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行業(yè)知識

聚丙烯酰胺在堿性溶液中水解

作者:利星 發(fā)布日期:2024-12-16

水解原理

聚丙烯酰胺PAM)分子鏈上含有酰胺基(-CONH?),在堿性溶液中,氫氧根離子(OH?)會攻擊酰胺基。水解反應的實質(zhì)是酰胺基中的羰基(C = O)與氫氧根離子發(fā)生親核加成反應,然后經(jīng)過一系列的反應過程,酰胺基逐步轉(zhuǎn)化為羧基(-COOH)。

隨著水解的進行,聚丙烯酰胺分子鏈上會產(chǎn)生越來越多的羧基。這些羧基的出現(xiàn)會改變聚丙烯酰胺的電荷性質(zhì),使其從非離子型或弱離子型向陰離子型轉(zhuǎn)變。而且,水解反應的程度會受到堿的濃度、反應溫度和反應時間等因素的影響。

影響水解的因素

堿濃度:堿的濃度越高,提供的氫氧根離子越多,水解反應的速度就越快。例如,在氫氧化鈉(NaOH)溶液中,當氫氧化鈉的濃度從 0.1mol/L 增加到 1mol/L 時,聚丙烯酰胺的水解速度會明顯加快。但是,過高的堿濃度會導致聚丙烯酰胺分子鏈的降解,影響其性能。

反應溫度:溫度升高,分子的熱運動加劇,反應活性提高,有利于水解反應的進行。一般在一定范圍內(nèi),溫度每升高 10℃,反應速度會增加 2 - 4 倍。當溫度過高時,同樣引發(fā)聚丙烯酰胺分子鏈的過度降解,使其失去原有的絮凝等性能。,適宜的水解溫度在 30 - 60℃之間。

反應時間:水解反應是一個時間依賴的過程。隨著時間的延長,水解程度會逐漸增加。但在實際應用中,需要根據(jù)具體的需求來控制反應時間。例如,在制備用于水處理的陰離子型聚丙烯酰胺時,一般會將水解反應控制在一定時間內(nèi),使水解程度達到合適的值,以滿足絮凝等工作要求。

水解后的性能變化

電荷性質(zhì)和溶解性:水解后的聚丙烯酰胺帶有更多的負電荷,變?yōu)殛庪x子型聚合物。這使其在水中的溶解性發(fā)生變化,對于一些含有金屬陽離子的溶液,由于靜電吸引作用,其溶解性會增強。例如,在含有鈣離子(Ca2?)或鎂離子(Mg2?)的水中,水解后的聚丙烯酰胺可以更好地分散和溶解,有利于其發(fā)揮絮凝等功能。

絮凝性能:水解后的聚丙烯酰胺在絮凝方面的性能也會發(fā)生變化。其陰離子基團的增加可以增強與帶正電荷懸浮顆粒的靜電吸引作用,在處理一些含有正電荷膠體或懸浮顆粒的污水時,絮凝效果會更好。但是,如果水解過度,分子鏈會因為電荷排斥等原因而過于伸展,影響其橋聯(lián)作用,從而降低絮凝效果。

溶液粘度:水解過程會使聚丙烯酰胺溶液的粘度發(fā)生變化。隨著水解程度的增加,分子鏈上的電荷增多,分子鏈之間的排斥作用增強,溶液的粘度會增加。當水解導致分子鏈降解時,粘度則會下降。在實際應用中,需要根據(jù)具體的使用場景來控制水解程度,以獲得合適的溶液粘度。

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