摘要： 本文旨在研究阳离子聚丙烯酰胺在山东省制药废水处理中的絮凝效果。通过对不同类型制药废水的实验分析，探讨了其投加量、pH 值、搅拌条件等因素对絮凝效果的影响，并结合实际案例评估了该絮凝剂在提高水质、降低污染物指标方面的作用，为山东省制药行业废水处理提供了技术参考和优化方向。

一、引言

山东省作为我国医药产业的重要集聚地，制药企业众多，在药品生产过程中会产生大量成分复杂、毒性强、难降解的废水。这些废水若未经有效处理直接排放，将对环境造成严重污染，威胁生态系统平衡和居民健康。阳离子聚丙烯酰胺作为一种高效的絮凝剂，在水处理领域应用广泛，其在制药废水处理中的潜在价值亟待深入挖掘和优化利用。

二、制药废水特性与阳离子聚丙烯酰胺作用原理

（一）制药废水特性

山东省制药废水来源广泛，包括化学合成制药、生物制药、中药制药等各类生产工艺排水。其特点表现为：一是成分复杂，含有多种药物中间体、残留抗生素、有机溶剂、生物代谢产物等；二是有机物浓度高，化学需氧量（COD）通常可达数千甚至上万毫克/升；三是色度深，部分废水带有浓郁药味和颜色；四是水质波动大，受生产批次、工艺调整等因素影响显著；五是含盐量较高，影响微生物活性和常规处理工艺效率。

（二）阳离子聚丙烯酰胺作用原理

阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）是一种线型高分子聚合物，分子链上带有大量阳离子活性基团。在水中，CPAM 能够电离出阳离子，与制药废水中带负电的胶体颗粒、悬浮物等通过电荷中和作用，降低颗粒表面电位，使颗粒间斥力减小，从而发生凝聚。同时，CPAM 凭借其长链结构，在颗粒间起到吸附架桥作用，将众多微小颗粒聚集成较大絮体，加速沉降，实现水与固体杂质的分离，提高废水的澄清度，降低浊度和悬浮物含量，为后续深度处理创造良好条件。

三、实验材料与方法

（一）实验水样

采集山东省内多家典型制药企业的废水，涵盖抗生素类、心脑血管类药物、中成药制剂等不同生产类型，混合均匀后作为实验用水，其水质主要指标为：pH 6.5 - 8.0，COD 5000 - 12000 mg/L，悬浮物（SS）300 - 800 mg/L，色度 200 - 600 倍。

（二）实验药剂

选用不同分子量（800 万、1200 万、1600 万）、不同阳离子度（10%、30%、50%）的阳离子聚丙烯酰胺产品，配制成质量浓度为 1‰的溶液备用。同时准备氢氧化钠、盐酸等用于调节 pH 值，以及常规混凝剂聚合氯化铝（PAC）作为对比参照。

（三）实验仪器

包括六联搅拌机、电子天平、pH 计、紫外可见分光光度计、COD 测定仪、浊度仪等。

（四）实验方法

1. 烧杯搅拌实验：取若干组 500 mL 制药废水水样置于六联搅拌机烧杯中，分别加入不同投加量的 PAC 和 CPAM，先以快速搅拌（200 - 300 r/min）混合 1 - 2 分钟，使药剂迅速分散溶解，再以慢速搅拌（40 - 60 r/min）反应 10 - 15 分钟，最后静置沉淀 30 分钟，取上清液测定各项水质指标。通过改变 CPAM 的投加量、分子量、阳离子度以及废水初始 pH 值、搅拌条件等参数，观察絮凝效果变化，确定最佳工艺条件。

2. 实际案例监测：选取部分采用 CPAM 絮凝工艺的制药废水处理站，连续监测进出水水质，记录 COD、SS、色度等指标去除情况，分析长期运行稳定性和处理效果。

四、结果与讨论

（一）CPAM 投加量对絮凝效果的影响

实验表明，在其他条件固定时，随着 CPAM 投加量的增加，絮凝效果先逐渐增强后趋于稳定甚至略有下降。以某抗生素制药废水为例，当 CPAM（分子量 1200 万，阳离子度 30%）投加量从 0.5 mg/L 逐步增加到 3 mg/L 时，COD 去除率从 25%提升至 65%，SS 去除率从 30%提高到 90%以上，水体浊度明显降低；但继续增加投加量到 5 mg/L，COD 去除率增幅不明显，且有少量未溶解的 CPAM 残留，导致出水黏度增加。这主要是由于投加量不足时，CPAM 未能充分中和废水颗粒电荷，絮凝不彻底；而过量投加时，颗粒表面吸附饱和，多余的 CPAM 会在水中伸展，增加水体黏度，同时可能因电荷变号导致絮体重新分散。因此，针对不同制药废水，需通过实验精准确定最佳投加量，一般在实际工程中，CPAM 投加量范围在 1 - 3 mg/L 较为常见。

（二）分子量与阳离子度的选择

分子量和阳离子度是影响 CPAM 絮凝性能的关键因素。对于有机物浓度高、悬浮物粒径较小且带较高负电的制药废水，如部分生物制药废水，选用较高分子量（1200 万 - 1600 万）、中等阳离子度（30% - 50%）的 CPAM 效果较好。这是因为高分子量产品具有更长的分子链，能形成更稳固的吸附架桥结构，中等阳离子度可保证足够的电荷中和能力，促使微小颗粒凝聚成长。而对于一些含盐量高、水质相对简单的化学合成制药废水，较低分子量（800 万 - 1200 万）、低阳离子度（10% - 30%）的 CPAM 即可满足需求，避免因过高阳离子度造成药剂浪费和后续处理负担。例如，在处理某心脑血管类药物合成废水时，使用分子量 1200 万、阳离子度 30%的 CPAM，COD 去除率比使用分子量 800 万、阳离子度 10%的产品提高了约 15%，且絮体沉降速度更快。

（三）pH 值的影响

废水初始 pH 值对 CPAM 絮凝效果有显著影响。一般来说，CPAM 在中性至弱碱性条件下（pH 6.5 - 8.5）絮凝效果最佳。当 pH 值过低时，废水中 H⁺浓度过高，会压缩 CPAM 分子链，使其舒展困难，同时也会与颗粒表面竞争吸附位点，削弱电荷中和作用，导致絮凝效果下降；当 pH 值过高时，CPAM 分子中酰胺基团易水解，降低其阳离子性和絮凝活性。以某中药制药废水为例，原水 pH 值为 5.0，直接投加 CPAM 时，COD 去除率仅 30%左右；将 pH 值调节至 7.0 后，同等投加量下 COD 去除率提升至 60%以上。因此，在实际应用中，需根据废水初始 pH 值进行适当调节，确保 CPAM 处于最佳作用环境。

（四）搅拌条件的优化

搅拌强度和时间直接影响 CPAM 与废水的混合及絮凝体成长过程。快速搅拌阶段能使 CPAM 迅速分散于水中，与颗粒充分接触碰撞，但搅拌速度过快或时间过长，会造成已形成的微小絮体被打碎；慢速搅拌则利于絮体进一步成长和沉淀。经实验摸索，对于多数制药废水，快速搅拌速度控制在 200 - 250 r/min，时间 1 - 1.5 分钟；慢速搅拌速度 40 - 50 r/min，时间 10 - 15 分钟较为适宜。如在某中成药制剂废水处理中，采用优化后的搅拌条件，絮体平均粒径比不合理搅拌时增大了约 20%，沉淀效率提高 30%，有效缩短了水力停留时间，提升了处理效率。