分子量檢測(cè)方法粘度法原理:聚丙烯酰胺(PAM)的分子量與溶液粘度密切相關(guān)。根據(jù) Mark - Houwink 方程,[η]=KMa,其中 [η] 是特性粘度,K 和 a 是與聚合物、溶劑和溫度有關(guān)的常數(shù),M 是分子量。在一定條件下,通過(guò)測(cè)量 PAM 溶液的相對(duì)粘度,經(jīng)過(guò)一系列計(jì)算可以推算出分子量。一般是用烏氏粘度計(jì)在恒溫(如 30℃)條件下測(cè)量。將 PAM 配制成一定濃度(如 0.01g/mL)的溶液,測(cè)定其流出時(shí)間,再與純?nèi)軇┑牧鞒鰰r(shí)間對(duì)比,計(jì)算出相對(duì)粘度。
操作步驟:先用分析天平準(zhǔn)確稱取一定量(如 0.5 - 1g)的 PAM 樣品,用合適的溶劑(如 1mol/L 的 NaCl 溶液)溶解并定容至 100mL 容量瓶中。將烏氏粘度計(jì)垂直固定在恒溫水浴中,使溫度穩(wěn)定在 30℃。用移液管吸取 10mL 配制好的 PAM 溶液注入粘度計(jì)中,測(cè)量溶液流出時(shí)間 t?,再用同樣的方法測(cè)量溶劑的流出時(shí)間 t?。根據(jù)相對(duì)粘度計(jì)算公式 η?=t?/t?,再通過(guò)一系列數(shù)據(jù)處理和公式計(jì)算得到分子量。
光散射法原理:當(dāng)一束光通過(guò) PAM 溶液時(shí),溶液中的高分子鏈會(huì)使光發(fā)生散射。散射光的強(qiáng)度與分子的大小、形狀和濃度有關(guān)。根據(jù)光散射理論,通過(guò)測(cè)量不同角度的散射光強(qiáng)度,可以得到分子量等信息。動(dòng)態(tài)光散射(DLS)可以測(cè)量分子的流體力學(xué)半徑,從而推算分子量;靜態(tài)光散射(SLS)則直接用于測(cè)量分子量。
操作步驟:將 PAM 樣品配制成適當(dāng)濃度(如 0.1 - 0.5mg/mL)的溶液,放入光散射儀的樣品池中。對(duì)于靜態(tài)光散射,需要測(cè)量不同角度(如 30° - 150°)的散射光強(qiáng)度 I (θ),并根據(jù)儀器校準(zhǔn)參數(shù)和相關(guān)理論公式(如 Zimm 公式)計(jì)算分子量。動(dòng)態(tài)光散射則主要關(guān)注散射光強(qiáng)度的波動(dòng)情況,通過(guò)自相關(guān)函數(shù)分析得到分子的擴(kuò)散系數(shù),進(jìn)而計(jì)算分子量。
水解度檢測(cè)方法電位滴定法原理:對(duì)于部分水解的聚丙烯酰胺,水解度是指酰胺基轉(zhuǎn)化為羧基的程度。電位滴定法是基于酸堿中和反應(yīng),用標(biāo)準(zhǔn)堿溶液滴定 PAM 溶液中的羧基。在滴定過(guò)程中,通過(guò)電位計(jì)監(jiān)測(cè)溶液 pH 值的變化,根據(jù)滴定曲線確定滴定終點(diǎn),從而計(jì)算羧基的含量,進(jìn)而得到水解度。
操作步驟:準(zhǔn)確稱取一定量(如 0.5 - 1g)的 PAM 樣品,溶解于適量的水中,加入少量的氯化鈉(如 0.1mol/L NaCl 溶液)作為離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑。用鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液 pH 值至 2 - 3 左右。將 pH 電極和參比電極插入溶液中,連接電位計(jì)。用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液(如 0.1mol/L)緩慢滴定,記錄每次加入氫氧化鈉溶液的體積和對(duì)應(yīng)的 pH 值。根據(jù)滴定曲線的突躍點(diǎn)確定滴定終點(diǎn),按照計(jì)算公式計(jì)算水解度。
膠體滴定法原理:利用陽(yáng)離子聚合物(如聚二甲基二烯丙基氯化銨,PDMDAAC)與 PAM 中的羧基發(fā)生靜電相互作用進(jìn)行滴定。在一定條件下,通過(guò)比較滴定劑的用量與 PAM 的量,計(jì)算水解度。
操作步驟:配制一定濃度(如 0.01 - 0.1g/mL)的 PAM 溶液和陽(yáng)離子滴定劑溶液。在攪拌下,將陽(yáng)離子滴定劑溶液逐滴加入 PAM 溶液中,同時(shí)觀察溶液的變化,如出現(xiàn)沉淀或顏色變化等現(xiàn)象作為滴定終點(diǎn)的參考。根據(jù)滴定劑的用量和 PAM 的量,結(jié)合相應(yīng)的計(jì)算公式確定水解度。
固含量檢測(cè)方法烘干法原理:通過(guò)將 PAM 樣品在一定溫度下烘干,使水分蒸發(fā),測(cè)量剩余固體的質(zhì)量,從而計(jì)算固含量。在烘干過(guò)程中,樣品中的水分被去除,只剩下聚丙烯酰胺固體。
操作步驟:用分析天平稱取適量(如 5 - 10g)的 PAM 樣品,放入已恒重的稱量瓶中。將稱量瓶放入烘箱中,在適當(dāng)溫度(如 105 - 110℃)下烘干至恒重。次烘干后,取出稱量瓶放在干燥器中冷卻至室溫,然后稱重。如果重量變化超過(guò)規(guī)定范圍(如 ±0.002g),則需要再次烘干和稱重,直到兩次稱重差值在規(guī)定范圍內(nèi)。根據(jù)公式:固含量(%)=(烘干后樣品質(zhì)量 / 樣品總質(zhì)量)× 計(jì)算固含量。
殘余單體檢測(cè)方法氣相色譜法(GC)原理:氣相色譜法是利用不同物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間的分配系數(shù)差異進(jìn)行分離和檢測(cè)。對(duì)于 PAM 中的殘余單體,如丙烯酰胺(AM),將樣品經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)那疤幚恚ㄈ巛腿?、衍生等)后,注入氣相色譜儀,在載氣(如氮?dú)猓┑耐苿?dòng)下,通過(guò)色譜柱進(jìn)行分離,然后用檢測(cè)器(如火焰離子化檢測(cè)器,F(xiàn)ID)進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)保留時(shí)間和峰面積與標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)比,確定殘余單體的含量。
操作步驟:對(duì) PAM 樣品進(jìn)行前處理,提取其中的殘余單體。例如,用有機(jī)溶劑(如甲醇)萃取樣品,然后將萃取液進(jìn)行濃縮和衍生化處理(如果需要)。將處理后的樣品注入氣相色譜儀,設(shè)置合適的色譜柱溫度(如 80 - 150℃)、進(jìn)樣口溫度(如 200 - 250℃)和檢測(cè)器溫度(如 250 - 300℃),以及載氣流速(如 1 - 2mL/min)。記錄色譜圖,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線法,用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)品(如丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液)的保留時(shí)間和峰面積來(lái)確定樣品中殘余單體的含量。
高效液相色譜法(HPLC)原理:高效液相色譜法也是基于物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間的分離原理。對(duì)于 PAM 中的殘余單體,將樣品溶解后,通過(guò)高壓泵將樣品溶液注入液相色譜柱,利用不同的流動(dòng)相和固定相組合,使殘余單體與其他成分分離,然后用檢測(cè)器(如紫外檢測(cè)器)進(jìn)行檢測(cè)。
操作步驟:將 PAM 樣品用適當(dāng)?shù)娜軇ㄈ缫译?- 水混合溶液)溶解,過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)。將樣品溶液注入高效液相色譜儀,設(shè)置合適的色譜柱(如 C??反相柱)、流動(dòng)相組成(如乙腈 - 水梯度洗脫)、流速(如 0.5 - 1.5mL/min)和檢測(cè)波長(zhǎng)(如 200 - 220nm)。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)品的色譜圖對(duì)比,根據(jù)峰面積和保留時(shí)間,利用外標(biāo)法或內(nèi)標(biāo)法計(jì)算殘余單體的含量。