聚丙烯酰胺是一種可溶于水的高分子聚合物，具備線性結(jié)構(gòu)和聚電解質(zhì)特性，其分子鏈內(nèi)包含的極性基團(tuán)使其能夠吸附水中的懸浮固體顆粒。通過(guò)電荷中和、粒子間架橋或凝聚作用，這些被吸附的顆粒會(huì)形成較大的絮體，從而有助于加速懸浮液中顆粒物的沉降，提高溶液澄清速度，并促進(jìn)過(guò)濾效果。在水解過(guò)程中，聚丙烯酰胺分子中的酰胺基轉(zhuǎn)變?yōu)轸然?，但是直接測(cè)定這一轉(zhuǎn)變的準(zhǔn)確度很困難。實(shí)踐中采用水解時(shí)所加入氫氧化鈉的數(shù)量與聚丙烯酰胺的重量之比來(lái)表達(dá)，這個(gè)比例稱為“水解比”。

那么，有哪些因素會(huì)導(dǎo)致聚丙烯酰胺的水解速度變慢？以下是詳細(xì)解釋：

1、分子擴(kuò)散效應(yīng)

溶解過(guò)程涉及到的溶質(zhì)分子尺寸遠(yuǎn)大于溶劑分子，導(dǎo)致兩者擴(kuò)散速率不同。在溶解初期階段，主要是水分子向聚丙烯酰胺擴(kuò)散，而由于其分子結(jié)構(gòu)原因，聚丙烯酰胺難以向水?dāng)U散，所以必須經(jīng)歷一個(gè)溶脹階段。

2、氫鍵和分子纏結(jié)

聚丙烯酰胺的分子鏈上的酰胺側(cè)基能夠形成氫鍵，這是一種非常強(qiáng)的分子間作用力。具有高分子量的聚丙烯酰胺分子鏈上形成了許多氫鍵，同時(shí)由于其長(zhǎng)度較長(zhǎng)，達(dá)到一定尺寸后會(huì)發(fā)生卷曲和聚集，引起分子間的纏結(jié)現(xiàn)象。因此，要實(shí)現(xiàn)聚丙烯酰胺的快速溶解就需要水分子迅速滲透進(jìn)其結(jié)構(gòu)、打破氫鍵及解開(kāi)分子鏈的纏繞。而影響溶解速率的因素包括了分子量大小、離子度、分子的幾何構(gòu)型、溶液的溫度、攪拌強(qiáng)度以及添加方式等。

隨著水解時(shí)間的延長(zhǎng)，聚丙烯酰胺溶液的粘度也會(huì)發(fā)生變化。如果水解時(shí)間較短，溶液的粘度較低，這是因?yàn)榫酆衔餂](méi)有足夠的時(shí)間來(lái)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；而水解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則導(dǎo)致溶液結(jié)構(gòu)疏松，進(jìn)而使粘度降低。部分水解后的聚丙烯酰胺在水中溶解會(huì)產(chǎn)生帶有負(fù)電的大分子，這些分子之間的靜電斥力，以及同一個(gè)分子不同鏈段之間的負(fù)電荷排斥作用，使得它們?cè)谌芤褐猩煺共⑾嗷ソ豢?。這種作用是部分水解聚丙烯酰胺能夠顯著提升溶液粘度的原因。