反應(yīng)原理聚丙烯酰胺(PAM)分子鏈上含有酰胺基(-CONH?)。當(dāng)加入酸時(shí),在酸性環(huán)境下,酰胺基會(huì)發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng)。例如,加入鹽酸(HCl)后,氫離子(H?)會(huì)與酰胺基結(jié)合,使酰胺基帶上正電荷。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看,這種質(zhì)子化反應(yīng)改變了 PAM 分子的電荷分布,影響其在溶液中的性質(zhì)。
同時(shí),在較強(qiáng)的酸性條件下,聚丙烯酰胺還發(fā)生水解反應(yīng)。酸提供的氫離子會(huì)促進(jìn)酰胺基的水解,使酰胺基轉(zhuǎn)化為羧基(-COOH)和銨離子(-NH??)。不過,這種水解反應(yīng)的程度與酸的強(qiáng)度、濃度以及反應(yīng)時(shí)間等因素有關(guān)。
對(duì)溶液性質(zhì)的影響粘度變化:當(dāng)加入酸后,聚丙烯酰胺溶液的粘度會(huì)發(fā)生變化。在質(zhì)子化初期,由于分子鏈電荷狀態(tài)的改變,分子鏈之間的相互作用力會(huì)發(fā)生調(diào)整。如果質(zhì)子化程度較低,分子鏈會(huì)稍微收縮,溶液粘度會(huì)有所下降。但隨著水解反應(yīng)的進(jìn)行,分子鏈上產(chǎn)生的羧基會(huì)增加分子的親水性,在一定程度上又使溶液粘度升高。不過,如果酸性過強(qiáng)導(dǎo)致過度水解和分子鏈降解,溶液粘度會(huì)下降。
穩(wěn)定性變化:酸性環(huán)境會(huì)影響聚丙烯酰胺溶液的穩(wěn)定性。適當(dāng)?shù)乃嵝詶l件下,PAM 溶液可以保持相對(duì)穩(wěn)定。在過強(qiáng)的酸性環(huán)境中,由于水解和的降解反應(yīng),溶液會(huì)出現(xiàn)渾濁、沉淀等現(xiàn)象,影響其正常使用。
對(duì)絮凝效果的影響在污水處理中的絮凝作用:在污水處理過程中,加入酸后的聚丙烯酰胺其絮凝效果會(huì)改變。如果酸性條件使 PAM 分子鏈質(zhì)子化程度合適,對(duì)于某些帶有負(fù)電荷的懸浮顆粒,質(zhì)子化后的 PAM 可以更好地通過靜電吸引作用與之結(jié)合,增強(qiáng)絮凝效果。但如果酸性過強(qiáng)導(dǎo)致 PAM 分子鏈降解或者電荷分布過度改變,其吸附架橋和電中和能力會(huì)下降,反而不利于絮凝。
在礦業(yè)中的應(yīng)用:在礦業(yè)廢水處理中,礦山水一般呈酸性。加入聚丙烯酰胺后,其性能會(huì)受到酸性環(huán)境的考驗(yàn)。如果能根據(jù)礦山水的酸性程度合理調(diào)整 PAM 的使用量和其他條件,PAM 可以有效絮凝礦泉水中的懸浮顆粒和膠體,如礦石殘?jiān)?、黏土礦物等。但如果不考慮酸性對(duì) PAM 的影響,會(huì)導(dǎo)致絮凝失敗,無(wú)法有效去除廢水中的雜質(zhì)。