聚丙烯酰胺凝胶

聚丙烯酰胺凝胶指的是由丙烯酰胺单体，以次甲基双丙烯酰胺为交联剂，经四甲基乙二胺催化、通过游离基引发(光引发、化学引发等)聚合而成的交联聚丙烯酰胺。它是一种化学合成的人工凝胶，其商品名为生物凝胶P(Bio-GelP)。它不同规格的生物凝胶用数字和符号表明，如Bio-GelP-4等，数字表示凝胶排阻极限的1/1000,即排阻极限是4000Da。

1、概述

是一种人工合成凝胶，是以丙烯酰胺为单位，由甲叉双丙烯酰胺交联成的，经干燥粉碎或加工成形制成粒状，控制交联剂的用量可制成各种型号的凝胶。交联剂越多，孔隙越小。聚丙烯酰胺凝胶的商品为生物胶——P（Bio-GelP），由日本tosoh的TSKGEL的pw系列，适合蛋白和多糖的纯化。即丙烯酰胺和少量交联剂甲叉双丙烯酰胺，在催化剂TEMED和氧化剂过硫酸铵作用下聚合形成凝胶。

聚丙烯酰胺凝胶（PolyacrylamideGel，简称PAAG），是实验室用来作凝胶电泳的材料。亦有人使用作隆胸整型手术用途，好处是无需开刀，可以直接注射入乳房，从而达致隆胸的效果。

根据一个的整型网站的内容，PAAG这种材料“是一种对组织低毒、有良好生物相溶性的生物材料”，所以可以达成比较好的隆胸效果。然而，这种产品其实尚未经过美国食物及药品管理局的严密测试；另一方面，香港的整型外科医生指这种物料有致癌的可能性，所以不应该再使用。

而这种手术，在广东省和香港都曾出现过问题。有香港妇女在上海做完手术之后引致乳房发炎含脓，而需要把一边乳房切除。另外，在香港亦有整型医生指出有求诊者在不合法的美容院做过手术后，由于注射位置出错，使凝胶沿着淋巴腺或血管游走至胸腔或身体其他地方。所以现时在深圳的整型外科医院都已停止这种手术，改为使用手术为求诊者植入硅胶。不过在中国其他地方，这种手术仍然很普遍。

2、PAM

聚丙烯酰胺简称PAM、结构式为n——，分子量100——500万。聚丙烯酰胺主要有两种商品形式，一种是粉末状的，另一种是胶体，还有聚丙烯酰胺乳液（上海合成树脂研究所研制）。易溶于冷水，速度很慢，高分子量的聚丙烯酰胺当浓度超过10%以后。就会形成凝胶状结构。提高温度可以稍微促进溶解，但温度不得超过50℃，以防发生分子降解。难溶于有机溶剂。温度超过120℃时分解，中性，无毒。

用作增稠剂、絮凝剂、减阻剂，具有凝胶、沉降、补强等作用。贮存于阴凉、通风、干燥的库房内，防潮、避光、防热。存放时间不宜过长。

产品使用特性

1、絮凝性：PAM能使悬浮物质通过电中和，架桥吸附作用，起絮凝作用。

2、粘合性：能通过机械的、物理的、化学的作用，起粘合作用。

3、降阻性：PAM能有效地降低流体的摩擦阻力，水中加入微量PAM就能降阻50—80%。

4、增稠性：PAM在中性和酸条件下均有增稠作用，当PH值在10以上PAM易水解。呈半网状结构时，增稠将更明显。

作用原理

1）絮凝作用原理：PAM用于絮凝时，与被絮凝物种类表面性质，特别是动电位，粘度、浊度及悬浮液的PH值有关，颗粒表面的动电位，是颗粒阻聚的原因加入表面电荷相反的PAM，能使动电位降低而凝聚。

2）吸附架桥：PAM分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成聚集体而沉降。

3）表面吸附：PAM分子上的极性基团颗粒的各种吸附。

4）增强作用：PAM分子链与分散相通过种种机械、物理、化学等作用，将分散相牵连在一起，形成网状。

用途

1）用于污泥脱水根据污泥性质可选用本产品的相应型号，可有效在污泥进入压滤之前进行污泥脱水，脱水时，产生絮团大，不粘滤布，压滤时不散，流泥饼较厚，脱水效率高，泥饼含水率在80%以下。

2）用于生活污水和有机废水的处理，本产品在配性或碱性介质中均呈现阳电性，这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀，澄清很有效。如生产粮食酒精废水，造纸废水，城市污水处理厂的废水，啤酒废水，味精厂废水，制糖废水，有机含量高废水、饲料废水，纺织印染废水等，用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子、非离子聚丙烯酰胺或无机盐类效果要高数倍或数十倍，因为这类废水普遍带阴电荷。

3）用于以江河水作水源的自来水的处理絮凝剂，用量少，效果好，成本低，特别是和无机絮凝剂复合使用效果更好，它将成为治长江、黄河及其它流域的自来水厂的高效絮凝剂。

4）造纸用增强剂及其它助剂。提高填料、颜料等存留率、纸张的强度。

5）用于油田经学助剂，如粘土防膨剂，油田酸化用稠化剂。

6）用于纺织上浆剂、浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁。

3、电泳

聚丙烯酰胺凝胶电泳；polyacrylamidegelelectrophoresis;PAGE

用聚丙烯酰胺为支持基质的电泳程序。一般说来，实现聚丙烯酰胺凝胶电泳有两种类型。⑴单向电泳：采用完整的蛋白质或用十二烷基磺酸钠（SDS）处理的蛋白质的单向泳动，在有凝胶的平板上平行分离（过去也有用在玻管中的圆筒形棒状凝胶进行电泳的，现已很少有人使用）。⑵双向电泳：首先用天然蛋白质进行分离，然后凝胶平板再用SDS处理，样品便在第二向得到分离。第一次分离了各种各样的蛋白质，因此第二向分离的是蛋白质亚基。主要优点是：⑴合成聚合物，故重复性良好；⑵分离能力好；⑶通过增减丙烯酰胺单体和交联剂（N,N′-亚甲基双丙烯酰胺）的浓度，可以调节凝胶的孔径大小；⑷操作简便、时间短；⑸化学性质稳定、机械性能好，柔软；⑹在酸性或碱性缓冲液中均可进行电泳，而且可加入两性电解质进行等电点电泳，可用含电解质表面活性剂（SDS）或非电解质表面活性剂（Np40、Tritonx-100等）的凝胶进行电泳，亦可使两者组合进行双向电泳等等，使用范围广泛，利用价值日益提高；⑺由于染色技术的进步，可以进行定量，也可检测出极微量的斑点（琼脂糖电泳）。

4、变性

变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）是根据寡核苷酸的大小来分离，因此可将全长产物与不完整的短分子分开。电泳时通常每一泳道至少加1mg合成的寡核苷酸，电泳后在紫外灯下定位寡核苷酸条带，将长度正确的寡核苷酸从凝胶上切下。原理：蛋白质或多肽与SDS结合，经热变性和二硫键的还原，形成所带负电荷相对一致的非折叠衍生物，其泳动速度主要由分子量决定。

5、非变性

非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）或称为活性电泳是在不加入SDS和疏基乙醇等变性剂的条件下，对保持活性的蛋白质进行聚丙烯酰胺凝胶电泳，常用于酶的鉴定、同工酶分析和提纯。未加SDS的天然聚丙烯酰胺凝胶电泳可以使生物大分子在电泳过程中保持其天然的形状和电荷，它们的分离是依据其电泳迁移率的不同和凝胶的分子筛作用，因而可以得到较高的分辨率，尤其是在电泳分离后仍能保持蛋白质和酶等生物大分子的生物活性，对于生物大分子的鉴定有重要意义，其方法是在凝胶上进行两份相同样品的电泳，电泳后将凝胶切成两半，一半用于活性染色，对某个特定的生物大分子进行鉴定，另一半用于所有样品的染色，以分析样品中各种生物大分子的种类和含量。

6、絮凝剂

聚丙烯酰胺（Polyscrylamide）简称PAM，分阳离子、阴离子型、非离子型，分子量从400-2000万之间，产品外观为白色粉末，易溶于水，温度超过120℃时易分解。聚丙烯酰胺是一种合成高分子絮凝剂，俗称西伯朗。属于聚合电解质。它是目前铀水冶厂浸出矿浆的固液分离过程（如逆流倾析-洗涤过程）中广泛使用的絮凝剂，目的在于改善矿浆的澄清、沉降和过滤性能。

聚丙烯酰胺；2-丙烯酰胺均聚物；絮凝剂3号；Polyacrylamide;PAM;2-Propenamide,homopolymer

分子式：n

分子量：100-500万

CAS号：9003-05-8

性质：无色或微黄色稠厚胶体。为水溶性树脂，能以任何比例溶于水。仅在冰醋酸、丙烯酸、乙二醇、甲酰胺、甘油、乳酸等少数溶剂中能溶解1%左右，几乎不溶于有机溶剂。温度超过120℃时易分解。

制备方法

丙烯腈在铜催化剂作用下水合得到丙烯酰胺，再K2S2O8作用下聚合为聚丙烯酰胺。铜铝合金经碱处理水洗后制成崔化剂，装入水合反应器中，丙烯腈原料抽至贮罐再放入计量罐中，离子交换处理后的纯水送入计量罐中，然后按比例用泵经原料预热器连续注入水合反应器，控制85-125℃进行水合反应生成丙烯酰胺水溶液，余下丙烯腈经闪蒸塔去冷凝器回收流入水计量罐循环使用，而丙烯酰胺溶液从闪蒸罐流入贮罐，用泵送至高位槽去树脂交换柱，进入贮槽配成7-8%浓度单体，送往聚合釜制成胶状体聚丙烯酰胺包装即为成品。

用途

广泛应用于石油化工、冶金、煤炭、选矿和纺织等工业部门，用作沉淀絮凝剂、油田注水增稠剂、钻井泥浆处理剂、纺织浆料、纸张增强剂、纤维改性剂、土壤改良剂、土壤稳事实上剂、纤维糊料、树脂加工剂、合成树脂涂料、粘合剂、分散剂等。

聚丙烯酰胺是因其分子的主链上带有大量侧基—酰胺基。酰胺基的化学活性很大，可以和多种化合物反应而产生许多聚丙烯酰胺的衍生物。酰胺基的独特之处还在于它能与多种可形成氢键的化合物形成很强的氢键。

分类

聚丙烯酰胺主要以两种形式的商品出售，一种是粉末，另一种是胶体。胶体不易运输，使用也不方便，因此，粉末状聚丙烯酰胺受到用户欢迎。最近。出现了聚合物分散体，称为聚丙烯酰胺乳胶，它具有易溶于水的特性，因此受到人们关注。聚丙烯酰胺指标：相对分子质量的大小是区分聚丙烯酰胺主要性能指标之一。高相对分子质量的聚丙烯酰胺主要用作絮凝剂，中等相对分子质量的聚丙烯酰胺主要用作纸张的干强剂，低相对分子质量的聚丙烯酰胺用作分散剂。

发展历史

聚丙烯酰胺最早是在1883年由Moureu用丙烯酰氯与氨在低温下反应制得，1955年才获得工业化生产。最先广泛使用的是铀矿工业。从铀盐水溶液中出去微小杂质时使用聚丙烯酰胺。现在，聚丙烯酰胺在国外已被广泛地用于造纸、选矿、三次采油、污水及饮用水处理、建材工业、食品加工等行业。中国于20世纪60年代开始生产聚丙烯酰胺，主要用于食盐水的净化电解。当时的生产规模很小。近年由于中国石油工业的飞速发展，聚丙烯酰胺在石油开采、钻井方面应用领域越来越广泛。其产量大幅度增长，并以胶体和粉剂两种形式出售。同时，还研制了水解聚丙烯酰胺、甲叉聚丙烯酰胺、磺化聚丙烯酰胺以及丙烯酰胺和其他某些单体的共聚物。这些产品目前已广泛用于采油、水处理、制糖、洗煤、选矿、造纸等工业部门，都收到了良好的效果。随着其应用范围的不断扩大，聚丙烯酰胺的新产品、新牌号也不断涌现，预计聚丙烯酰胺的生产和应用将获得更大发展。

7、使用原则

聚丙烯酰胺的使用要遵循如下原则：

1、颗粒状聚丙烯酰胺絮凝剂不能直接投加到污水中。使用前必须先将它溶解于水，用其水溶液去处理污水。

2、溶解颗粒状聚合物的水应该是干净（如自来水），不能是污水。常温的水即可，一般不需要加温。水温低于5℃时溶解很慢。水温提高溶解速度加快，但40℃以上会使聚合物加快降解，影响使用效果。一般自来水都适合于配制聚合物溶液。强酸、强碱、高含盐的水不适于用来配制。

3、聚合物溶液浓度的选择，建议为0.1%—0.3%，即1升水中加0.1g—0.3g聚合物粉剂。