聚丙烯酰胺在純堿生產(chǎn)中主要應(yīng)用于精鹽水中雜質(zhì)的沉降，本文通過對聚丙烯酰胺理化性能分析，探討影響絮凝沉降效果的主要指標(biāo)-聚丙烯酰胺分子量的測定方法，從而為準(zhǔn)確指導(dǎo)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1、引言

聚丙烯酰胺作為一種絮凝劑應(yīng)用廣泛，純堿生產(chǎn)中精鹽水中雜質(zhì)的沉降、澄清通常就采用聚丙烯酰胺做助沉劑，用不同聚合方法可以制得不同類型的聚丙烯酰胺，使用什么類型的聚丙烯酰胺與它應(yīng)用的環(huán)境直接相關(guān)。目前我公司使用的是粉狀陰離子型聚丙烯酰胺。但在生產(chǎn)應(yīng)用中，由于近期鹽質(zhì)波動(dòng)性較大，暴露出同一廠家的聚丙烯酰胺在不同時(shí)期出現(xiàn)相差懸殊的沉降效果，當(dāng)沉降效果不好時(shí)，減少或加大使用量對生產(chǎn)都無濟(jì)于事，此時(shí)，可以推測在用的聚丙烯酰胺不適合目前的工作環(huán)境。而日常檢測項(xiàng)目“固含量”對生產(chǎn)的指導(dǎo)意義非常小，因而深入探討聚丙烯酰胺的性能指標(biāo)及其測定方法對生產(chǎn)意義重大，并可結(jié)合生產(chǎn)試驗(yàn)，確定適宜的聚丙烯酰胺類型范圍，調(diào)整產(chǎn)品采購指標(biāo)，避免盲目性，有效提高精鹽水的質(zhì)量。

通過對聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝的了解發(fā)現(xiàn)其生產(chǎn)過程有可能引入的離子有少量Ca²⁺、Mg²⁺及微量Cu²⁺等，這些對生產(chǎn)無太大影響，影響沉降效果的關(guān)鍵因素是聚合物本身的特性粘數(shù)和分子量等性能指標(biāo)，下面對聚丙烯酰胺內(nèi)在成分及含量測定方法做進(jìn)一步探討。

2、特性粘數(shù)的測定

在高分子聚合物生產(chǎn)中，由于用途不同，會生產(chǎn)不同分子量的產(chǎn)品，而分子量的測定通常采用粘度法。聚合物的稀溶液可視為牛頓流體，聚合物溶入溶劑會使液體的粘度升高，也即將高聚物溶于某溶劑中，在一定溫度下，通過測定高聚物溶液流經(jīng)一定體積的時(shí)間，測定粘度。粘度大，高聚物的分子量就大，二者密切相關(guān)，所測粘度值稱為高聚物的特性粘數(shù)。

（1）測定原理

采用“一點(diǎn)法”測定方法，用氯化鈉溶液做溶劑，制備一定濃度的試樣溶液，使用氣承液柱式烏式粘度計(jì)，分別測定溶液和溶劑的流經(jīng)時(shí)間，根據(jù)測定的值計(jì)算特性粘數(shù)。

（2）儀器設(shè)備

烏式粘度計(jì)（4-0.55非稀釋型）、恒溫水浴鍋（30±0.05°C）、G-2玻璃砂心漏斗、分析天平（萬分之一）、移液管（10、50ml）、容量瓶（100、500ml）、秒表（分度值0.1秒）。

（3）樣品制備

① 制備CNaCl=1.00mol/L和CNaCl=2.00mol/L的溶液。

② 稱取0.02-0.05g試樣于100mL容量瓶，加入約48mL蒸餾水，經(jīng)常搖動(dòng)容量瓶，試樣溶解后，用移液管準(zhǔn)確加入50mLCNaCl=2.00mol/L的溶液，定容，用G-2玻璃砂心漏斗過濾，試液濃度為0.0002—0.005g/mL。

③ 對配置的CNaCl=1.00mol/L溶劑也用G-2玻璃砂心漏斗過濾。

（4）測定方法

① 將粘度測定器調(diào)節(jié)至30±0.05°C，把烏式粘度計(jì)垂直固定在恒溫水浴中，用移液管吸取10mL試樣 加入管1，恒溫10min。

② 管2、管3接上乳膠管，測定時(shí)緊閉管3，吸取液至緩沖球4的一半時(shí)，同時(shí)放開管2、3，使3管下部呈氣承式，當(dāng)液面下降到刻線5時(shí)，開啟秒表，到刻線7時(shí)，停止秒表，記錄時(shí)間t，重復(fù)測定三次，差值不應(yīng)超過0.2秒，取平均值。

③ 按同樣方法測定CNaCl=1.00mol/L溶劑流經(jīng)時(shí)間t0。

（5）特性粘數(shù)計(jì)算

① 相對粘度ηr=t/t0

② 增比粘度ηsp=ηr-1=t/t0-1

③ 特性粘數(shù)

式中：c=ms/v

特性粘數(shù)[η-mL/g]

c-試液濃度g/mL

m-試樣質(zhì)量g

s-試樣固含量%

v-試樣溶解的體積mL

（6）特性粘數(shù)測定注意事項(xiàng)

① 聚丙烯酰胺為有機(jī)高分子化合物，不易溶解，故在實(shí)驗(yàn)中稱樣量低，但太低的稱樣量會造成一定的稱量誤差，所以稱量過程需要采用減量法。

② 測定中毛細(xì)管粘度計(jì)應(yīng)使t0在100—130S范圍內(nèi)，相對粘度在1.3-1.5范圍內(nèi)，這樣誤差較小。

③ 粘度計(jì)內(nèi)毛細(xì)管細(xì)小，需要保證粘度計(jì)和待測液體潔凈，否則影響流動(dòng)速度，造成結(jié)果偏差。

④ 試樣及氯化鈉溶劑的過濾不能使用普通濾紙，一方面原因部分有機(jī)產(chǎn)品會吸附到濾紙上，使結(jié)果偏低。另一方面濾紙可能將纖維帶入，影響液體流動(dòng)，需要用潔凈干燥的G2或G3型玻璃砂心漏斗過濾。

⑤ 氯化鈉溶劑對聚丙烯酰胺有降解作用，試液不能放置時(shí)間太長，否則將破壞聚丙烯酰胺的長鏈結(jié)構(gòu)，影響分子量的測定。

3、固含量的測定

（1）測定方法將一定量的試樣在一定的溫度和真空條件下烘干至恒重，干燥后試樣的質(zhì)量占干燥前試樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，即為聚丙烯酰胺的固含量。

（2）計(jì)算公式

式中：s-試樣固含量，%

m-干燥后試樣質(zhì)量，g

m0-干燥前試樣質(zhì)量，g

將測定的固含量數(shù)值代入2.5.3即可求得特性粘數(shù)[η]。

4、水解度的測定

（1）測定方法聚丙烯酰胺是強(qiáng)堿弱酸鹽，它與鹽酸反應(yīng)形成大分子弱酸，體系的PH值由弱堿性轉(zhuǎn)變成弱酸性，選用甲基橙-靛藍(lán)二磺酸鈉為指示劑，用所消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積計(jì)算試樣的水解度（HD）。

由于消耗CHCl=1.000mol/L的體積很少，通常采用C1/2H2SO4=0.1000mol/L硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，用較小刻度為0.01mL微量滴定管進(jìn)行滴定。

（2）計(jì)算公式

C-硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L

m-試樣質(zhì)量g

V-試樣消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL

s-試樣固含量%

71-與1.00mL硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液[C1/2H2SO4=0.1000mol/L]相當(dāng)?shù)谋０锋湽?jié)的質(zhì)量

23-丙烯酸鈉與丙烯酰胺鏈節(jié)質(zhì)量的差值。

（3）水解度測定中注意事項(xiàng)

①指示劑靛藍(lán)二磺酸鈉穩(wěn)定性較差，需要保存在棕色瓶，有效期15天。

②試樣溶解過程用磁力攪拌器，攪拌過程不能加熱，否則會破壞樣品性能；攪拌至樣品溶解才能進(jìn)行測定，否則誤差較大。

③溶樣過程樣品的加入時(shí)間要把握好，在攪拌磁子轉(zhuǎn)數(shù)使液面漩渦達(dá)1cm左右時(shí)，再將試樣緩緩加入，這樣有利于試樣溶解。

5、分子量的測定

聚丙烯酰胺分子量反應(yīng)產(chǎn)品的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，也是影響雜質(zhì)沉降效果的直接因素。特性粘數(shù)與分子量關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式為[η]=KMα，

也即

式中：M—分子量

K、α為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。

它不僅與所測定的溫度、使用的溶劑有關(guān)，而且與聚丙烯酰胺水解度密切相關(guān)。在一定的溫度和相同的溶劑條件下，不同的水解度對應(yīng)不同K、α值，可由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表查得。將查得的K、α值代入上述公式，即可求得聚合物的分子量。

6、結(jié)論

以上這些指標(biāo)是考核聚丙烯酰胺綜合性能的主要指標(biāo)，只有保證每一項(xiàng)測定都準(zhǔn)確無誤，才能使聚丙烯酰胺分子量測定誤差降到較低。另外，在使用中避免兩個(gè)誤區(qū)：一是分子量越大越好；二是用量越多越好。通過對生產(chǎn)車間了解，在某些情況下，對同一環(huán)境，分子量較低的聚丙烯酰胺沉降效果反而好。用量越多，形成的大團(tuán)絮狀物越多，但沉降效果不好，只絮凝不沉降。如：精鹽水雜質(zhì)沉降中，當(dāng)Mg2+含量高時(shí)，就出現(xiàn)過上述現(xiàn)象。因而測定聚丙烯酰胺的分子量，對配合使用車間選購適宜產(chǎn)品；針對實(shí)際情況調(diào)整使用類型及使用量；合理指導(dǎo)生產(chǎn)都具有非常重要的意義。