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行业知识

引起PAM溶液粘度下降的主要原因

作者:利星 发布日期:2024-10-28

温度的影响原理:温度是影响聚丙烯酰胺溶液粘度的重要因素。聚丙烯酰胺分子链在溶液中会随着温度的升高而变得更加活跃。当温度升高时,分子链的运动加剧,分子链之间的相互作用力减弱。从分子动力学角度来看,这是因为温度升高提供了更多的能量,使分子链能够克服相互之间的范德华力和氢键等作用力,从而导致溶液的粘度下降。

具体情况:一般在较高温度下,聚丙烯酰胺溶液的粘度会显著降低。例如,当温度从 20℃升高到 40℃时,溶液的粘度会下降 30% - 50% 左右。而且,不同类型的聚丙烯酰胺(如阴离子型、阳离子型和非离子型)对温度的敏感程度也有所差异。其中,非离子型聚丙烯酰胺受温度影响相对较小,但在高温环境下其粘度也会明显下降。

水解作用的影响原理:聚丙烯酰胺在水溶液中会发生水解反应。对于部分水解的聚丙烯酰胺,水解程度的增加会改变分子链的结构和电荷分布。随着水解的进行,分子链上的酰胺基(-CONH₂)逐渐转化为羧基(-COOH),使得分子链的亲水性增强。这种变化会导致分子链在溶液中的伸展程度发生改变,进而影响溶液的粘度。当水解程度过高时,分子链之间的相互作用方式改变,溶液粘度下降。

具体情况:水解作用的速度和程度与溶液的 pH 值、温度和时间等因素有关。在碱性条件下,聚丙烯酰胺的水解速度加快。例如,在 pH 值为 9 - 10 的溶液中,经过一段时间后,聚丙烯酰胺的水解程度会明显增加,导致溶液粘度下降。而且,不同型号的聚丙烯酰胺其水解特性也不同,如阴离子型聚丙烯酰胺本身带有一定的水解基团,在溶液中的水解行为会对粘度产生更复杂的影响。

机械剪切力的影响原理:聚丙烯酰胺溶液在受到机械搅拌、泵送等操作过程中会承受机械剪切力。当溶液受到剪切力时,聚丙烯酰胺的分子链会被拉伸、断裂。从分子结构上看,机械剪切力破坏了分子链之间的缠结和相互作用,使得分子链的长度缩短,分子链的分子量降低。这种变化导致溶液的粘度下降,因为溶液的粘度与分子链的长度和分子量有密切关系。

具体情况:在实际应用中,如在高速搅拌或者通过高扬程的泵输送聚丙烯酰胺溶液时,溶液的粘度会明显降低。例如,当聚丙烯酰胺溶液以较高的转速(如 1000 转 / 分钟以上)搅拌几分钟后,其粘度会下降 20% - 30% 左右。而且,随着剪切时间的延长和剪切强度的增加,溶液粘度下降的幅度会更大。

杂质的影响原理:如果聚丙烯酰胺溶液中存在杂质,这些杂质会与聚丙烯酰胺分子发生相互作用,从而影响溶液的粘度。例如,一些金属离子(如铁离子、钙离子等)可以与聚丙烯酰胺分子链上的活性基团发生络合反应或者离子交换反应。这种反应改变了分子链的电荷状态和结构,使得分子链之间的相互作用减弱,导致溶液粘度下降。另外,一些有机物杂质也会干扰聚丙烯酰胺分子链的正常排列和相互作用,从而降低溶液的粘度。

具体情况:在含有较高浓度金属离子的工业废水处理中,当使用聚丙烯酰胺作为絮凝剂时,如果废水中的金属离子没有预先处理好,会导致聚丙烯酰胺溶液的粘度下降。例如,在电镀废水处理中,废水中含有大量的重金属离子,这些离子会与聚丙烯酰胺溶液混合后,影响溶液的粘度,进而影响絮凝效果。

存放时间的影响原理:随着存放时间的延长,聚丙烯酰胺溶液会发生一些物理和化学变化,导致粘度下降。一方面,长时间存放会导致溶液中的聚丙烯酰胺分子链发生缓慢的降解反应,分子链的长度缩短,分子量减小,从而使溶液粘度降低。另一方面,溶液中的微生物活动也会对聚丙烯酰胺产生影响。如果溶液中有微生物生长,它们会分解聚丙烯酰胺分子,或者产生一些代谢产物与聚丙烯酰胺相互作用,导致溶液粘度下降。

具体情况:一般聚丙烯酰胺溶液存放时间越长,粘度下降越明显。例如,在常温下存放一个月后,溶液的粘度会下降 10% - 20% 左右,而且不同类型的聚丙烯酰胺溶液在存放过程中的粘度变化情况也有所差异。阳离子型聚丙烯酰胺溶液会因为电荷稳定性等问题,在存放过程中粘度下降得更快一些。

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