水解反應加速聚丙烯酰胺(PAM)分子鏈上含有酰胺基(-CONH?)。當加入食用堿(主要成分是碳酸鈉 Na?CO?或氫氧化鈉 NaOH 等堿性物質(zhì))后,在堿性環(huán)境下,PAM 的水解反應會(huì )加速。以氫氧化鈉為例,水解反應過(guò)程中,酰胺基會(huì )逐漸轉化為羧基(-COOH)。這是因為堿性條件下的氫氧根離子(OH?)會(huì )攻擊酰胺基上的部分原子,使其化學(xué)鍵斷裂,形成帶有負電荷的羧基。這種水解反應的加速使得聚丙烯酰胺分子鏈上的電荷分布發(fā)生變化,親水性增強,分子鏈更容易在水中伸展。
對絮凝效果的影響增強作用:適當添加食用堿引發(fā)的水解反應可以改善聚丙烯酰胺的絮凝效果。隨著(zhù)水解程度的增加,分子鏈上產(chǎn)生的羧基能夠更好地吸附水中帶正電荷的懸浮顆粒。例如,在污水處理中,對于一些含有金屬離子(如鐵離子、鋁離子等)的污水,水解后的聚丙烯酰胺可以通過(guò)靜電引力與這些金屬離子結合,使懸浮顆粒聚集在一起,形成較大的絮體,便于沉淀分離。而且,分子鏈伸展后也增強了吸附架橋作用,能夠連接更多的懸浮顆粒,提高絮凝效率。
過(guò)量的問(wèn)題:如果加入過(guò)多的食用堿,導致水解程度過(guò)高,會(huì )出現負面影響。過(guò)度水解會(huì )使聚丙烯酰胺分子鏈過(guò)于伸展,甚至發(fā)生斷裂,從而降低其分子量。這會(huì )導致絮凝效果下降,因為分子鏈的長(cháng)度和完整性對于吸附架橋作用是很重要的。同時(shí),過(guò)高的堿性環(huán)境也對被處理的水質(zhì)產(chǎn)生不良影響,改變水的 pH 值,進(jìn)而影響其他處理過(guò)程或對水體生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害。
溶液性質(zhì)變化粘度變化:加入食用堿后,聚丙烯酰胺溶液的粘度會(huì )發(fā)生變化。在水解初期,隨著(zhù)分子鏈的伸展和電荷增加,溶液粘度會(huì )有所增加。這是因為分子鏈之間的相互作用力增強,并且分子鏈的伸展使得溶液的流體力學(xué)半徑增大。但是,當水解過(guò)度,分子鏈斷裂后,溶液粘度會(huì )下降。此外,堿性物質(zhì)的加入本身也會(huì )對溶液的離子強度產(chǎn)生影響,進(jìn)而改變溶液的粘度。
穩定性變化:聚丙烯酰胺溶液的穩定性也會(huì )受到影響。適當的堿性環(huán)境可以在一定程度上保持溶液的穩定性,防止微生物滋生等。但如果堿性過(guò)強,會(huì )導致溶液出現沉淀或者分層現象。這是因為過(guò)高的 pH 值會(huì )引發(fā)一些副反應,或者改變聚丙烯酰胺分子的溶解性,使其從溶液中析出。