陰離子聚丙烯酰胺分子鏈上帶有羧基(-COOH)等酸性基團(tuán)。當(dāng)加入堿時,堿會與這些酸性基團(tuán)發(fā)生中和反應(yīng)。以氫氧化鈉(NaOH)為例,它與羧基反應(yīng)的化學(xué)方程式為:-COOH + NaOH → -COONa + H?O。這個反應(yīng)將酸性基團(tuán)轉(zhuǎn)化為鈉鹽形式(-COONa),使得分子鏈上的電荷分布發(fā)生變化。
分子鏈上的陰離子基團(tuán)(-COONa)由于帶負(fù)電荷,彼此之間產(chǎn)生靜電斥力。這種斥力會使原本卷曲的分子鏈伸展,增加了分子鏈與溶劑(水)的接觸面積。同時,電荷的增加也使得分子鏈周圍的水化層變厚,有利于分子鏈的分散,從而加快溶解速度。
實(shí)驗現(xiàn)象及對比進(jìn)行簡單實(shí)驗可以觀察到這種現(xiàn)象。取兩份相同質(zhì)量的陰離子聚丙烯酰胺,一份加入純水中,另一份加入含有適量堿(如氫氧化鈉溶液)的水中。在相同的攪拌條件下,可以發(fā)現(xiàn)加入堿的那份聚丙烯酰胺溶解得更快。
例如,在常溫下,不加堿時,陰離子聚丙烯酰胺需要 30 - 60 分鐘才能完全溶解,而加入適量的堿(如氫氧化鈉,使溶液的 pH 達(dá)到 9 - 10)后,溶解時間會縮短至 10 - 20 分鐘,具體時間還會因聚丙烯酰胺的分子量、濃度等因素而有所不同。
堿的用量和注意事項用量方面:堿的用量并不是越多越好。如果堿的用量過多,會導(dǎo)致溶液的 pH 過高,會引起聚丙烯酰胺分子鏈的過度水解,破壞分子鏈結(jié)構(gòu),影響其性能。一般將溶液的 pH 調(diào)節(jié)至 9 - 10 左右即可有效加快溶解速度,同時不會對聚丙烯酰胺的性能產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。
注意事項:在加堿溶解時,要注意安全操作,因為堿具有腐蝕性。同時,不同的陰離子聚丙烯酰胺產(chǎn)品對堿的耐受性和反應(yīng)情況略有不同,在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)產(chǎn)品的說明書和具體的使用要求來確定合適的堿用量和溶解條件。另外,溶解后的溶液如果長時間放置,會因為堿的作用導(dǎo)致聚丙烯酰胺性能發(fā)生變化,所以應(yīng)盡快使用。