反應(yīng)原理

聚丙烯酰胺（PAM）分子鏈上含有酰胺基（-CONH?）。當(dāng)與硫酸（H?SO?）反應(yīng)時，在酸性較強的環(huán)境下，酰胺基會發(fā)生水解反應(yīng)。硫酸提供的氫離子（H?）進攻酰胺基中的羰基氧原子，形成一個帶正電荷的中間體，隨后水分子參與反應(yīng)，使酰胺鍵斷裂。水解的主要產(chǎn)物是羧基（-COOH）和銨離子（-NH??），反應(yīng)式可簡單表示為：-CONH? + H? + H?O→ -COOH + NH??。

隨著反應(yīng)的進行，如果硫酸濃度足夠高、反應(yīng)時間足夠長，聚丙烯酰胺分子鏈上的酰胺基會不斷水解，分子結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，會形成小分子的有機酸和銨鹽。

對聚丙烯酰胺性能的影響

電荷性質(zhì)改變：聚丙烯酰胺原本是中性或具有一定離子性的（如陰離子型或陽離子型取決于其改性情況）。經(jīng)過硫酸水解后，由于生成了羧基，使其陰離子性增強。這是因為羧基在水中可以電離出氫離子（H?），留下帶負電的羧酸鹽基團（-COO?），從而改變了聚丙烯酰胺在溶液中的電荷分布和電學(xué)性質(zhì)。

分子量降低：硫酸的酸性環(huán)境會導(dǎo)致聚丙烯酰胺分子鏈的斷裂。隨著酰胺基的水解和分子鏈的不斷受到酸性環(huán)境的侵蝕，分子鏈會逐漸變短，分子量降低。分子量的降低會嚴重影響聚丙烯酰胺作為絮凝劑或增稠劑的性能。例如，作為絮凝劑時，分子量降低其分子鏈的吸附架橋能力減弱，對懸浮顆粒的絮凝效果變差；作為增稠劑時，溶液的粘度會隨著分子量的降低而減小。

溶解性變化：水解后的聚丙烯酰胺由于生成了更多的羧基和銨離子，其在水中的溶解性會發(fā)生變化。一方面，羧基的親水性使得產(chǎn)物在水中的溶解性有增加的趨勢；另一方面，若反應(yīng)過于劇烈，分子鏈過度斷裂形成的小分子產(chǎn)物會改變?nèi)芤旱恼w性質(zhì)，導(dǎo)致溶解性的變化情況較為復(fù)雜。在一些情況下，會出現(xiàn)溶解性先增加后由于產(chǎn)物結(jié)構(gòu)變化而降低的現(xiàn)象。