反應原理

聚丙烯酰胺（PAM）分子鏈上含有酰胺基（-CONH?）。當與硫酸（H?SO?）反應時(shí)，在酸性較強的環(huán)境下，酰胺基會(huì )發(fā)生水解反應。硫酸提供的氫離子（H?）進(jìn)攻酰胺基中的羰基氧原子，形成一個(gè)帶正電荷的中間體，隨后水分子參與反應，使酰胺鍵斷裂。水解的主要產(chǎn)物是羧基（-COOH）和銨離子（-NH??），反應式可簡(jiǎn)單表示為：-CONH? + H? + H?O→ -COOH + NH??。

隨著(zhù)反應的進(jìn)行，如果硫酸濃度足夠高、反應時(shí)間足夠長(cháng)，聚丙烯酰胺分子鏈上的酰胺基會(huì )不斷水解，分子結構逐漸被破壞，會(huì )形成小分子的有機酸和銨鹽。

對聚丙烯酰胺性能的影響

電荷性質(zhì)改變：聚丙烯酰胺原本是中性或具有一定離子性的（如陰離子型或陽(yáng)離子型取決于其改性情況）。經(jīng)過(guò)硫酸水解后，由于生成了羧基，使其陰離子性增強。這是因為羧基在水中可以電離出氫離子（H?），留下帶負電的羧酸鹽基團（-COO?），從而改變了聚丙烯酰胺在溶液中的電荷分布和電學(xué)性質(zhì)。

分子量降低：硫酸的酸性環(huán)境會(huì )導致聚丙烯酰胺分子鏈的斷裂。隨著(zhù)酰胺基的水解和分子鏈的不斷受到酸性環(huán)境的侵蝕，分子鏈會(huì )逐漸變短，分子量降低。分子量的降低會(huì )嚴重影響聚丙烯酰胺作為絮凝劑或增稠劑的性能。例如，作為絮凝劑時(shí)，分子量降低其分子鏈的吸附架橋能力減弱，對懸浮顆粒的絮凝效果變差；作為增稠劑時(shí)，溶液的粘度會(huì )隨著(zhù)分子量的降低而減小。

溶解性變化：水解后的聚丙烯酰胺由于生成了更多的羧基和銨離子，其在水中的溶解性會(huì )發(fā)生變化。一方面，羧基的親水性使得產(chǎn)物在水中的溶解性有增加的趨勢；另一方面，若反應過(guò)于劇烈，分子鏈過(guò)度斷裂形成的小分子產(chǎn)物會(huì )改變溶液的整體性質(zhì)，導致溶解性的變化情況較為復雜。在一些情況下，會(huì )出現溶解性先增加后由于產(chǎn)物結構變化而降低的現象。