一、聚丙烯酰胺和明礬的基本性質

聚丙烯酰胺（PAM）聚丙烯酰胺是一種線型高分子聚合物，其化學結構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鹽。它在水中會發(fā)生水解反應，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，如在一些農(nóng)村的小型凈水設施中，通過明礬的水解來沉淀水中的雜質。

二、聚丙烯酰胺和明礬的反應

電荷相互作用：當聚丙烯酰胺和明礬混合時，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（如陰離子型聚丙烯酰胺的羧基）帶有負電荷。

這種正負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)生氫氧化鋁膠體進行電荷中和。兩者結合時，產(chǎn)生協(xié)同效應。

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的工業(yè)廢水時，這種協(xié)同作用可以顯著提高絮凝效果，加快雜質的沉降速度。

三、應用領域

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，部分氫氧化鋁膠體還對重金屬離子有一定的吸附作用，進一步凈化廢水。

生活污水處理生活污水中包含食物殘渣、糞便、油脂等多種雜質，會形成復雜的懸浮體系。使用聚丙烯酰胺和明礬可以有效地去除這些雜質。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格，以確保符合飲用水衛(wèi)生標準。

四、使用注意事項

配比和用量明礬的用量一般根據(jù)水質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)實際的水質分析和實驗來優(yōu)化，因為不同的水質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性質有重要影響。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，更要嚴格控制殘留量，必要時需要進行后續(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。