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聚丙烯酰胺分子量離子度和參數(shù)分析

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聚丙烯酰胺分子量離子度和參數(shù)分析

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聚丙烯酰胺分子量離子度和參數(shù)分析

聚丙烯酰胺常簡(jiǎn)寫(xiě)為PAM。糖廠近年使用的各種PAM，實(shí)質(zhì)上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯S鈉經(jīng)過(guò)共聚反應(yīng)生成的高分子產(chǎn)物。
丙烯酰胺的分子式為：CH2 = CH－CONH2
丙烯S鈉的分子式為：CH2 = CH－COONa
聚合物的分子式為： CONH2 COONa
—— CH2－ CH—— —— CH2－ CH—— ——
m n 式中的m與n分別代表丙烯酰胺與丙烯S鈉的相對(duì)數(shù)量。它們的比例對(duì)聚合物的性質(zhì)有很大的影響。通常將n對(duì)(m+n)的百分比稱(chēng)為陰離子度或羧基比率，以前通常稱(chēng)它為水解度： n n + m 陰離子度＝ × 。因?yàn)椋瑿OONa基團(tuán)在水溶液中容易離解出Na+ 而留下負(fù)電基－COOˉ，使大分子帶負(fù)電，它們亦稱(chēng)為陰離子聚合電解質(zhì)。
PAM的分子量、陰離子度和殘留單體含量是很重要的參數(shù)：
（1）分子量
PAM的分子量很高，且近年來(lái)還有較大提高。20世紀(jì)70年代應(yīng)用的PAM，分子量一般為數(shù)百萬(wàn)；80年代以后，多數(shù)優(yōu)質(zhì)PAM的分子量在1500萬(wàn)以上，有些達(dá)到2000萬(wàn)。每一個(gè)這種PAM分子是由十萬(wàn)個(gè)以上的丙烯酰胺或丙烯S鈉分子聚合而成 (丙烯酰胺的分子量為71，含十萬(wàn)個(gè)單體的PAM的分子量為710萬(wàn))。通常，分子量高的PAM的絮凝性能較好。高分子有機(jī)物的分子量，即使在同一產(chǎn)品中也不是完全均一的，標(biāo)稱(chēng)的分子量是它的平均值。
（2）陰離子度
PAM的陰離子度對(duì)它的使用效果有很大影響，但它的適宜數(shù)值需視所處理的物料的種類(lèi)和性質(zhì)而定，不同情況下會(huì)有不同的值。根據(jù)我們多年的研究和對(duì)數(shù)十個(gè)PAM樣本進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)與分析，制糖工業(yè)所用的PAM陰離子度22～28%較適合，且適應(yīng)性較強(qiáng)，可用于不同的物料(蔗汁、糖漿、赤糖及原糖的回溶糖漿)以及不同的工藝流程(亞ls法、碳S法和磷浮法) 。國(guó)外生產(chǎn)的糖用PAM的陰離子度多數(shù)在此范圍。Bennett指出，如果所處理的物料的離子強(qiáng)度較高(含無(wú)機(jī)物較多)，所用PAM的陰離子度宜較高，反之則應(yīng)較低。又據(jù)克拉克的報(bào)告，澳州的糖廠常用20%陰離子度的PAM，而美國(guó)佛羅里達(dá)州的糖廠常用較高的數(shù)值。Cress等的研究發(fā)現(xiàn)，在蔗汁中加絮凝劑和除去沉淀物以后，殘留的PAM量與PAM原來(lái)的陰離子度有關(guān)。而在普通的水處理中，時(shí)常用不含羧基的聚丙烯酰胺。
早期生產(chǎn)的PAM是由丙烯酰胺一種單體聚合而成，原來(lái)不含－COONa基團(tuán)。使用前要先加NaOH加熱，使部分－CONH2 基水解為－COONa，反應(yīng)式如下：－CONH2 + NaOH －→ －COONa + NH3
水解過(guò)程中有氨氣放出。PAM中酰胺基團(tuán)水解的比例就稱(chēng)為PAM的水解度，它即是陰離子度。這種PAM的使用不方便，且性能較差(加熱水解必使PAM分子量和性能明顯下降)，80年代后已很少使用。
現(xiàn)代生產(chǎn)的PAM有多種不同陰離子度的產(chǎn)品，用戶可根據(jù)需要和通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)選用適當(dāng)?shù)钠贩N，不需要再行水解，溶解以后即可使用。但是，由于習(xí)慣的原因，有些人仍將絮凝劑的溶解過(guò)程稱(chēng)為水解的概念錯(cuò)誤操作。
（3）殘余單體含量
PAM的殘余單體含量是衡量它是否適用于食品工業(yè)的重要參數(shù)。丙烯酰胺的聚合物是無(wú)的，在國(guó)際上已廣泛用于自來(lái)水清凈、食品工業(yè)和制糖工業(yè)。不過(guò)，在工業(yè)品聚丙烯酰胺中，難免殘留有微量

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