溫水原理:溫度對聚丙烯酰胺(PAM)的溶解速度有顯著影響。從分子運動的角度來看,溫度升高會增加分子的熱運動能量。當使用溫水溶解 PAM 時,水分子的熱運動更加劇烈,能夠更快地滲透到 PAM 的分子鏈之間。同時,PAM 分子鏈在較高溫度下也會變得更加舒展,有利于水分子與 PAM 分子的相互作用,從而加快溶解過程。一般水溫在 30 - 50℃之間時,PAM 的溶解速度會比在常溫下快很多。
注意事項:不過,溫度也不能過高。因為當溫度超過一定限度(陽離子型 PAM 溫度不宜超過 60℃,陰離子型和非離子型不宜超過 80℃),會引起 PAM 分子鏈的降解,導致其性能下降。例如,在高溫下,PAM 分子鏈上的酰胺基會發(fā)生水解反應,使分子鏈斷裂,影響其絮凝等功能。
攪拌設備原理:適當?shù)臄嚢杩梢约铀倬郾0返娜芙狻嚢枘軌蚴?PAM 顆粒在水中分布得更加均勻,增加 PAM 與水分子的接觸面積。通過攪拌產(chǎn)生的水流動力,可以更快地將水分子帶到 PAM 顆粒表面,同時也能及時帶走已經(jīng)溶解的 PAM 分子,避免局部濃度過高形成凝膠層而阻礙溶解。例如,使用機械攪拌器以適當?shù)乃俣龋ㄒ话?200 - 400 轉 / 分鐘)攪拌,能夠使 PAM 在水中迅速分散并溶解。
注意事項:但是,攪拌速度也不能過快。如果攪拌速度過高,會產(chǎn)生強大的剪切力,這會導致 PAM 分子鏈的斷裂。因為 PAM 分子鏈是長鏈結構,在高剪切力作用下容易被拉斷,從而降低 PAM 的分子量和性能。另外,攪拌方式也很重要,建議采用低速攪拌和高速分散相結合的方式,先在高速下將 PAM 均勻分散在水中,然后再以低速攪拌使其充分溶解。
氫氧化鈉(NaOH)等堿性物質(在適當范圍內)原理:對于部分水解的聚丙烯酰胺,加入少量氫氧化鈉等堿性物質可以加快溶解速度。這是因為在堿性環(huán)境下,PAM 分子鏈上的酰胺基(-CONH?)會發(fā)生水解反應,生成羧基(-COOH)和氨基(-NH?)。羧基的生成使分子鏈的親水性增強,更有利于與水分子相互作用,從而加快溶解。例如,在 PAM 溶液中加入適量的氫氧化鈉,使溶液的 pH 值維持在 7 - 9 之間,能夠明顯觀察到 PAM 的溶解速度加快。
注意事項:堿性物質的加入量必須嚴格控制。如果加入過多的氫氧化鈉,會導致 PAM 過度水解,使分子鏈斷裂,影響其性能。而且,對于非水解型的 PAM,過多的堿性物質會對其化學結構產(chǎn)生不利影響,同樣會導致性能下降。所以,在添加堿性物質時,需要根據(jù) PAM 的類型和具體的使用要求來確定合適的用量。