陽離子聚丙烯酰胺作為水處理的主要產(chǎn)品之一,其在實際使用中溶解時間也是主要問題之一,而溶解性問題主要指的是固體粉末型產(chǎn)品,陽離子聚丙烯酰胺的溶解過程與典型的高聚物一樣呈現(xiàn)先溶脹后溶解的現(xiàn)象,在實際的應(yīng)用中如果溶解時間較慢或在一定時間內(nèi)沒有完全溶解都將影響其實際使用效果。51pam查閱資料參考相關(guān)文獻[1]得出以下結(jié)論:
高聚物溶解速率的影響因素主要涉及以下兩個要素:
1.分子的擴散
物質(zhì)的溶解過程是溶質(zhì)分子和溶劑分子相互滲透和擴散過程,因此溶質(zhì)和溶劑分子的運動能力是影響溶劑時間的重要因素。由于溶質(zhì)分子在尺寸上遠大于溶劑分子,因此兩者的擴散速率相差十分懸殊。在溶解的初期實際上只有水分子向聚丙烯酰酰胺的單方面擴散,聚丙烯酰胺分子不可能向水的方向擴散,所以先溶脹是溶解的必經(jīng)階段。
2.氫鍵和纏結(jié)
在聚丙烯酰胺的分子鏈內(nèi)和分子鏈間,酰胺側(cè)基間能形成氫鍵。氫鍵是最強的分子間作用力,高分子量的聚丙烯酰胺分子鏈上存在大量的氫鍵;同時,高分子量的聚丙烯酰胺的分子鏈很長,長的分子鏈必然要卷曲,它們聚集在一起也必然纏結(jié)在一起。因此,要是聚丙烯酰胺快速溶解需要依靠溶劑水分子的快速滲入和攻擊,凈氫鍵解離和分子鏈解纏結(jié)。
而聚丙烯酰胺的溶解速率與其分子量、離子度、分子的幾何結(jié)構(gòu)、溶解溫度、攪拌和投料方式有關(guān)。
溶解速率隨分子量的增大和化學(xué)交聯(lián)程度的增加而變慢,整體交聯(lián)將使聚丙烯酰胺先溶賬不溶解。在粉末產(chǎn)呂的制造過程中,高的干燥溫度和長的干燥時間會使產(chǎn)品部分支化或輕度交聯(lián),而延長溶解時間甚至出現(xiàn)部分不溶物。有些生產(chǎn)廠家由于生產(chǎn)工藝掌握的不成熟,會出現(xiàn)溶解速度極慢,溶解一定時間后不溶物多的情況。
溶解溫度和攪拌速率的提高有利于分子擴散,而溶解速率。但較高的溶解溫度(50攝氏度以上)和強烈的攪拌速率會使聚丙烯酰胺降解,性能變差。這對粉末型的產(chǎn)品尤為突出。在筆者之前的溫度和攪拌速度對聚丙烯酰胺溶液配制的影響一文中也有提及。
而如果想加快聚丙烯酰胺溶解的主要技術(shù)途徑是從合成方面著手,常采用如下技術(shù)措施:1,選取適宜的聚合工藝和條件,以減少支鏈和交聯(lián)。2,在制造過程中,加入適量的能與酰胺基產(chǎn)生氫鍵的低分子物質(zhì)(如尿素,硫脲等)。以減少氫鍵的數(shù)量,倒如蘭曉霞[2]通過加入尿素來改善聚合物的溶解性,發(fā)現(xiàn)改變尿素的用量對產(chǎn)物特性粘數(shù)的影響不大,但產(chǎn)物的溶解速度明顯加快,溶解性到提高;混入致孔劑,遇水時這些低分子物質(zhì)很快向水中擴散溶解,形成有利于水分子向聚丙烯酰胺方向滲出透擴散的通道;加入親水性的表面活性劑,聚丙烯酰胺顆粒在與水接觸的后表面開成親水膜,降低水的表面張力,促進水向顆粒內(nèi)的擴散和聚合物溶解;3,改變產(chǎn)品劑型,采用反相乳液聚合物產(chǎn)反相乳液(W/O)產(chǎn)品或水分散聚合法生的水包水乳液(W/W)產(chǎn)品。
引用文獻:
[1]李志文,速溶型陽離子聚丙烯酰胺制備工藝研究,青島科技大學(xué),碩士學(xué)位論文,20090613
[2]蘭曉霞,速溶高分子量聚丙烯酰胺合成參數(shù)的確定[J].化學(xué)工程師,2001,82(1):9-10
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