阴离子聚丙烯酰胺分子链上带有羧基(-COOH)等酸性基团。当加入碱时,碱会与这些酸性基团发生中和反应。以氢氧化钠(NaOH)为例,它与羧基反应的化学方程式为:-COOH + NaOH → -COONa + H₂O。这个反应将酸性基团转化为钠盐形式(-COONa),使得分子链上的电荷分布发生变化。
分子链上的阴离子基团(-COONa)由于带负电荷,彼此之间产生静电斥力。这种斥力会使原本卷曲的分子链伸展,增加了分子链与溶剂(水)的接触面积。同时,电荷的增加也使得分子链周围的水化层变厚,有利于分子链的分散,从而加快溶解速度。
实验现象及对比进行简单实验可以观察到这种现象。取两份相同质量的阴离子聚丙烯酰胺,一份加入纯水中,另一份加入含有适量碱(如氢氧化钠溶液)的水中。在相同的搅拌条件下,可以发现加入碱的那份聚丙烯酰胺溶解得更快。
例如,在常温下,不加碱时,阴离子聚丙烯酰胺需要 30 - 60 分钟才能完全溶解,而加入适量的碱(如氢氧化钠,使溶液的 pH 达到 9 - 10)后,溶解时间会缩短至 10 - 20 分钟,具体时间还会因聚丙烯酰胺的分子量、浓度等因素而有所不同。
碱的用量和注意事项用量方面:碱的用量并不是越多越好。如果碱的用量过多,会导致溶液的 pH 过高,会引起聚丙烯酰胺分子链的过度水解,破坏分子链结构,影响其性能。一般将溶液的 pH 调节至 9 - 10 左右即可有效加快溶解速度,同时不会对聚丙烯酰胺的性能产生较大的负面影响。
注意事项:在加碱溶解时,要注意安全操作,因为碱具有腐蚀性。同时,不同的阴离子聚丙烯酰胺产品对碱的耐受性和反应情况略有不同,在实际应用中需要根据产品的说明书和具体的使用要求来确定合适的碱用量和溶解条件。另外,溶解后的溶液如果长时间放置,会因为碱的作用导致聚丙烯酰胺性能发生变化,所以应尽快使用。