簡述了影響聚丙烯酰胺及其衍生物（PAM）絮凝能力的因素、PAM在水處理中的使用方式以及它們的助凝效果，介紹了PAM在我國原水、城鎮生活污水、放射性廢水、重金屬廢水以及其它工業廢水處理中的試驗研究和應用情況，展望了PAM在水處理領域的應用前景。
自從1962年在上海建成我國首套聚丙烯酰胺生產裝置以來，國內聚丙烯酰胺及其衍生物（以下均簡稱為PAM）的生產與應用研究發展相當迅速，到現在商品PAM已經形成了多個大類、數十個品種，總產量已達世界總產量的45%以上，其應用領域也從起初的采油、水處理、造紙、采礦和冶金不斷擴展，逐漸延伸到了地質、化工、紡織、醫藥、農業以及環保等領域。而在水處理領域中，隨著對環保的日益重視以及受水資源短缺的影響，而對原水、城市污水以及各種工業廢水處理力度的不斷加大，加之PAM在處理水時表現出的良好性能，PAM越來越被重視，顯示出越來越廣闊的應用前景。
1、PAM在水處理中的特點
1.1 PAM的種類與絮凝能力
聚丙烯酰胺及其衍生物可以按照所帶電荷的情況分成非離子型、陰離子型、陽離子型和兩性型四大類。生成聚丙烯酰胺衍生物的途徑多，可與丙烯酰胺（AM）或PAM反應的物質也很多，導致聚丙烯酰胺的衍生物有很多，即使是屬于同一類型的不同PAM之間的性質也有較大差異。因此PAM絮凝處理水的能力與其種類之間并沒有嚴格的對應關系，每一種PAM都對某些類型的水有比較好的處理效果。
綜合已經報道的實驗研究結果和實際應用情況來看，影響PAM絮凝能力的因素有：水溫、pH等操作條件，PAM的相對分子質量、離子化度、陰離子度與陽離子度的比例、所含活性基團的種類，與PAM共用的凝聚劑/助凝劑的性質等。水樣中待處理組分的含量高低有時也影響到水處理效果。對于一種給定的水樣分別使用不同的PAM進行處理，很多時候可以取得同等水平的處理效果。
1.2 PAM在水處理中的使用方式
盡管PAM本身對很多類型的水也具有良好的處理效果，但是其價格比其它常用的水處理劑的價格高得多，這在很大程度上限制了它的單獨使用。所以PAM在水處理中主要的使用方式是：以其它水處理劑（通常是無機高分子水處理劑）作為混凝劑（凝聚劑）、PAM作為絮凝劑（助凝劑）共同使用，這種方式不但實驗研究很多，而且在多家企業、水處理廠/站取得了實際應用。作助凝劑的PAM有時與凝聚劑復配使用，但更多的時候是先加凝聚劑、后加PAM。
單獨使用PAM以及使用PAM為凝聚劑、其它物質作助凝劑的方式都很少見，前者主要用在通過沉淀、吸附或者納濾除去水中某些離子的場合，但目前還未見實際應用；后者只有個別實驗研究的案例。
1.3 PAM的助凝效果
對比同一水樣在沒有PAM助凝以及有PAM助凝兩種情況下的絮凝處理效果，差別是非常明顯的。作為助凝劑的PAM的用量一般只需凝聚劑的幾十分之一到幾百分之一，但可以大大減少與之共同使用的凝聚劑的用量，提高濁度、色度和COD的除去率，使產生的絮體顆粒大而緊密、沉降速度快，污泥少、易于分離；或者產生的絮體片大，易于上浮分離。這樣節約了處理成本，加快了處理速度，提高了處理能力，并便于后續處理。
2、PAM在水處理中的應用
2.1 在原水處理中的應用
原水處理的絮凝沉淀階段就是要除去藻類、懸浮物、膠體顆粒以及部分有機污染物，也即是除濁、除COD、除氮磷等。國內絮凝處理原水時采用的主要是鋁鹽和鐵鹽，輔以其它助劑。實驗表明PAM對于水中的膠體及固體小顆粒有良好的凝聚作用，但如果單獨使用PAM處理成本會很高，而且效果不一定比傳統的無機絮凝劑好。所以在原水絮凝處理中通常是將PAM作為助凝劑與其它無機或有機凝聚劑一起使用，根據不同的水質，使用不同的PAM。
PAM可以在加入凝聚劑形成絮體后適當的時點再加入，如20世紀80年代黃石發電廠在使用長江水制備機組的補給水時采用的就是這樣的方式，周志偉等也采用這種方式研究了PAC與PAM聯合處理低溫、低濁及低堿度水的效果。有些情況下將PAM與凝聚劑復配使用效果很好。
王猛等以AM和坡縷石為原料通過聚合反應合成了一種PAM，用其單獨絮凝處理模擬原水，發現除濁與脫色效果優于未經坡縷石改性的PAM，出水符合要求。目前我國部分水廠在按高濁度流程運行處理原水時，都投加了PAM作為助凝劑。
2.2 在生活污水處理中的應用
城鎮生活污水以及受城鎮生活污水污染嚴重的城鎮區域河水中的主要污染物是有機物，此外還含有無機鹽、病原菌等，其特點是濁度、COD、總氮（TN）、總磷（TP）較高，有臭味。在絮凝處理這些污水時，PAM作為助凝劑與聚合鋁鹽、聚合鐵鹽、聚合鐵鋁復合鹽等配合使用可以增強除濁、除COD、除TP以及脫色的效果。
汪輝等使用液態聚合氯化鋁鐵為混凝劑、PAM為助凝劑，對城市生活污水處理廠的沉砂池出水進行絮凝處理，TP除去率由75.61%提高到90.12%。
李樹金等使用聚合氯化鋁鐵為混凝劑、PAM為助凝劑，對模擬的典型城鎮污染河水進行氣動絮凝，取得了良好處理效果。
也有單獨使用改性PAM的成功案例，馬喜君等利用熱改性凹土與AM原位聚合制得了凹土復合PAM絮凝劑，用其處理受污染的城鎮河水，結果除COD45.6%，除濁66.3%。
2.3 在放射廢水處理中的應用
我國放射性廢水主要屬于中、低放射性廢水，可以根據實際情況的不同而采用絮凝沉淀法、吸附法、離子交換法或膜分離技術進行處理。我國早在20世紀80年代初就在處理放射廢水中用到了PAM，近段又有一些研究報道。
在沉淀處理工藝中，可以使用PAM作為助凝劑。例如用沉淀法處理獨居石濕法冶煉生產廢水，首先在pH=7-9的條件下沉淀掉絕大部分UO22+、Th4+，然后在SO42-存在下用BaCl2溶液使Ra2+與Ba2+生成共晶沉淀，后加入部分水解的PAM絮凝。
也有用PAM作凝聚劑、其它成分作助凝劑的實踐，楊愛麗等處理核工業生產車間排放的含钚低放射性廢水時，采用陽離子型PAM為凝聚劑、MgCl2為助凝劑，钚的較佳除去率可達95%以上，出水中钚的放射性濃度低于國家標準，COD同時被除去92%以上。
在用納濾法處理放射廢水時，PAM可以用作被截留離子的配位劑。例如單征等采用納濾法處理模擬60Co放射性廢水，使用PAM作為配位劑，對Co2+的較高截留率高達98.06%。
2.4 在重金屬廢水處理中的應用
在使用PAM處理重金屬廢水中，PAM作為助凝劑是研究與實際應用較廣泛的。金川有色金屬公司在治理其含鎳廢水時，采用聚合硫酸鐵-次氯酸鈉-PAM法，將含鎳廢水治理與廢氯氣治理有機結合，既有效地治理了廢水廢氣，又收到了良好的經濟效益。
周芬等以CaCl2及PAC為沉淀劑，PAM為助凝劑，采用化學-混凝沉淀法實驗處理某鋁材電鍍工業園的混合廢水，處理后出水中氟以及多種重金屬含量均能達標。
王文俠在中和沉淀法的基礎上，使用自制的金屬整合劑M及PAM處理某催化劑生產過程中產生的同時含銅、鎳的廢水，進行了小試和工業化穩定性試驗，出水中銅、鎳含量達標，新工藝已經實際應用。
單獨使用PAM作為沉淀劑或吸附劑處理重金屬廢水目前僅有少數實驗研究報道。
羅道成等合成了聚季銨鹽聚丙烯酰胺（PQAAM）吸附劑，用其吸附處理某電鍍廠電鍍廢水中的Cr（Ⅵ），出水中Cr（Ⅵ）的含量明顯低于國家標準；該吸附劑在吸附后容易洗脫、再生，仍保持較高的吸附能力。
杜秀娟等制得了聚丙烯酰胺-鈉基復合膨潤土樹脂（吸附劑），該樹脂對Pb2+吸附容量高，吸附后脫附和再生操作簡便，再生后的樹脂保有較高的吸附容量。
2.5 在其它工業廢水處理中的應用
其它工業廢水種類繁多，性質差別很大，需要根據廢水的不同性質采用不同的處理方法，在不同的廢水處理中PAM既可以分別作為助凝劑，也可以單獨用作凝聚劑、浮選劑或消泡劑等。
對于輕污染廢水（如礦井水、轉爐除塵水、鍋爐沖渣水以及某些工業廢水的二級出水），只需使用PAM作為助凝劑或單獨使用PAM作為絮凝劑處理就有良好的效果，出水可回用或外排。
孟海玲等使用陽離子型PAM作助凝劑，配合液體型PAC絮凝處理某煤礦富含高嶺土的礦井水，有效地降低了礦井水的濁度和懸浮物含量。
辛璐等用PAM作助凝劑，配合PAC絮凝處理玉米深加工廢水的二級出水，使出水的TP、COD等大幅下降，出水水質符合要求。
在用絮凝法處理污染性較重的廢水（如印染廢水、含油廢水、選礦廢水、造紙廢水）時，一般使用無機高分子絮凝劑作凝聚劑、PAM作為助凝劑，處理后的出水再進行進一步處理、回用或者排放。
孫偉等采用PFS為絮凝劑、PAM為助凝劑處理高濃度黃藥生產廢水，COD去除率達到84%，黃藥去除率100%。
趙豐等制備了一種陽離子型PAM-JXCAS，對渤海某油田含油污水絮凝處理，效果遠遠優于國內外同類產品。
張秀麗等用PAC為混凝劑，陰離子型PAM為助凝劑，絮凝處理造紙廢水，有效地降低了COD，為廢水后續處理創造了良好基礎。
蔡莉等制了一種改性PAM-亞氨基二乙酸接枝聚丙烯酰胺凝膠，它不溶于水，對水中氟離子具有高度吸附選擇性，且吸附能力強，有望應用于含氟水的實際處理。
3、前景展望
PAM在我國水處理領域中的應用仍處于蓬勃發展時期，預計更多的新品種、相對分子質量更高的PAM將會被研制出來并投入使用，用量會有較大幅度的上升。今后在水處理領域應用PAM時，應該也一定會注意以下兩個方面：
（1）防止片面追求使用PAM、高相對分子質量的PAM以及新型PAM，在是否使用PAM以及使用何種PAM的選擇上，綜合考慮處理效果、處理成本以及后續污泥處理等問題，使處理方案較優化。
（2）貫徹綠色、環保原則，確保在使用PAM特別是新型PAM時不會引起新的污染和危害。雖然純PAM是無毒無害的，但不能保證其每一種衍生物也是無毒無害的，因此要對PAM實現規范使用，尤其是對新品種要進行深入的毒性研究。
