共混原理聚丙烯酰胺(PAM)是一种高分子聚合物,具有良好的吸附性和絮凝性。玉米淀粉是一种多糖,分子链上有大量的羟基(-OH)。当将两者混合时,PAM 分子链上的酰胺基(-CONH₂)或羧基(如果是部分水解的 PAM)可以与玉米淀粉分子链上的羟基通过氢键相互作用。从微观角度看,这种氢键作用使得 PAM 和玉米淀粉分子相互缠绕,形成一种复合结构。
另外,在混合过程中,如果存在适当的引发剂或者加热等条件,还发生一些化学反应。例如,在高温和有引发剂的情况下,玉米淀粉的羟基会与 PAM 的部分活性基团发生醚化反应,进一步增强两者之间的结合力。
性能变化流变性能:混合后的体系流变性能发生变化。由于玉米淀粉本身具有增稠作用,与 PAM 混合后,溶液的粘度会增加。在低剪切速率下,这种复合体系表现出更高的粘度,这是因为分子链之间的相互缠绕和氢键作用限制了分子的流动。例如,在涂料工业中,这种混合体系可以使涂料具有更好的抗流挂性能,在垂直表面涂抹时,涂料不会轻易流淌。
吸附和絮凝性能:在吸附和絮凝方面,复合体系的性能也有所改变。玉米淀粉的加入可以增加体系的吸附位点。对于一些含有多种污染物的废水,如同时含有有机物和悬浮物的造纸废水,这种混合体系能够更有效地吸附和絮凝污染物。PAM 的吸附架桥作用与玉米淀粉的吸附作用相结合,使絮凝效果更好。例如,在处理造纸废水时,与单独使用 PAM 相比,加入玉米淀粉后的混合体系对悬浮物的去除率会提高 10% - 20%。
稳定性和分散性:混合体系的稳定性和分散性也得到改善。玉米淀粉可以起到分散剂的作用,使 PAM 分子在溶液中更加均匀地分布。同时,由于两者之间的相互作用,在一定程度上可以防止 PAM 分子链的聚集和沉淀。在一些需要长时间储存的应用场景中,如印染助剂的制备,这种混合体系能够保持较好的稳定性,延长产品的保质期。
应用领域水处理领域:在污水处理中,PAM 和玉米淀粉的混合体系可用于处理各种类型的污水。对于生活污水,它可以有效去除污水中的悬浮物、油脂和部分有机物,提高污水的净化效果。在工业废水处理方面,如食品加工废水、印染废水等,该混合体系能够根据不同废水的特点,通过调整 PAM 和玉米淀粉的比例,实现针对性的处理。例如,在食品加工废水处理中,利用玉米淀粉对食品残渣的亲和性和 PAM 的絮凝性,快速沉淀废水中的杂质。
造纸工业:在造纸过程中,这种混合体系可以用作纸张增强剂和助留助滤剂。一方面,它可以增强纸张的强度,通过与纸张纤维的相互作用,使纸张更加坚韧。另一方面,作为助留助滤剂,它能够提高纸张纤维和填料在纸浆中的留着率,减少它们在造纸过程中的流失,从而提高造纸的效率和质量。
农业领域:在农业方面,PAM 和玉米淀粉的混合体系可以用于土壤改良和保水。将其施用于土壤中,能够增加土壤的团聚性,改善土壤结构。玉米淀粉可以为土壤微生物提供碳源,促进微生物的生长,而 PAM 可以提高土壤的保水能力,减少水分的蒸发和流失,有利于农作物的生长。