聚丙烯酰胺阳离子改性法制备阳离子型聚丙烯酰胺,主要是通过Mannich反应或羟甲基反应进行,在主链上引入叔胺和伯胺基团.日本学者20世纪80年代在对聚丙烯酰胺的改性方面做了大量的研究.

    国内20世纪90年代才开始对聚丙烯酰胺的阳离子改性进行研究,主要通过甲醛、还原氯丙烷和聚丙烯酰胺链上的胺基发生Mannich反应,然后进行季铵化,引入的季铵基团也大多是比较短的脂肪链.

    阳离子絮凝剂的合成原理:聚丙烯酰胺中的酰胺基团是氮或胺的酰基衍生物,由于酰胺基团中氮原子的未共用电子对与羰基双链中的电子形成共轭体系,使氮原子的电子云密度降低,与之相连的氢原子变得活泼,较易质子化.

    因此PAM在一定条件下能与甲醛和二甲胺发生曼尼其反应,生成叔胺阳离子聚丙烯酰胺,再进一步与硫酸二甲脂反应,生成季胺型阳离子聚丙烯酰胺,通过Mannich反应合成N-氨甲基聚丙烯酰胺的阳离子絮凝剂,所得产品对污水具有较强的絮凝、助凝力.

    PAM在碱性条件下通过霍夫曼降解反应可得到阳离子型的聚乙烯亚胺,也可看作是丙烯酰胺和乙亚胺的共聚物.

    通过对聚丙烯酰胺进行改性,可以得到性能良好的阳离子絮凝剂,不仅有助于絮体的长大,用于污泥处理时,还有利于改善水质,与絮体的形成不仅有桥连作用,而且有包络作用,发生桥连和包络的高分子还能靠相互作用形成三维网状结构的大絮团,有助于沉降分离.但曼尼其反应产生的阳离子絮凝剂由于毒性问题,不能用于饮用水处理.