聚丙烯酰胺的酸性水解反应
部分水解聚丙烯酰胺溶液稳定性的影响因素
部分水解聚丙烯酰胺溶液稳定性的影响因素
影响聚丙烯酰胺溶液稳定性的因素主要有:
一、溶液pH值
1、酸性环境:酸性环境会导致聚丙烯酰胺链在液相中支化,减少溶液
的稳定性;
2、碱性环境:碱性环境对聚丙烯酰胺结构的破坏相对较小,形成的细
纤维可以在液体中更加稳定,但注意水不能太多,过多的水分会使溶
液稳定性变差;
二、离子强度
1、聚丙烯酰胺溶液中有浓度为0.005-0.02M的各种离子,离子强度过
大会增强支化效应,减弱溶液的稳定性;
2、当引入大量离子时,细胞外液修饰作用就被离子强度大的环境蒙蔽,甚至影响溶液稳定性,从而出现gelswein转变现象;
三、加入添加剂
1、加入各种改性剂可以减少聚合物的支化作用,从而提高溶液稳定性,改变溶液的物化性质;
2、也可以加入专门的稳定剂,比如蛋白质和糖类的寡聚物,来抑制溶
液的聚合反应,延长溶液的稳定性。
四、溶液浓度
1、低浓度溶液比高浓度溶液更易发生结晶反应,所以低浓度溶液易聚合反应,稳定性比较差;
2、高浓度溶液易发生析凝反应,因此稳定性较好,但聚合度较低,同时也易发生支化反应,通常也可以获得较好的分散状态。
总之,溶液的稳定性受液体环境中pH值、离子强度、添加剂以及溶液浓度等方面的影响,有效掌握可以使聚丙烯酰胺溶液具有良好的分散性和稳定性。
聚丙烯酰胺使用国家标准
水处理剂聚丙烯酰国家标准的应用水处理剂聚丙烯酰胺絮凝剂(PAM)又称三号絮凝剂,是由丙烯酰胺单体聚合而成的有机高分子聚合物,无色无味、无臭、易溶于水,没有腐蚀性。
聚丙烯酰胺在常温下比较稳定,高温、冰冻时易降解,并降低絮凝效果,故其贮存与配制投加时,温度应控制在2℃~55℃时,絮凝效果为佳,否则会降低使用效果。
聚丙烯酰胺的分子结构为:结构式中丙烯酰胺分子量为71.08,n值为2×104~9×104,故聚丙烯酰胺分子量一般为1.5×106~6×106,分为低、中、高和超高分子量。
聚丙烯酰胺产品按其纯度来分,有粉剂和胶体两种,粉剂产品为白色或微黄色颗粒或粉末,固含量一般在90%以上,胶体产品为无色或微黄色透胶体,固含量为8%~9%。
聚丙烯酰胺产品按其离子型来分,有阳离子型、阴离子型和非离子型3种。
阳离子型一般都含有微量毒性,不适宜在给排水工程中使用,所以我们接触到的水处理剂聚丙烯酰胺均属阴离子型或非离子型。
聚丙烯酰胺的絮凝机理是:聚丙烯酰胺具有极性酰胺基团,酰胺基团易于借氢键作用在泥沙颗粒表面吸附。
另外,聚丙烯酰胺絮凝剂有很长的分子链,其长度有100A°,但链的宽度只有1A°,很大数量级的长链在水中具有巨大的吸附表面积,其絮凝作用好,还可利用长链在絮凝颗粒之间架桥,形成大颗粒絮凝体,加速沉降。
水处理剂聚丙烯酰胺的絮凝机理有别于三氯化铁、硫酸铝、碱式氯化铝等混凝剂的ξ电位凝聚概念,所以,聚丙烯酰胺不能称混凝剂,因其机量主要以吸附架桥为主,只能称絮凝剂。
聚丙烯酰胺在NaOH等碱类作用下,极易起水解反应,使部分聚丙烯酰胺生成聚丙烯酸钠,丙烯酸钠分子在水中不稳定,被离解成RCOO-Na+。
因此,聚丙烯酰胺水解体是聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠的共聚物,由于RCOO-(羟基)的作用,使聚丙烯酰胺水解体成为阴离子型高分子絮凝剂,而非水解的聚丙烯酰胺絮凝剂为非离子型高分子絮凝剂。
聚丙烯酰胺的水解反应公式
聚丙烯酰胺的水解反应公式
反应进行的程度,通常以水解度表示
h=m/n×100%(2)
式中:h-水解度(%);
m—聚丙烯酰胺分子中水解生成的羧基数;
n—聚丙烯酰胺分子中水解前酰胺基总数。
在反应(1)中,随着水解度的增加,羧基阴离子增加,分子链不断伸展,从而有使絮凝效果逐渐增强的作用;同时,聚丙烯酰胺分子的负电性亦逐渐增强,又妨碍了其与负电性的泥沙杂质相吸附,而且在吸附架桥中起主要作用的活性基团-酰胺基也不断减少,从而随着水解度的增加,又存在使絮凝效果逐渐变差的因素。
在水解前期,前者起主导作用;水解后期,后者升居主导地位。
作为综合结果,必存在一个最优的水解程度,使絮凝效果最佳,即存在着一个最佳水解度。
自M ichaels 〔1〕于1954年提出最佳水解度的概念以来,一直普遍认为其值为30%左右。
但对高浊度水,最佳水解度是否仍为30%,是本文要探讨的一个课题。
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聚丙烯酰胺 PAM
聚丙烯酰胺河南佰科聚丙烯酰胺厂生产的佰科牌阳离子聚丙烯酰胺是一类新型高效的有机高分子絮凝剂,因其分子链节上带有阳离子,与废水中带阴离子的胶体颗粒进行电荷中和作用,降低ζ电位,压缩扩散层。
同时,阳离子型聚丙烯酰胺的长链产生架桥效应,使胶体絮凝。
其它悬浮的颗粒也被吸附、包卷和捕集,并相互集结形成大的絮体,即“中和”与“架桥”作用。
因此阳离子型聚丙烯酰胺在污水处理中越来越受到重视。
另外,聚丙烯酰胺在市政污水处理领域也扮演着重要的角色。
日益严格的法规促进了水处理工业的发展,市政污水处理领域不仅未受到金融危机的影响,反而表现出良好的增长势头。
包括摩洛哥、突尼斯、阿尔及利亚和埃及等国家在内的北非地区出现了新的市政污水处理市场,而其他一些国家,例如沙特阿拉伯和卡塔尔,也正在加大对水处理的私有化投资。
在工业废水处理方面,煤炭开采和热电站建设提供了巨大的业务空间,而对中水回用技术的日益关注也是一个市场推动因素。
子量在300-2000万之间,产品外观为白色或略带粉末,液态为无色黏稠胶体状,温度超过120℃易分解,易溶于水,其水溶液几近透明的粘稠液体,属非危险品,无毒、无腐蚀性,固体PAM有吸湿性,吸湿性随离子度的增加而增加,PAM热稳定性好;加热到100℃稳定性良好,但在150℃以上时易分解产中氮气,在分子间发生亚胺化作用而不溶于水,密度(克)毫升23℃1.302。
玻璃化湿度153℃,PAM在应力作用下表现出非牛顿流动性。
本品无毒,注意防潮、防雨,避免阳光曝晒。
贮存期:2年,25kg纸袋(内衬塑料袋外为贴塑牛皮纸袋)。
堆高不超过10层.聚丙烯酰胺产品详情:PAM为水溶性高分子聚合物,不溶于大多数有机溶剂,具有良好的絮凝性,可以降低液体之间的磨擦阻力,按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。
度高,在阳离子絮凝剂中一般是指添加的阳离子单体多,阳离子单体很昂贵,所以,离子度往往和成本密切相关。
在阴离子絮凝剂中则一般是水解后呈阴性的基团,如--COOH多,水解程度强。
中国石油大学-聚丙烯酰胺的合成与水解
中国石油大学 油田化学 实验报告实验日期:成绩:班级: 学号: 姓名:教师:同组者:聚丙烯酰胺的合成与水解一、实验目的1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应。
2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。
二、实验原理聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成(温度50~80℃,pH 为6~7):---−−−−−→−-n O S NH H C CH H C nCH ][丨2)(2丨28224CONH 2 CONH 2由于反应过程中无新的低分子物质产生,所以高分子的化学组成与起始单体相同,因此这一合成反应属于加聚反应。
随着加聚反应的进行,分子链增长。
当分子量增长到一定程度时,即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构,使溶液的粘度明显增加。
聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解,生成部分水解聚丙烯酰胺。
----------→++--zy x n H C CH H C CH H C CH zNaOH O yH H C CH ][][][][丨2丨2丨22丨2CONH2 CONH 2 COOH COONa↑++3)(NH z y随着水解反应的进行,有氨放出并产生带负电的链节。
由于带负电的链节相互排斥,使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象,因而对水的稠化能力增加。
影响聚丙烯酰胺溶液粘度有以下几个因素:溶液中聚丙烯酰胺的质量分数、温度、剪切速率。
三、仪器与药品1.仪器电子天平,恒温水浴锅,量筒,烧杯,搅拌棒,药匙,Brookfield 粘度计。
2.药品丙烯酰胺,10%NaOH 溶液,10%过硫酸铵溶液,蒸馏水。
四、实验步骤1.聚丙稀铣胺的加聚反应(1)用电子天平称取烧杯和搅拌棒的质量。
然后在烧杯中加入4.0g 丙烯酰胺和40.0g 水,配成10%的丙烯酰胺溶液。
(2)在恒温水浴中,将10%丙烯酰胺加热到80℃,然后加入35滴左右10%过硫酸铵溶液,引发丙烯酰胺加聚。
(3)在加聚过程中,慢慢搅拌,注意观察溶液粘度的变化。
(4)20分钟后,停止加热,产物为聚丙烯酰胺。
三氯化铁与聚丙烯酰胺水解
三氯化铁与聚丙烯酰胺水解1.引言1.1 概述三氯化铁与聚丙烯酰胺的水解反应是一个关键的研究领域,它在许多工业和环境领域中具有重要的应用价值。
三氯化铁是一种常见的无机盐,具有较强的氧化性和反应活性,而聚丙烯酰胺是一种聚合物,具有良好的吸水性和胶凝能力。
在水解反应中,三氯化铁和聚丙烯酰胺发生化学反应,产生一系列的产物和中间产物。
这些产物的形成和分解过程不仅受到三氯化铁和聚丙烯酰胺的性质影响,还受到其他因素的影响,如温度、pH值、反应时间等。
本篇长文将对三氯化铁与聚丙烯酰胺的水解反应进行详细的研究和分析。
首先,将介绍三氯化铁和聚丙烯酰胺的基本性质,包括化学组成、物理性质和结构特点等方面。
接着,将探讨三氯化铁与聚丙烯酰胺水解反应的机理和过程,包括反应的条件、速率和产物等方面。
最后,将分析水解反应的影响因素,如温度、pH值和反应时间等。
通过对三氯化铁与聚丙烯酰胺的水解反应的深入研究,我们可以更好地理解这一反应的机制和规律,为相关领域的工作和研究提供有价值的参考和指导。
同时,该研究还可以为改进和优化三氯化铁与聚丙烯酰胺的水解反应工艺和应用提供科学依据,促进相关领域的发展和进步。
1.2文章结构文章结构包括了引言、正文和结论三个部分,每个部分分别包含了一些子标题。
在引言部分,我们将介绍本篇文章的概述、文章结构和目的。
在正文部分,我们将具体讨论三氯化铁的性质和聚丙烯酰胺的性质,以便为接下来的水解反应做好基础准备。
在结论部分,我们将总结三氯化铁与聚丙烯酰胺的水解反应,并讨论这些反应的影响因素。
通过以上文章结构的安排,我们将全面深入地探讨三氯化铁与聚丙烯酰胺水解的相关内容。
1.3 目的本文旨在研究和探讨三氯化铁与聚丙烯酰胺的水解反应。
通过实验和分析,我们将探索水解反应的机理和影响因素。
具体来说,我们将通过以下几个方面来达到本文的目的:首先,我们将介绍三氯化铁和聚丙烯酰胺的性质。
了解它们的物理和化学特性,有助于我们理解它们在水解反应中的作用和行为。
聚丙烯酰胺管道水解工艺流程
聚丙烯酰胺管道水解工艺流程英文回答:Polyacrylamide (PAM) is a polymer that is widely used in various industries, including wastewater treatment, oil and gas extraction, and paper manufacturing. However, PAM can pose environmental concerns if it is not properly managed. Therefore, it is important to have an effective hydrolysis process in place to break down PAM into harmless byproducts.The hydrolysis process of PAM involves the reaction of PAM with water, resulting in the cleavage of the polymer chains and the formation of acrylamide monomers. This process can be carried out using different methods, including chemical hydrolysis and biological hydrolysis.Chemical hydrolysis involves the use of chemicals, such as acids or bases, to accelerate the hydrolysis reaction. For example, sulfuric acid can be used to hydrolyze PAMinto acrylamide monomers. This method is often used in industrial settings where a large amount of PAM needs to be hydrolyzed quickly.On the other hand, biological hydrolysis relies on the activity of microorganisms to break down PAM. Certain bacteria and fungi have enzymes that can degrade PAM into smaller molecules. This method is more environmentally friendly and is often used in wastewater treatment plants.In both chemical and biological hydrolysis, the hydrolysis reaction can be influenced by various factors, such as temperature, pH, and concentration of PAM. For example, a higher temperature can accelerate the hydrolysis reaction, while a lower pH can promote the formation of acrylamide monomers. Therefore, it is important to optimize these factors to achieve efficient hydrolysis of PAM.Once PAM is hydrolyzed, the resulting acrylamide monomers can be further treated or removed from the system. For example, in wastewater treatment plants, acrylamide monomers can be removed through processes such asadsorption or biodegradation.Overall, the hydrolysis process of PAM is essential for managing the environmental impact of this polymer. By breaking down PAM into harmless byproducts, we can ensurethe safe and sustainable use of this versatile polymer.中文回答:聚丙烯酰胺(PAM)是一种广泛应用于各个行业的聚合物,包括废水处理、油气开采和造纸等。
聚丙烯酰胺的水解度介绍
聚丙烯酰胺的水解度介绍聚丙烯酰胺的水解程度是指聚丙烯酰胺溶液中的弱离子与水结合,形成弱碱性或者弱酸性的能力,或者是聚丙烯酰胺水溶液中形成弱酸的强弱和形成弱碱的能力强弱。
对于强酸和强碱,电离度越大对应的酸碱性就越强,而它们的水解程度就越弱。
对于一些易溶性的聚丙烯酰胺类来说,电离度越大对应的电离出的离子越多,而它们的水解程度就越弱。
一般,电离度大的,它们的水解程度就越弱,相反,电离度小的,水解程度就越大。
一般,在比较有酸式酸根离子的酸或盐的溶液中的离子浓度大小的时候就要注意,它们的电离程度和水解程度。
阴离子型聚丙烯酰胺“水解度”是水解时PAM分子中酰胺基转化成羧基的百分比,但由于羧基数测定很困难,实际应用中常用“水解比”即水解时氢氧化钠用量与PAM用量的重量比来衡量。
阴离子型聚丙烯酰胺的使用效果与其“水解度”有关,“水解度”过小会导致混凝或助凝效果较差,“水解度”过大,加碱费用较高会增加制作成本。
决定聚丙烯酰胺水解度的主要控制因素有:加碱比、溶液浓度、水解时间、水解温度等。
这些因素互相影响。
当其他因素固定时,水解度随时间的延长而增大。
也就是说不能保持水解度不变。
另一方面,假如根据测得的水解度来规定加碱比,则达不到最佳水解度,因为在常温下欲使聚丙烯酰胺与碱完全作用需要很长的时间。
经实验测定,任何一种加碱比的聚丙烯酰胺即使经过一年多的时间水解,仍有未作用完的碱。
另一种方法是通过加温使聚丙烯酰胺在较短的时间内与碱完全作用,但由于生产中使用大量的聚丙烯酰胺,采用加温的方法是不现实的。
鉴于上述原因,在生产中根据实际情况找出一个适宜的加碱比,在这个加碱比下,经一定时间的常温水解,能得到较接近于最佳水解度的聚丙烯酰胺,同时又能使水解液有一定的稳定性,能够在足够长的时间内保持其絮凝性能。
水解作用的进程还决定于聚丙烯酰胺溶液的浓度,浓度越高,在加碱比一定时,碱在溶液中的浓度就越高,水解作用就进行得越迅速,也越完全。
提高浓度可以缩小储液池的容积,但过高的浓度会造成配置溶液时搅拌的困难,在平衡些困难之后,建议采用10%的浓度较为适宜。
聚丙烯酰胺的合成与水解
大学化学原理实验报告实验日期:成绩:班级:学号:姓名:教师:同组者:一. 实验目的1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应。
2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。
二. 实验原理聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成:由于反应过程中无新的低分子物质产生,所以高分子的化学组成与起始单体相同,因此这一合成反应属于加聚反应。
随着加聚反应的进行,分链增长。
当分子量增长到一定程度时,即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构,使溶液的粘度明显增加。
聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解,生成部分水解聚丙烯酰胺:随着水解反应的进行,有氨放出并产生带负电的链节。
由于带负电的链节相互排斥,使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象,因而对水的稠化能力增加。
聚丙烯酰胺在钻井和采油中有许多用途。
三. 仪器与药品1.仪器恒温水浴,沸水浴,烧杯,量筒,搅拌棒,台秤。
2.药品丙烯酰胺(化学纯)过硫酸铵(分析纯),氢氧化钠(分析纯)。
四. 实验步骤1.丙烯酰胺的加聚反应(1)用台秤称取烧杯和搅拌棒的质量(后面计算用到这一质量)。
然后在烧杯中加入2g 丙烯酰胺和18mL 水,配成10%的丙烯酰胺溶液。
(2)在恒温水浴中,将10%丙烯酰胺加热到60℃,然后加入15 滴10%过硫酸铵溶液,引发丙烯酰胺加聚。
(3)在加聚过程中,慢慢搅拌,注意观察溶液粘度的变化。
(4)半小时后,停止加热,产物为聚丙烯酰胺。
2. 聚丙烯酰胺的的水解(1)称量制得的聚丙烯酰胺,计算要补充加多少水,可配成5%聚丙烯酰胺的溶液。
(2)在聚丙烯酰胺中加入所需补加的水,用搅拌棒搅拌,观察高分子的溶解情况。
(3)称取20g 5%聚丙烯酰胺溶液(剩下的留作比较用)加入2mL 10%氢氧化钠,放入沸水浴中,升温至90℃以上进行水解。
(4)在水解过程中,慢慢搅拌,观擦粘度变化,并检查氨气的放出(用湿的广泛pH 试纸)。
(5)半小时后,将烧杯从沸水浴中取出,产物为部分水解聚丙烯酰胺。
(6)称取产物质量,补加蒸发损失的水量,制得5%的部分水解聚丙烯酰胺。
(综述)聚丙烯酰胺生物降解研究进展
应用与环境生物学报 2005,11(5):648~650 C h in J A ppl Environ B iol=ISSN10062687X 2005210225聚丙烯酰胺生物降解研究进展3韩昌福 李大平33 王晓梅(中国科学院成都生物研究所 成都 610041)摘 要 聚丙烯酰胺(P AM)是丙烯酰胺均聚物和各种共聚物的统称,作为一种高技术含量、高附加值的重要化工产品,已广泛应用到工农业生产的各个领域并渗透到人们的日常生活中.过去通常认为聚丙烯酰胺是非常稳定的高分子聚合物,事实上,在自然条件下,聚丙烯酰胺会发生缓慢的物理降解(热、剪切)、化学降解(水解、氧化以及催化氧化)和生物降解,最终生成各种低聚物以及具有神经毒性的剧毒丙烯酰胺单体,对人体造成了极大的间接或直接危害.因此,进行聚丙烯酰胺的降解研究很有意义,而聚丙烯酰胺的生物降解研究领域几乎为空白.参33关键词 聚丙烯酰胺;转化;毒性;生物降解CLC X172¬O633.22PR O GRESS O F STUD I ES O N POLYACRYLA M I D E B I OD EGRADAT I O N3HAN Changfu,L IDap ing33&WANG Xiaomei(Chengdu Institute of B iology,Chinese Acade m y of Sciences,Chengdu610041,China)Abstract Polyacryla m ide(P AM)is a general ter m for acryla m ide homopoly mers and copoly mers.A s an i m portant p r oduct of che m ical industry with high2tech and high accessi onal values,polyacryla m ide has been widely app lied t o different fields of in2 dustry and agriculture,and even t o peop le’s daily life.It was generally considered that polyacryla m ide was an extraordinarily stable macr omolecular poly mer.But unf ortunately,polyacryla m ide is f ound with sl ow physical degradati on(heat,cutting), sl ow che m ical degradati on(hydr olysis,oxidati on,catalysis oxidati on)and sl ow bi odegradati on under natural conditi ons,and it finally p r oduced different oligomers,as well as acryla m ide,which possess neur ot oxicity,and are directly and indirectly har mful t o hu man health.So,the studies on degradati on of polyacryla m ide are greatly inportant.However,there have been very fe w studies on bi odegradati on of polyacryla m ide till now.Ref33Keywords polyacryla m ide;transf or mati on;t oxicity;bi odegradati onCLC X172¬O633.22 聚丙烯酰胺(P AM)是丙烯酰胺均聚物和各种共聚物的统称,是重要的水溶性聚合物,并兼具絮凝性、增稠性、耐剪切性、降阻性、分散性等性能,作为一种高技术含量、高附加值的重要化工产品,已广泛应用在采油、化工、造纸、纺织、制糖、医药、环保、建材、农业生产等部门和领域并已渗透到人们的日常生活中[1~7].由于其良好的絮凝性能,聚丙烯酰胺最早开始在水处理领域得到广泛应用,包括原水处理、污水处理和工业水处理、城市生活污水处理等[3],目前仍然是国内外水处理领域使用量最大的水处理剂.近年来,部分水解性聚丙烯酰胺(HP AM)在油田采油生产中已得到大规模应用[4,5].聚合物驱油开始于20世纪50年代末,一般采用水溶性高分子的聚丙烯酰胺通过注水井注入地下,提高原油采收率[6].美国、俄罗斯、加拿大、法国、德国以及阿曼等国家进行的大量聚合物驱油工业性试验表明,采用聚合物驱油一般能提高原油采收率6%~17%[7,20].我国国内的注聚采油技术在20世纪90年代发展很快,继大庆油田之后,胜利、大港、河南、辽河等油田也都进行了先导性试收稿日期:2004206223 接受日期:20042072233中国科学院知识创新工程重要方向项目资助(KSCX22S W2114) Supported by the Knowledge I nnovati on Pr oject of the Chinese Acade my of Sciences33通讯作者 Corres ponding author(E2mail:lidp@)验,并取得了成功.其中,大庆油田、胜利油田等大型油田已形成注聚采油的规模生产,2003年大庆油田聚合物驱油生产原油已达到年产1000万吨以上.目前,我国大型油田已成为聚丙烯酰胺的最大应用领域.聚丙烯酰胺还在造纸生产领域用作驻留剂、助滤剂等,以提高浆料的过滤性能,改善纸张质量,提高细小纤维的留作率,减少原材料消耗和减轻污染物排放等[1,8].聚丙烯酰胺作为良好的絮凝剂还大量应用于采矿、洗煤等领域,因吸湿性强的特点作为上浆剂和整理剂广泛应用到纺织、印染工业[9].近年来,由于其良好的保水、吸湿性能,聚丙烯酰胺还被大量生产来作固体水用于干旱、少雨等地区的植树、造林等农林业生产领域[30].1 聚丙烯酰胺在自然条件下的分解和潜在毒性过去通常认为聚丙烯酰胺是非常稳定的高分子聚合物.事实上,在自然条件下,聚丙烯酰胺会发生缓慢的物理降解(热、剪切)[10,30]、化学降解(水解、氧化以及催化氧化)[11~19]和生物降解(微生物酶解)[27~32].这些降解主要是通过激发产生自由基引起连锁氧化反应,从而造成聚合物主链断裂和分子量降低,水溶液粘度损失.在对聚丙烯酰胺的稳定性研究发现,P AM在水溶液中同时发生两种化学降解反应:水解反应,引起侧基结构的变化,由酰胺基转变为羟基;氧化反应,引起主链的断裂,使聚合物分子量减少.氧化降解反应具有自由基连锁反应的特征,过氧化物、还原性有机杂质以及过渡金属离子等起着活化剂作用,产生活性自由基碎片,促进聚合物氧化降解.聚合物中的过氧化物以及产生的羰基化合物是引发聚合物氧化降解和光降解的主要成因.聚丙烯酰胺根据其用途的不同,其分子量一般在2×106~20×106之间,由于降解作用,主链断裂分子量大幅降低,产生大量的低聚物,低聚物的进一步降解会产生大量的丙烯酰胺单体(AM)[29].而丙烯酰胺是一种有毒化学物质,对其毒性国内外已经进行了大量的研究[25].对于环境中的丙烯酰胺浓度各国都有相应的法律法规:美国职业安全与卫生法(OS HA)规定职业接触标准是空气中丙烯酰胺的阈值-时间加权平均(T LA-T WA)为0.3mg/m3;我国费渭泉等人提出,丙烯酰胺在水中的剩余浓度<10×10-9;英国规定饮料中丙烯酰胺含量<0.25×10-9;日本规定向河水中排放丙烯酰胺含量<10×10-9[22~24].由于其良好的水溶性,排入环境的丙烯酰胺基本上进入地面水体和地下水中,可以通过皮肤、黏膜、呼吸道和口腔被吸收,广泛分布在人的体液中,也能进入胚胎中,引起中毒.丙烯酰胺的代谢主要是与谷胱甘肽结合发生反应产生N2醋酸基2S2半胱氨酸,在肝、脑和皮肤通过酶和非酶的催化结合反应.它已被证明是染色体的断裂剂,诱发染色体畸变.它能引起神经性毒性反应,其毒性反应是感觉和运动失常,病理表现为四肢麻木、感觉异常、运动失调、颤抖、感觉迟钝和中脑损伤.摄入丙烯酰胺污染水会引起嗜睡、平衡紊乱、混合记忆丧失和幻觉.毫无疑问,聚丙烯酰胺本身是安全无毒的,因此其应用范围渗入到人们生活的方方面面,在食品、药品以及整容等直接关系人类健康的领域也有应用.事实上,聚丙烯酰胺在环境中的迁移、降解[29,30]引发的深远影响还并没有得到认识,因此很有必要对聚丙烯酰胺的生物降解开展深入的研究,为消除其潜在毒性寻找合适的治理手段.2 聚丙烯酰胺的污染与国内外生物降解研究现状2.1 聚丙烯酰胺的污染现状聚丙烯酰胺在为油田生产提高采收率的同时,对地面工程也产生了相当恶劣的影响.注入地层的聚丙烯酰胺随原油/水混合液进入地面油水分离与水处理终端,大幅提高了混合液的粘度和乳化性,使油水分离难度加大,造成采出水含油量严重超标.聚丙烯酰胺对环境的直接影响是油田生产过程中不得不排入当地水体的外排水.由于油田配制聚丙烯酰胺需要新鲜水和以及部分低渗透地层,使部分含有较高浓度的聚丙烯酰胺采出水外排.绝大多数的聚丙烯酰胺进入地下油层,由于地层结构原因,很难避免其渗透到地下水层.聚丙烯酰胺在地面水体和地下水中的长期滞留,必将对当地水环境造成严重污染.除油田大量使用聚丙烯酰胺以外,水处理、造纸、纺织、采矿以及直接影响人体健康的众多产业,对聚丙烯酰胺的排放和可能带来的影响并没有相关的数据.公众认识还停留在聚丙烯酰胺为生产和生活带来的益处方面.在相当长的时期内,类似“固体水”等保水剂,在缺水、干旱地区植树、造林过程中还将得到广泛应用.所有的通过各种途径残留在环境中的聚丙烯酰胺会发生缓慢降解,释放出有毒的丙烯酰胺单体,这将给当地环境带来巨大的长期的影响.然而,这依然还没有引起足够的重视.2.2 聚丙烯酰胺生物降解国内外研究现状过去一般认为聚丙烯酰胺对微生物具有毒性,有关聚丙烯酰胺的生物降解研究,国内外都少见公开的文献报道.我们对国内外近10~20a的专利、文献数据库的检索发现,仅有数篇文献提到有关聚丙烯酰胺的生物降解.早期M agdaliniuk S (1995)[26]等人曾提出聚丙烯酰胺的不可生物降解性.但日本的Kunichika N(1995)[31]等人,在30℃,以P AM,K2HP O4, M gS O4・7H2O,NaCl,FeS O4・7H20的混合物作为培养基,从活性污泥和土壤中分离出能以水溶性聚丙烯酰胺为唯一碳源和氮源的Enterobacter agglo m erans和A zo m onas m acrocytogenes两株降解菌株;经过27h培养,整个生物体系消耗总有机碳的20%,聚丙烯酰胺平均分子量从2×106降至0.5×106;实验表明,微生物只能利用聚丙烯酰胺中的一部分,而不能利用其中的酰胺部分,即使是低浓度的聚丙烯酰胺也不能全部被利用. Jeanine L.Kay2Shoe make等人[26,27]在以聚丙烯酰胺作为土壤微生物生长基质的实验中,聚丙烯酰胺只能作为唯一的氮源被微生物所利用,但是却不能作为碳源被降解,可能原因是聚丙烯酰胺先被转化为长链聚丙烯酸酯,而后者可以被微生物作为氮源利用.在国内,黄峰(2002)[32]等人的实验表明,腐生菌(TG B)连续活化5次,在1000mg/L的P AM中恒温培养7d,可使溶液粘度损失率达11.2%,但TG B对P AM的生物降解较缓慢,由TG B导致P AM溶液的粘度损失率30d仍不超过12%;硫酸盐还原菌(SRB)[33]菌量达3.6×104mL-1时,经恒温30℃7d培养,可使1000mg/L的P AM粘度损失率达19.6%,但P AM粘度损失率并未随培养时间的增加而增加.到目前为止,国内外对聚丙烯酰胺的研究基本停留在初步阶段.作为一种稳定的高分子聚合材料,聚丙烯酰胺有着极强的生物抗性,即使是已经被降解为小分子的聚丙烯酰胺依然有着这一特征[28].3 结论由于聚丙烯酰胺自身庞大的分子量和稳定的结构,长期以来始终被认为是安全和难于降解的.有关其在自然界中的降解及其可能产生毒性的报道也是20世纪90年代开始首先由S m ith E[29]提出的.但是,对以聚丙烯酰胺为底物的生物降解研究却极少,已公开的聚丙烯酰胺的生物降解率都明显较低,而降解不完全的聚丙烯酰胺反而在环境中更容易发生化学、物理降解,造成环境积累.目前,聚丙烯酰胺的应用范围和规模正呈现快速增长趋势,同时其在环境中的累积、迁移、转化带来的毒性亦将逐渐显露出来,并将给生态环境带来不可估量的长期危害.已有研究结果表明,在聚丙烯酰胺的转化过程中,生物催化、氧化扮演了重要作用.作为对环境污染物高效的处理手段,生物降解与处理工艺已经在各种难降解污染物的无害化处理领域发挥着核心作用.由于微生物特殊的环境适应性、高繁殖速率和变异性,946 5期韩昌福等:聚丙烯酰胺生物降解研究进展 微生物降解与无害化将成为解决聚丙烯酰胺引起环境污染和转化的潜在毒性问题的有效手段.References1 汪多仁.聚丙烯酰胺的合成进展与应用.造纸化学品,1998,10(2):13~152 Yun XF(员学锋),W u PT(吴普特),Feng H(冯浩).Devel opment of app licati on of 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聚丙烯酰胺的合成与水解
中国石油大学化学原理Ⅱ实验报告实验日期: 2014.11.07 成绩:班级:石工(实验)1202 学号:姓名:教师:同组者:实验六聚丙烯酰胺的合成与水解一、实验目的1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应。
2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。
二、实验原理聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成:由于反应过程中无新的低分子物质产生,所以高分子的化学组成与起始单体相同,因此这一合成反应属于加聚反应。
随着加聚反应的进行,分子链增长。
当分子量增长到一定程度时,即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构,使溶液的粘度明显增加。
聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解,生成部分水解聚丙烯酰胺:随着水解反应的进行,有氨放出并产生带负电的链节。
由于带负电的链节相互排斥,使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象,因而对水的稠化能力增加。
聚丙烯酰胺在钻井和采油中有许多用途。
三、仪器和药品1.仪器电子天平,恒温水浴锅,量筒,烧杯,药匙。
2.药品丙烯酰胺(化学纯),10%氢氧化钠溶液,10%过硫酸铵溶液、蒸馏水。
四、实验步骤1.丙烯酰胺的加聚反应(1)用台秤称取烧杯和搅拌棒的质量。
然后在烧杯中加入2g丙烯酰胺和18ml水,配成10%的丙烯酰胺溶液。
(2)在恒温水浴中,将10%丙烯酰胺加热到80℃,然后加入 15滴10%过硫酸铵溶液,引发丙烯酰胺加聚。
(3)在加聚过程中,慢慢搅拌,注意观察溶液粘度的变化。
(4)10分钟后,停止加热,产物为聚丙烯酰胺。
2.聚丙烯酰胺的的水解(1)称量制得的聚丙烯酰胺,计算要补充加多少水,可配成5%聚丙烯酰胺的溶液。
(2)在聚丙烯酰胺中加入所需补加的水,用搅拌棒搅拌,观察高分子的溶解情况。
(3)称取 20g 5%聚丙烯酰胺溶液(剩下的留作比较)加入 2ml 10%氢氧化钠,放入沸水浴中,升温至90℃以上进行水解。
(4)在水解过程中,慢慢搅拌,观察粘度变化,并检查氨气的放出(用湿的广泛pH试纸)。
(5)半小时后,将烧杯从沸水浴中取出,产物为部分水解聚丙烯酰胺。
部分水解聚丙烯酰胺的水解度
部分水解聚丙烯酰胺的水解度聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)是一种重要的水溶性高分子化合物,具有广泛的应用领域,例如石油、环境、农业等。
其中,水解聚丙烯酰胺(Hydrolyzed Polyacrylamide,HPAM)是一种经过水解的PAM,在石油工业中被广泛应用,用于增强油田采油的效果。
HPAM的水解度是指其原始PAM分子中的酰胺基(-CONH2)发生水解反应,形成部分酰胺羧酸(-COOH)的比例。
HPAM水解度的影响因素HPAM的水解度受到多种因素的影响,包括水解剂、温度、时间以及初始浓度等因素。
一般来说,水解剂的种类和浓度是影响HPAM水解度的主要因素。
水解剂通常包括碱性物质,如氢氧化钠(NaOH)和碳酸钠(Na2CO3),以及酸性物质,如硫酸(H2SO4)和盐酸(HCl)。
低浓度的水解剂可以提高HPAM的水解度,但高浓度的水解剂则会导致HPAM的分解。
此外,温度和时间也对HPAM的水解度有很大的影响。
较高的温度和长的反应时间可以促进HPAM的水解反应,从而提高其水解度。
然而,过高的温度和过长的反应时间又会导致HPAM的分解或降解。
初始浓度对HPAM的水解度也有一定的影响,但其影响不如其他因素显著。
HPAM水解度的测定方法通常采用滴定法或红外光谱法。
滴定法是一种定量分析方法,可以通过滴定强碱溶液来测定HPAM溶液中的COOH含量,进而计算出HPAM的水解度。
首先,将HPAM溶液用酸(如HCl)调节至pH值小于2。
然后,用NaOH溶液缓慢滴定HPAM溶液,并同时使用酚酞指示剂。
当溶液由红色变为深紫色时,表明COOH已被完全水解。
此时,记录NaOH消耗量,并利用计算公式计算出HPAM的水解度。
红外光谱法是一种利用HPAM分子中COOH基团和胺基团在红外光谱上的吸收特征来测定其水解度的方法。
首先,将HPAM溶液制成片剂,然后使用红外光谱仪进行测试,并利用计算公式计算出HPAM的水解度。
聚丙烯酰胺水解机理
聚丙烯酰胺水解机理聚丙烯酰胺水解机理聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,简称PAM)是一种非离子型高分子有机物,广泛应用于各个领域,如水处理、土壤保持和生物技术等。
然而,PAM遇到水时易被水分子吸附,形成水解产物。
下面,我们将介绍PAM水解的机理。
一、PAM水解的形成原因1.1 酰胺键的开裂PAM分子中存在大量的酰胺键(CONH2),在水作用下,酰胺键会发生水解反应,分解为羧酸和胺基。
这种反应导致PAM分子的分子量降低,PAM的性能也随之下降。
1.2 羟基离子的作用水分子可以形成羟基离子(OH-),它具有丰富的活性,在酸性环境中特别明显。
羟基离子可以和PAM中的酰胺键结合,将其分解成相应的产物。
二、PAM水解的过程和机理2.1 缩小分子量在水解反应中,PAM的分子量被逐渐缩小,这是由于形成了大量的水解产物。
羧酸和胺基是PAM分子水解的主要产物,它们与水形成离子,离子进一步吸水,使得PAM的分子量大幅缩小。
2.2 形成粘胶状态PAM水解过程中,产生的离子与水分子形成粘胶状态,这种状态也称为“水解胶体”。
PAM水解后的离子具有丰富的活性,它们可以吸附、沉淀和凝聚,增加了整个体系的粘度,从而改变了PAM的物理和化学性质。
三、PAM水解的影响3.1 机械和物理性质变化PAM水解后,其分子量降低,从而降低了其流变性质,导致其变形能力降低,机械强度变弱,同时,PAM水解后的胶体状态,可能会形成滞留物,增加了管道、泵等设备的阻力。
3.2 化学性质的变化PAM水解会导致其酸碱性质的变化,这种变化会进一步影响PAM在化学反应中的活性和稳定性。
此外,PAM水解后可能会形成急速凝聚实体,对环境造成威胁。
总之,PAM的水解机理和水解后产生的影响,需要在使用PAM时充分考虑。
在使用过程中,应该选择适当的水解程度和适当的使用场景,以充分发挥其应用效果。
聚丙烯酰胺对人体的危害
聚丙烯酰胺对人体的危害
聚丙烯酰胺自身是无毒的,由于当它进入人体时,大局部会在很短的工夫内排出体外,不会被消化道吸收。
大少数含有聚丙烯酰胺的商品不会抚慰皮肤,只需一些水崩解物可以有残留碱,反复暂时接触会抚慰皮肤,但不会构成损伤。
但是,丙烯酰胺是分解聚丙烯酰胺的单体,就丙烯酰胺而言,它是有毒的。
丙烯酰胺是一种神经聚丙烯酰胺毒性剂,它会损害神经零碎、浅表运动障碍、肌肉有力等中毒后的症状。
因而,各国卫生部门规则,聚丙烯酰胺工业商品中的丙烯酰胺残留量普通爲0.5%≤0.05%。
用于工业和城市污水的污染和处置时,丙烯酰胺的含量普通不跨越0.2%;用于处置间接饮用水时,丙烯酰胺的含量应低于0.05%。
聚丙烯酰胺无毒,具有以下三种性质:
1. 絮凝。
聚丙烯酰胺可经过电中和使悬浮物发扬絮凝作用。
2. 粘附。
它可以经过物理化学作用等方式结合起来。
3. 增稠剂。
它在中性和酸性条件下都会增稠,但当PH 值大于10:00 时,很容易水解
其作用原理为:
1. 絮凝原理:聚丙烯酰胺用于絮凝时,它与絮凝剂的外表性质有关,颗粒外表的静态电位是外表电荷相反的聚丙烯酰胺参与外表电荷的缘由,从而降低了静态电位和凝聚性。
2. 外表吸附:极性基团粒子在聚丙烯酰胺分子上的各种吸附。
3. 加强:聚丙烯酰胺分子链和分散相经过各种机器、物理、化学等多种作用,将分散相联络在一同构成网络。
聚丙烯酰胺在水处理中的作用详细说明介绍
聚丙烯酰胺在水处理中作用详细说明介绍郑州永坤环保科技有限公司聚丙烯酰胺在水处理中详细说明介绍,聚丙烯酰胺(PAM )是一种线型高分子聚合物,产品主要分为干粉和胶体两种形式。
按其平均分子量可分为低分子量(<100 万)、中分子量(200~400 万)和高分子量(>700万)三类。
按其结构又可分为非离子型、阴离子型和阳离子型。
阴离子型多为PAM 的水解体(HPAM)。
聚丙烯酰胺的主链上带有大量的酰胺基,化学活性很高,可以改性制取许多聚丙烯酰胺的行生物,产品已广泛应用于造纸、选矿、采油、冶金、建材、污水处理等行业。
非离子聚丙烯酰胺厂家直销,非离子聚丙烯酰胺价格13500元/吨左右,郑州永坤环保科技有限公司专业生产阳离子聚丙烯酰胺,阴离子聚丙烯酰胺,非离子聚丙烯酰胺,聚合氯化铝等各种水处理材料,非离子聚丙烯酰胺是水溶性的高分子聚合物或聚电解质。
由于其分子链中含有一定数量的极性基团,它能通过吸附水中悬浮的固体粒子,使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物。
所以,它可加速悬浮液中粒子的沉降,有非常明显的加快溶液澄清,促进过滤等效果。
主要用于各种工业废水的絮凝沉降,沉淀澄清处理。
如造纸与纸浆废水废水处理,选矿与金属冶炼过程的废水处理,钢铁厂和石材加工厂的废水处理等。
聚丙烯酰胺厂家批发详细说明介绍,郑州永坤环保科技有限公司生产阴离子聚丙烯酰胺,阳离子聚丙烯酰胺,非离子聚丙烯酰胺,聚合氯化铝等各种净水絮凝剂,阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)是线型高分子化合物,由于它具有多种活泼的基团,可与许多物质亲和、吸附形成氢键。
主要是絮凝带负电荷的胶体,具有除浊、脱色、吸附、粘合等功能,适用于染色、造纸、食品、建筑、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业有机胶体含量较高的废水处理,特别适用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处理。
阴离子聚丙烯酰胺(APAM)是水溶性的高分子聚合物,主要用于各种工业废水的絮凝沉降,沉淀澄清处理,如钢铁厂废水,电镀厂废水,冶金废水,洗煤废水等污水处理、污泥脱水等。
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聚丙烯酰胺的酸性水解反应
经我公司长时间研讨发现,聚丙烯酰胺PAM酰氨基的水解反响在中性前提下进行得很慢,在40℃水解10天,其水解度未发作可测的转变。
但此水解进程可被酸、碱和热促进。
PAM水解产品的构造、羧基与酰
氨基的序列散布、水解水平以及水解动力学都明显地依靠于水解时的PH值、温度和溶液中小分子电解质浓
度。
凡间将PAM中所含阴离子丙烯酸单位的比例称为PAM的水解度。
聚丙烯酰胺的酸性水解:
酸可以强化PAM的水解,但酸性前提下PAM的水解速度较碱性水解慢良多,故常需在较高温度下进行。
酸
性前提下,水与质子化的酰氨羰基发作亲核加成,之后消去氨(NH3),丙烯酰胺构造单位水解为丙烯酸构
造单位。
在偏酸性前提下PAM的水解,水解速度随温度升高和PH降低而加速。
跟着水解进行,其水溶液的黏度和
PH值都邑发作转变。
在反响液的PH<8而无缓冲剂时,水解发生的氨会使溶液的PH值升高,黏度添加。
但
光散射线数据研讨标明,在水解进程中PAM链长根本坚持不变。
因而黏度的转变原因于水解惹起的PAM链
构象转变。
PAM的酸性水解显示出明显的临基催化效应,即水解后生成的羧基对临位酰氨基的水解发生加快效果。
这
招致酸性水解的速度随水解度的添加而加快。
丙烯酰胺-丙烯酸的共聚物或水解聚丙烯酰胺的水解速度分明
快于丙烯酰胺均聚物。
因为这种邻基催化效果,当水解度较低时,水解产品倾向于构成嵌段型构造。
在强反响前提下,酰胺基则
可以悉数水解为羧酸基。
聚丙烯酰胺PAM酸性水解时,除AM构造单位水解生成羧基外,还易发作酰亚胺化反响。
此反响随戒指酸度
进步而加剧,甚至成为酸性前提下的首要反响。
如在PH为4、40℃下反响3天发生10%的酰亚胺基团,而在
较高温度和较强酸性下反响6小时即可生成10%的酰亚胺,反响24小时则呈现沉淀。
生成的酰亚胺构造在酸
性介质中具有较高的不变性,在较高温度下也不易水解;酰亚胺基团在中性及弱碱性前提下仍具有必然的
不变性,但在较高温度下或强碱效果下,则发作疾速水解,生成羧基及酰氨基。
当酰亚胺化发作在分子间
时,将招致聚合物的消融性变差,甚至生成交联的凝胶,因此较少采用酸性前提制备水解PAM。
然则酸性
介质对PAM构造转变的影响在PAM使用中却不成无视。
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