的髙分子絮凝剂及兼具 絮凝、缓蚀、杀菌等多种功能的合成髙分子水处理 剂，如季铵盐型阳离子絮凝剂等一剂多效的水处 理剂。此外，还要充分利用淀粉、木质素及虾、蟹 壳等天然高分子资源丰富的优势，开发出更多高 效、无毒、价廉的天然高分子改性阳离子型絮凝 剂〔3〕。

国外已开发出多种兼具絮凝、缓蚀、阻垢、杀 菌等多功能的水处理剂，其中开发多功能阳离子 型聚丙烯酰胺絮凝剂是其发展方向之一。如Gan 等[21]合成了季铵盐类丙烯酰胺-天然高分子壳 聚糖及絮凝剂，它们对造纸黑液中木质素（色度和 总有机碳）的去除效果分别达到90%和70%。国 内对絮凝、缓蚀等多功能水处理剂研究始于80年 代中期。华南理工大学对阳离子型丙烯酰胺-天 然高分子絮凝剂进行了系统研究研制了 一系列油田污水净化处理用具有絮凝-缓蚀功能 的水处理剂。另外，近年来国内进行了季铵盐型 聚丙烯酰胺共聚物合成方法的探索[8,2«。

目前，我国阳离子高分子絮凝剂品种单一，除 了聚丙烯酰胺的曼尼期反应产生的阳离子絮凝剂 外，能真正工业化并具有工业潜力的水溶性阳离 子髙分子絮凝剂几乎没有。阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的开发与应用，而曼尼期反应产生的 阳离子絮凝剂由于毒性问题，不能用于水处理。 因此，我国应致力开发无（或低）毒的丙烯酰胺与 阳离子化单体共聚合物絮凝剂、天然高分子-丙 烯酰胺接枝共聚合阳离子化的聚合物絮凝剂；开 发具有多功能的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，使其 不仅具有絮凝功能，而且还具有其他水质处理能 力，以满足复杂水质情况下多种水质要求的需要， 使其在水处理中得到更广泛的应用。