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行業(yè)知識

引起PAM溶液粘度下降的主要原因

作者:利星 發(fā)布日期:2024-10-28

溫度的影響原理:溫度是影響聚丙烯酰胺溶液粘度的重要因素。聚丙烯酰胺分子鏈在溶液中會隨著溫度的升高而變得更加活躍。當溫度升高時,分子鏈的運動加劇,分子鏈之間的相互作用力減弱。從分子動力學角度來看,這是因為溫度升高提供了更多的能量,使分子鏈能夠克服相互之間的范德華力和氫鍵等作用力,從而導致溶液的粘度下降。

具體情況:一般在較高溫度下,聚丙烯酰胺溶液的粘度會顯著降低。例如,當溫度從 20℃升高到 40℃時,溶液的粘度會下降 30% - 50% 左右。而且,不同類型的聚丙烯酰胺(如陰離子型、陽離子型和非離子型)對溫度的敏感程度也有所差異。其中,非離子型聚丙烯酰胺受溫度影響相對較小,但在高溫環(huán)境下其粘度也會明顯下降。

水解作用的影響原理:聚丙烯酰胺在水溶液中會發(fā)生水解反應。對于部分水解的聚丙烯酰胺,水解程度的增加會改變分子鏈的結(jié)構(gòu)和電荷分布。隨著水解的進行,分子鏈上的酰胺基(-CONH?)逐漸轉(zhuǎn)化為羧基(-COOH),使得分子鏈的親水性增強。這種變化會導致分子鏈在溶液中的伸展程度發(fā)生改變,進而影響溶液的粘度。當水解程度過高時,分子鏈之間的相互作用方式改變,溶液粘度下降。

具體情況:水解作用的速度和程度與溶液的 pH 值、溫度和時間等因素有關(guān)。在堿性條件下,聚丙烯酰胺的水解速度加快。例如,在 pH 值為 9 - 10 的溶液中,經(jīng)過一段時間后,聚丙烯酰胺的水解程度會明顯增加,導致溶液粘度下降。而且,不同型號的聚丙烯酰胺其水解特性也不同,如陰離子型聚丙烯酰胺本身帶有一定的水解基團,在溶液中的水解行為會對粘度產(chǎn)生更復雜的影響。

機械剪切力的影響原理:聚丙烯酰胺溶液在受到機械攪拌、泵送等操作過程中會承受機械剪切力。當溶液受到剪切力時,聚丙烯酰胺的分子鏈會被拉伸、斷裂。從分子結(jié)構(gòu)上看,機械剪切力破壞了分子鏈之間的纏結(jié)和相互作用,使得分子鏈的長度縮短,分子鏈的分子量降低。這種變化導致溶液的粘度下降,因為溶液的粘度與分子鏈的長度和分子量有密切關(guān)系。

具體情況:在實際應用中,如在高速攪拌或者通過高揚程的泵輸送聚丙烯酰胺溶液時,溶液的粘度會明顯降低。例如,當聚丙烯酰胺溶液以較高的轉(zhuǎn)速(如 1000 轉(zhuǎn) / 分鐘以上)攪拌幾分鐘后,其粘度會下降 20% - 30% 左右。而且,隨著剪切時間的延長和剪切強度的增加,溶液粘度下降的幅度會更大。

雜質(zhì)的影響原理:如果聚丙烯酰胺溶液中存在雜質(zhì),這些雜質(zhì)會與聚丙烯酰胺分子發(fā)生相互作用,從而影響溶液的粘度。例如,一些金屬離子(如鐵離子、鈣離子等)可以與聚丙烯酰胺分子鏈上的活性基團發(fā)生絡合反應或者離子交換反應。這種反應改變了分子鏈的電荷狀態(tài)和結(jié)構(gòu),使得分子鏈之間的相互作用減弱,導致溶液粘度下降。另外,一些有機物雜質(zhì)也會干擾聚丙烯酰胺分子鏈的正常排列和相互作用,從而降低溶液的粘度。

具體情況:在含有較高濃度金屬離子的工業(yè)廢水處理中,當使用聚丙烯酰胺作為絮凝劑時,如果廢水中的金屬離子沒有預先處理好,會導致聚丙烯酰胺溶液的粘度下降。例如,在電鍍廢水處理中,廢水中含有大量的重金屬離子,這些離子會與聚丙烯酰胺溶液混合后,影響溶液的粘度,進而影響絮凝效果。

存放時間的影響原理:隨著存放時間的延長,聚丙烯酰胺溶液會發(fā)生一些物理和化學變化,導致粘度下降。一方面,長時間存放會導致溶液中的聚丙烯酰胺分子鏈發(fā)生緩慢的降解反應,分子鏈的長度縮短,分子量減小,從而使溶液粘度降低。另一方面,溶液中的微生物活動也會對聚丙烯酰胺產(chǎn)生影響。如果溶液中有微生物生長,它們會分解聚丙烯酰胺分子,或者產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物與聚丙烯酰胺相互作用,導致溶液粘度下降。

具體情況:一般聚丙烯酰胺溶液存放時間越長,粘度下降越明顯。例如,在常溫下存放一個月后,溶液的粘度會下降 10% - 20% 左右,而且不同類型的聚丙烯酰胺溶液在存放過程中的粘度變化情況也有所差異。陽離子型聚丙烯酰胺溶液會因為電荷穩(wěn)定性等問題,在存放過程中粘度下降得更快一些。

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