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聚丙烯酰胺的降解知识和因素、

来源:北京北科 时间:2012-03-12 点击次数:

聚丙烯酰胺是一类重要的水溶性高分子聚合物,已广泛应用到工农业生产的各个领域和人们的日常生活中。由于具有良好的理化特性,一直被认为是安全、无毒和稳定的,所以有关其在自然界中的降解及其可能产生毒性的研究在很长一段时期内被忽视。事实上,聚丙烯酰胺在环境中的残留、迁移、降解对环境具有潜在危害性。目前,其应用范围和规模正呈现快速增长趋势,而其研究多集中在其合成和应用方面,对聚丙烯酰胺的降解尤其是生物降解研究极少。

首先要了解絮凝剂会在不良的条件下发生导致絮凝整体的性能下降的变化,这个就是人们常说的降解作用。它的具体表现为分子量下降、溶液粘度降低、絮凝性能变差甚至失效。可能产生这种作用的因素很多。就此而言,高分子量的pam是相当“娇气”的物质。而且,pam的分子量越高,越容易产生这些变化,对有关的因素就越敏感。必须十分重视这个问题,否则再好的絮凝剂也不能取得良好效果。

在现在的销售市场上的聚丙烯酰胺的产品有很多的品种他们都各自有各自的优势,但是有一个基本点是不会变的,聚丙烯酰胺产品的分子量很高,这个是他们作为良好絮凝性能的基础。同时也要意识到在现实中这种絮凝剂的大分子容易受到外界各种因素的影响而破坏,使它的各方面的性能大大下降。所以在使用絮凝剂和相关的配置过程必须认真防止出现这个问题。

上面介绍了聚丙烯酰胺的降解知识,现在来介绍一下关于聚丙烯酰胺的降解的因素的具体介绍。导致pam溶液粘度和絮凝效能降低的主要因素有:

1、机械的作用:高速搅拌或在溶液中施加强烈的机械剪切,都会使大分子断裂。如将pam溶液在离心泵内搅几秒钟,其分子量下降达75%。如用高速搅拌溶解或高速设备输送,都会明显降低它的分子量和絮凝性能。

2、铁锈和铁化合物:在pam溶液中加入很微量(如2mg/l)的铁化合物(如fecl3),或微量的铁锈粉末,轻微搅拌使之分散,pam溶液的粘度和絮凝性能便大幅度降低。将pam溶液置于生锈的铁器中,4小时后粘度下降78%,絮凝效能大大降低。

3、高温的作用:pam大分子对高温很敏感,如0.1%的pam溶液在80℃下放4小时,分子量由2100万降至760万,在50℃下放置亦降至1690万;分子量为1050万的pam,在80℃下放置4小时后分子量降到330万。如在30℃下,分子量下降很慢。若pam原来的分子量很低,如370万,则受热的降解很少。

4、并存杂质的影响:pam溶液中如有悬浮杂质会降低它的粘度。无机离子特别是高价离子也有很大影响。如一种pam溶液的粘度为191厘泊,加入含na+100mg/l的nacl后,溶液粘度降至140,而加入含ca2+100mg/l的cacl2后,粘度降至30厘泊。

5、其他:紫外线照射会使pam迅速降解,强烈照射4小时可使pam的分子量由1800万下降到1000万,溶液中存有氧化剂亦加速降解

pam的降解属于通过游离基的链式反应(free radical chain reaction),凡是能引发产生游离基的因素都会加速pam的降解。氧和铁的反应能生成游离基,紫外线也是这样,都要注意避免。

pam溶液的性能下降,部分是由于大分子形态的变化:由线形伸张的长链状变为收缩卷曲的球状。pam分子中含有大量的负电基,它们互相排斥而使大分子呈伸展状态,分子较长并充分露出活性基团,善于起架桥联结作用,絮凝性能较好。但是如果 pam 溶液中存有较多阳离子,它们在大分子负电基的周围形成双电层,就会减弱负电基之间的相斥力,使pam大分子转变成卷曲状态。离子浓度越高,这种影响越大。双价离子如ca2+不但较强烈地被负电基吸附,而且可能使两个负电基桥联起来,更增强了大分子的卷缩。这既造成了溶液粘度下降(球状大分子的溶液粘度比线状分子低很多),而且也降低了pam分子中羧基的有效活性,使絮凝性能明显下降。