实验仪器：比色皿，UV-7504单光束紫外-可见光分光光度计，1000毫升量筒，玻璃棒等。
实验药品：聚丙烯酰胺（实验室自制），硅酸钙（CP，800目），硅藻土（CP， 500 目），高岭土（CP , 5000 目），蒸馏水。（注：15ym=800 目）
4.2水溶液聚合法产品的絮凝效果评价4.2.1CPAM的阳离子度对絮凝效果的影响表4-1不同阳离子度对透光率的影响 Table 4-1 Effect of different cationic degree on optical transmittanceCPAM阳离子度/%10min透光率(投料量5gL-1) /%10min透光率(投料量6gL-1) /%17.3250.556.322.9264.267.627.9166.174.033.9775.280.435.2979.486.5图4-1不同阳离子度对透光率的影响 Fig.4-1 Effect of different cationic degree on optical transmittance在若干个1000毫升量筒中分别加入500毫升的蒸馏水，称量2.5克硅酸钙粉末 加入其中，搅拌均匀，作为模拟废水。再加入不同阳离子度CPAM粉末样品作为絮凝剂，投料量分别为5g/L和6g/L，搅拌使其充分溶解后，静置10分钟后，取距离上 层液面液柱的一半处液体，用分光光度剂测定其透光率。CPAM粉末样品制备条件为： pH值为6，单体总浓度20wt%，温度50°C，单体摩尔比8: 2，引发剂0.08wt%，交 联剂用量 0.0005wt%，0.005wt%，0.01wt%，0.03wt%，0.05wt%。
由图4-1可以看到，在投料量一定的条件下，随着CPAM阳离子度的增大，被处 理的污水的透光率也在不断增大。这是因为阳离子高分子絮凝剂是通过电中和作用和 吸附架桥作用而发挥絮凝作用的，CPAM分子链上带有正电荷的基团，可以完全中和 硅酸钙颗粒表面的负电荷，正电荷越多，电中和作用越强，进而压缩颗粒表面双电层， 使粒子之间的间距缩短，引起颗粒脱稳，此时再进一步通过吸附架桥作用形成大的絮 体，因此阳离子度越高，电中和作用和吸附架桥作用越强，粒子形成大的絮体的速度 加快，絮凝效果就又快又好。但是阳离子度也不是越高越好，正电荷数量超过一定的 比例，粒子间的斥力就会增加，影响大絮体的形成，并且阳离子度越高，其生产成本 就越高，在生广实际应用中应综合考虑。
4.2.2CPAM的分子量对絮凝效果的影响在若干个1000毫升量筒中分别加入500毫升的蒸馏水，称量2.5克硅酸钙粉末 加入其中，搅拌均匀作为模拟硅酸钙废水。再加入CPAM粉末样品作为絮凝剂，投 料量分别为5g/L和6gL，搅拌使其充分溶解，静置10分钟后，取距离上层液面液柱 的一半处液体，用分光光度剂测定其透光率。CPAM粉末样品制备条件为：pH值为 6，单体总浓度20wt%，引发剂0.08wt%，单体摩尔比（丙烯酰胺：阳离子单体）8: 2，交联剂 0.0005wt%，温度 45°C，52°C，62°C，70°C，78C。
表4-2分子量大小对透光率的影响Table 4-2 Effect of different molecular weight on optical transmittanceCPAM的相对分子质量 /g ? mol-110min透光率(投料量5gL-1) /%10min透光率(投料量6gL-1) /%1.39X10752.560.41.88X10764.267.62.39 X10772.576.02.55 X10779.080.43.01 X10781.486.5由图4-2可知，在其它条件一定的情况下，随着CPAM相对分子质量的增大，被 处理的污水的透光率也在不断增大，可见在阳离子度一定条件下，絮凝性能与有机絮 凝剂的分子量成正比。这是因为高分子聚合物分子量太低时，吸附在悬浮颗粒表面的 絮凝剂分子不是产生架桥作用，而是在起分散稳定剂的作用，悬浮颗粒难以沉降；而 随着CPAM分子量的增大，吸附架桥作用增强，絮凝速度加快；但是当聚合物分子 量太高时，先期形成的絮体沉降速度太快，导致许多细小絮体来不及被吸附而残留在 上层液体中，导致透光率不高，而且分子量过高也要考虑到生产应用的成本问题。
图4-2分子量大小对透光率的影响 Fig.4-2 Effect of different molecular weight on optical transmittance4.2.3AmPAM的分子量对絮凝效果的影口向在若干个1000毫升量筒中分别加入500毫升的蒸馏水，称量2.5克娃酸钙粉末 加入其中，搅拌均匀作为模拟硅酸钙废水。再加入AmPAM粉末样品作为絮凝剂，投 料量分别为5g/L和6g/L,搅拌使其充分溶解后，静置10分钟后，取距离上层液面液 柱的一半处液体，用分光光度剂测定其透光率。AmPAM粉末样品制备条件为：温度 52°C，单体浓度20wt°%，pH值为4, 5, 6, 7, 8,引发剂0.05wt°%，单体摩尔比（阳 离子单体：丙烯酰胺：阴离子单体）1: 8: 1。
表4-3分子量大小对透光率的影响Table 4-3 Effect of different molecular weight on optical transmittanceAmPAM的相对分子质量 /g ? mol-110min透光率(投料量5gL-1) /%10min透光率(投料量6gL-1) /%7.36 X10677.077.41.82X10778.579.62.71 X10783.886.03.41 X10784.888.44.28 X10789.791.0.投料量5g/L ?投料量6g/L由图4-2可知，在其它条件一定的情况下，随着AmPAM相对分子量的增大，被 处理的污水的透光率也在不断增大。这与CPAM在分子量对絮凝性能的影响方面变 化趋势和作用原理基本相同，但是AmPAM分子链上分别带有正负电荷基因，作用比 较温和全面，能够将带不同电荷的粒子吸附絮凝。
AmPAM的相对分子质量（g/mol)
图4-3分子量大小对透光率的影响 Fig.4-3 Effect of different molecular weight on optical transmittance4.2.4PAM的投料量对絮凝效果的影响在若干个1000毫升量筒中分别加入500毫升的蒸馏水，称量2.5克娃酸钙粉末 加入其中，搅拌均匀作为模拟硅酸钙废水。再加入CPAM和AmPAM粉末样品作为 絮凝剂，投料量从5-10g.L-1变动，搅拌使其充分溶解后，静置10分钟后，取距离上 层液面液柱的一半处液体，用分光光度剂测定其透光率。
CPAM粉末样品合成条件：pH值为6，单体总浓度20wt%，交联剂0.0005wt%， 引发剂0.05wt%，单体摩尔比（丙烯酰胺：阳离子单体）8: 2,温度在52°C，聚合物 相对分子质量为4.25x107。
AmPAM粉末样品合成条件：引发剂0.05wt%，温度52C，单体浓度20wt%，单体摩尔比（阳离子单体：丙烯酰胺：阴离子单体）1: 8: 1，pH值为7,聚合物相对 分子质量为4.28x107。
由图4-4可知，在其它条件一定的情况下，随着PAM投加量的增大，被处理的 污水的透光率也在不断增大。这是因为絮凝剂量太少，电中和作用弱，量太多破坏了 电荷平衡，粒子间斥力增大，不利于絮体增大沉降。图中显示CPAM和AmPAM粉 末样品的作用规律相同。它们都是随着PAM投加量的增大，透光率在增大，但到一56789聚丙烯酰胺投加量（g/L)
1011定程度后，投加量再增大，透光率变化不大，并且高分子量的有机絮凝产品价格较贵。 可见在应用中PAM投加量也不是越多越好，综合性能与成本考虑，应该对于被处理 环境进行投加量的计算。
表4-4不同PAM投加量对透光率的影响Table 4-4 Effect of different PAM dosage on optical transmittance聚丙烯酰胺投加量 /g ? L-110min 透光率（CPAM)
/%10min 透光率（AmPAM)
/%579.083.8680.486.0787.590.4891.392.5992.193.11092.493.395?90?85?80?75?70 - 4图4-4不同PAM投加量对透光率的影响 Fig.4-4 Effect of different PAM dosage on optical transmittance4.2.5应用环境的pH值对絮凝效果的影响在若干个1000毫升量筒中分别加入500毫升的蒸馏水，称量2.5克娃酸钙粉末 加入其中，搅拌均匀并调节废水的pH值模拟硅酸钙废水，pH值在3-10之间变动。 再加入CPAM和AmPAM粉末样品作为絮凝剂，投料量分别为5g/L和6g/L，搅拌使 其充分分散后，静置10分钟后，取距离上层液面液柱的一半处液体，用分光光度剂 测定其透光率。
CPAM粉末样品合成条件：pH值为6，单体总浓度20wt°%，交联剂0.0005wt°%，引发剂0.05wt%，单体摩尔比（丙烯酰胺：阳离子单体）8: 2,温度在52°C。聚合物 相对分子质量为4.25x107。
AmPAM粉末样品合成条件：引发剂0.05wt%，温度52C，单体浓度20wt%，单体摩尔比（阳离子单体：丙烯酰胺：阴离子单体）1: 8: 1，pH值为7,聚合物相对 分子质量为4.28x107。
由图4-5可知，CPAM作用环境pH值6时，10分钟时透光率最大为91.2%，而 AmPAM应用环境pH值在7时，10分钟时透光率最大为92.0%。这是因为AmPAM聚合物链结中同时存在阴离子和阳离子基团；在酸性环境中呈现阳离子的性质，而在 碱性环境中呈现阴离子性质，而CPAM只存在有阳离子基团。
表4-5不同pH值对作用效杲的影响 Table 4-5 Effect of different pH value on optical transmittance聚丙烯酰胺应用环境的 pH值10min 透光率（CPAM)
/%10min 透光率（AmPAM)
/%361.860.5472.471.2586.085.5691.289.7790.592.0885.091.2980.488.51067.676.0图4-5不同pH值对作用效杲的影响 Fig.4-5 Effect of different pH value on optical transmittance4.3水分散聚合法产品的絮凝效果评价4.3.1水分散聚合法产品对硅酸钙废水絮凝效果在若干个1000毫升量筒中分别加入500毫升的蒸馏水、2.5克硅酸钙，搅拌均匀 作为模拟废水。再加入1〇ml/L (水分散体/废水）水分散体絮凝剂，搅拌后静置10分 钟后，取距离上层液面液柱的一半处液体，用分光光度剂测定其透光率。
表4-6不同聚合物作用效果的比较 Table 4-6 Comparison of different polymers on optical transmittance投料后取样测试时间 /min透光率（CPAM) /%透光率（AmPAM) /%透光率（空白对照组） /%124.328.811.2336.539.323.6547.449.035.4757.359.445.91061.264.155.21569.872.462.02077.680.270.22590.091.577.53094.095.981.0图4-6不同聚合物作用效杲的比较 Fig.4-6 Comparison of different polymers on optical transmittanceCPAM水分散体合成条件：pH值为7,温度50°C，引发剂用量0.05wt%，分散 稳定剂用量0.45g+g-1，硫酸铵浓度25%,单体摩尔比（阳离子单体：丙烯酰胺：阴离 子单体）为1: 8: 1，单体总浓度25wt°%，聚合物相对分子质量为2.87x107。
AmPAM水分散体合成条件：pH值为7,温度50°C，引发剂用量0.05wt%，单 体总浓度20wt%,分散稳定剂用量0.45g+g-1，硫酸铵浓度25%，单体摩尔比（丙烯酰 胺：阳离子单体）为8: 2,交联剂用量0.005wt%，聚合物相对分子质量为1.67X107。
图4-6表明，在其它条件一定的情况下，水分散体样品在发挥絮凝性能时，透光 率随着时间的增长而增大，被处理污水最终光率为94%以上，而同样时间内空白组自 然沉降的透光率达到81%。这是因为聚合物分子已经完全溶解于水分散体中，并以极 细小的球形粒子均匀分散于体系中，较大的比表面积使其在对污水中微粒具有较绝对 的吸附能力和优势，能够将微粒尽可能多的吸附，使硅酸钙废水透光率增大，絮凝效 果显着。
4.3.2水分散聚合法产品对硅藻土废水絮凝效果在若干个1000毫升量筒中分别加入500毫升的蒸馏水、2.5克硅藻土，搅拌均匀 作为模拟废水。再加入10ml/L (水分散体/废水）水分体絮凝剂，搅拌后静置10分钟 后，取距离上层液面液柱的一半处液体，用分光光度剂测定其透光率。
CPAM水分散体合成条件：pH值为7，温度50C，引发剂用量0.05wt%，分散 稳定剂用量0.45g+g-1，硫酸铵浓度25%，单体摩尔比（阳离子单体：丙烯酰胺：阴离 子单体）为1: 8: 1，单体总浓度25wt%，聚合物相对分子质量为2.87x107。
AmPAM水分散体合成条件：pH值为7，温度50C，引发剂用量0.05wt%，单 体总浓度20wt%，分散稳定剂用量0.45g+g-1，硫酸铵浓度25%，单体摩尔比（丙烯酰 胺：阳离子单体）为8： 2,交联剂用量0.005wt%，聚合物相对分子质量为1.67X107。
表4-7不同聚合物作用效果的比较 Table 4-7 Comparison of different polymers on optical transmittance投料后取样测试时间 /min透光率（CPAM) /%透光率（AmPAM) /%透光率（空白对照组） /%140.941.824.3358.660.330.3564.368.345.8770.575.258.31078.481.067.21585.388.173.42088.989.478.52589.691.481.23089.892.081.990?
35080?
70?
60?
50?
40?
30?
20?
10- -5图4-7不同聚合物作用效杲的比较 Fig.4-7 Comparison of different polymers on optical transmittance图4-7表明，在其它条件一定的情况下，水分散体样品在发挥絮凝性能时，透光 率随着时间的增长而增大，在0-15分钟之间时，透光率增大最快，达到88.1°%;在 15-30分钟之间时，透光率增长缓慢，曲线趋于平缓。30分钟时透光率达到92°%以上， 而同样时间内空白组自然沉降的透光率为81.9%，可见水分散体的絮凝性能极强，絮 凝速度和效果远好于自然沉降。这是因为聚合物分子以极细小的球形粒子均匀分散于 体系中，较大的比表面积使其在对污水中微粒具有较绝对的吸附能力和优势，更加能 够将微粒尽可能多的吸附，使硅藻土废水透光率增大，絮凝效果显着。
4.3.3水分散聚合法产品对高岭土废水絮凝效果表4-8不同聚合物作用效果的比较 Table 4-8 Comparison of different polymers on optical transmittance投料后取样测试时间 /min透光率（CPAM) /%透光率（AmPAM) /%透光率（空白对照组） /%127.526.618.1339.737.535.5550.249.046.7759.762.351.51071.375.257.51576.578.560.52082.485.468.02583.386.170.03085.087.571.7图4-8不同聚合物作用效果的比较 Fig.4-8 Comparison of different polymers on optical transmittance在若干个1000毫升量筒中分别加入500毫升的蒸馏水、2.5克高岭土，搅拌均匀 作为模拟废水。再加入10ml/L (水分散体/废水）水分体絮凝剂，搅拌后静置10分钟 后，取距离上层液面液柱的一半处液体，用分光光度剂测定其透光率。
CPAM水分散体合成条件：pH值为7,温度50°C，引发剂用量0.05wt%，分散 稳定剂用量0.45g+g-1，硫酸铵浓度25%,单体摩尔比（阳离子单体：丙烯酰胺：阴离 子单体）为1: 8: 1，单体总浓度25wt°%，聚合物相对分子质量为2.87x107。
AmPAM水分散体合成条件：pH值为7，温度50C，引发剂用量0.05wt%，单 体总浓度20wt%，分散稳定剂用量0.45g.g-1，硫酸铵浓度25%，单体摩尔比（丙烯酰 胺：阳离子单体）为8： 2,交联剂用量0.005wt%，聚合物相对分子质量为1.67X107。
图4-8表明，在其它条件一定的情况下，水分散体样品在发挥絮凝性能时，透光 率随着时间的增长而增大，在0-15分钟之间时，透光率增大最快，达到78.5%，但 是空白组的自然沉降速率也较快，与应用组相差不多；在15-30分钟之间时，透光率 增长缓慢，曲线趋于平缓，但空白组的透光率变化明显处于较低水平。30分钟时透 光率达到87.5%以上，而同样时间内空白组自然沉降的透光率为71.7%。
4.4两种聚合方法产品的絮凝效果比较4.4.1CPAM处理硅藻土废水效果比较在若干个1000毫升量筒中分别加入500毫升的蒸馏水，加入2.5克娃藻土搅拌 均匀作为模废水。再加入水溶液聚合法和水分散聚合法所制得的CPAM作为絮凝剂， 投加量粉体为6g/L，而水分散体投加量为30 g/L (经固含量换算得），搅拌使其充分 分散后，静置10分钟后，取距离上层液面液柱的一半处液体，用分光光度剂测定其 透光率。
表4-9不同聚合物作用效果的比较 Table 4-9 Comparison of different polymers on optical transmittance投料后取样测试时间 /min透光率（水溶液聚合 法制样品）/%透光率（水分散聚合 法制样品）/%透光率（空白对照组） /%149.154.924.3361.867.530.3572.476.745.8775.979.658.31078.583.867.21581.985.873.42083.288.478.52585.390.181.23090.293.981.9图4-9不同聚合物作用效杲的比较 Fig.4-9 Comparison of different polymers on optical transmittanceCPAM粉末样品合成条件：pH值为6,单体总浓度20wt%，温度70°C，弓丨发剂0.08wt%，单体摩尔比（丙烯酰胺：阳离子单体）8: 2，交联剂0.0005wt%，聚合物 相对分子质量为2.32x107。
CPAM水分散体合成条件：pH值为6，单体总浓度为22wt%，温度50C，单体 摩尔比（丙烯酰胺：阳离子单体）为8: 2,硫酸铵浓度20%，分散稳定剂用量0.45g+g-1， 交联剂0.005wt%，弓丨发剂用量0.01wt%。聚合物相对分子质量为2.32X107。
图4-9表明，在其它条件一定的情况下，实验组中透光率比空白组的透光率增长 极快，并且絮凝剂发挥作用时间短，10分钟时透光率已经达到了 83.8%和78.5%，远 远比空白组的67.2%要大的多。水分散样品于10分钟时达到83.8%，水溶液样品在 15分钟时达到81.9%；水分散样品于25分钟时达到90.1%，水溶液样品则在30分钟 时达到90.2%。
4.4.2AmPAM处理硅藻土废水效果比较表4-10不同聚合物作用效果的比较 Table 4-10 Comparison of different polymers on optical transmittance投料后取样测试时间 /min透光率（水溶液聚合 法制样品）/%透光率（水分散聚合 法制样品）/%透光率（空白对照组） /%153.260.824.3366.173.230.3580.885.245.8784.587.458.31084.889.767.21588.690.673.42090.191.478.52590.492.881.23090.593.481.9图4-10不同聚合物作用效杲的比较 Fig.4-10 Comparison of different polymers on optical transmittance在若干个1000毫升量筒中分别加入500毫升的蒸馏水，称量2.5克娃藻土（CP， 500目）粉末加入其中，搅拌均匀，作为模拟废水。再向其中加入适量的水溶液聚合 法和水分散聚合法所制得两性聚丙烯酰胺样品作为絮凝剂，投加量粉体为6g/L，而 水分散体投加量为6/20% g/L，搅拌使其充分分散后，静置10分钟后，取距离上层液 面液柱的一半处液体，用分光光度剂测定透光率。
AmPAM粉末样品合成条件：pH值为6，温度52°C，引发剂0.03wt%，单体摩 尔比（阳离子单体：丙烯酰胺：阴离子单体）1: 8: 1，单体浓度20wt%，聚合物相 对分子量为3.21^107。
AmPAM水分散体合成条件：pH值为6，单体总浓度20wt%，温度50C，单体 摩尔比（阳离子单体：丙烯酰胺：阴离子单体）为1: 8: 1，硫酸铵浓度25%，分散 稳定剂用量为0.45g+g-1，引发剂用量为0.05wt%，聚合物相对分子质量为3.27X107。
图4-10表明，实验组中透光率比空白组的透光率增长极快，并且絮凝剂发挥作 用时间短，5分钟时透光率已经达到了 80.8%和85.2%，远远比空白组的45.8%要大 的多。水分散样品于5分钟时达到85.2%，而水溶液样品则是在5分钟时达到80.8%; 水分散样品于15分钟时达到90.6%，而水溶液样品则是在15分钟时达到88.6%。这 是因为水溶液粉末样品需要先溶解在水中形成溶液，絮凝剂分子才能起作用，而水分 散体样品中絮凝剂分子已均匀分散于体系中，则可以直接作用。在实验自制聚丙烯酰 胺类絮凝剂中，水分散体产品的作用速度和作用效果要明显好于粉末状产品。
4.5本章小结在若干个1000毫升量筒中分别加入500毫升的蒸馏水，称量2.5克娃酸钙粉末\ 硅藻土\高岭土加入其中，搅拌均匀，作为模拟废水。再加入用实验室自制聚丙烯酰 胺样品作为絮凝剂，搅拌使其充分溶解后，静置10分钟后，取距离上层液面液柱的 一半处液体，用分光光度剂测定其透光率。
其中处理的模拟废水中由不同粒度大小的硅酸钙（CP，800目），硅藻土（CP， 500目），高岭土（CP，5000目）作为悬浮颗粒，实验中以透光率的大小来评价样品 絮凝性能优劣，所得结果如下：(1)在其它条件一定的情况下，随着阳离子聚丙烯酰胺的阳离子度的增大，被 处理的污水的透光率也在不断增大，絮凝效果也越来越好。
(2)在其它条件一定的情况下，随着聚丙烯酰胺的相对分子量的增大，被处理 的污水的透光率也在不断增大，絮凝效果也越来越好。
(3)在其它条件一定的情况下，随着聚丙烯酰胺投加量的增大，被处理的污水 的透光率也在不断增大，絮凝效果也越来越好。
(4)在其它条件一定的情况下，阳离子聚丙烯酰胺在作用环境的pH值在5-7时，可以达到很好的絮凝效果；而两性聚丙烯酰胺的最佳应用环境pH值在5-9。可 见，两性聚丙烯酰胺的应用范围要比阳离子聚丙烯酰胺相对要广。
(5)实验自制聚丙烯酰胺类絮凝剂其对三种模拟废水的絮凝效果明显，并且两 性聚合物的作用的效果要好于阳离子聚合物，并且在其它条件一定的情况下，实验证 明水分散体产品的作用快于粉末状产品。