陰離子聚丙烯酰胺(APAM)的分子量對(duì)其溶解性有顯著影響,主要體現(xiàn)在溶解速度、溶解難度及溶解后的溶液特性上,具體影響如下:
1. 分子量與溶解速度成反比
低分子量(800 萬(wàn) - 1200 萬(wàn)):
分子鏈較短,分子間纏結(jié)少,水分子容易滲透到分子鏈內(nèi)部,溶解速度快( 30-60 分鐘即可完全溶解)。
原因:短分子鏈的比表面積大,與水分子接觸更充分,且分子內(nèi) / 間的氫鍵和靜電作用較弱,易于分散。
高分子量(1600 萬(wàn) - 2000 萬(wàn)及以上):
分子鏈長(zhǎng)且高度卷曲,分子間纏結(jié)緊密,水分子需要更長(zhǎng)時(shí)間滲透并破壞分子間作用力,溶解速度慢(需要 60-120 分鐘,甚至更長(zhǎng))。
原因:長(zhǎng)分子鏈在溶解初期易形成 “膠團(tuán)”(外層吸水膨脹,內(nèi)層仍未溶解),阻礙進(jìn)一步溶脹,需通過攪拌促進(jìn)擴(kuò)散。
2. 高分子量更易出現(xiàn)溶解不徹底問題
低分子量:溶解過程中不易結(jié)塊,溶液透明度高,雜質(zhì)少,適合對(duì)溶解效率要求高的場(chǎng)景(如連續(xù)投加的水處理系統(tǒng))。
高分子量:若溶解條件不足(如攪拌速度過慢、水溫過低、溶解時(shí)間不夠),易殘留未溶解的絮狀顆?;蚰z狀物,導(dǎo)致溶液黏度不均,甚至堵塞管道或影響絮凝效果。
實(shí)際影響:未溶解的高分子聚合物在水中形成 “魚眼”(未溶顆粒),不僅浪費(fèi)藥劑,還在后續(xù)工藝中造成負(fù)面影響(如堵塞濾布、影響設(shè)備運(yùn)行)。
3. 分子量影響溶液黏度和流動(dòng)性
低分子量:溶解后溶液黏度較低,流動(dòng)性好,便于管道輸送和計(jì)量投加,但絮凝時(shí)的吸附架橋能力較弱。
高分子量:溶解后溶液黏度高(分子鏈?zhǔn)嬲购笳紦?jù)更大空間,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)),流動(dòng)性差,增加投加設(shè)備的負(fù)荷(如泵的阻力),但絮凝時(shí)的絮體生長(zhǎng)能力更強(qiáng)。
平衡需求:需在溶解性和絮凝效果之間權(quán)衡 —— 例如,高濁度廢水優(yōu)先選擇高分子量產(chǎn)品(犧牲部分溶解性),而自動(dòng)化程度高的系統(tǒng)更傾向于低 / 中分子量產(chǎn)品(確保穩(wěn)定投加)。
4. 溶解條件對(duì)不同分子量的適應(yīng)性
低分子量:可在較低攪拌速度(避免分子鏈斷裂)、常溫(10-30℃)下快速溶解,對(duì)溶解設(shè)備要求較低。
高分子量:需更高的攪拌速度(初期快速攪拌以分散顆粒,后期低速防止斷鏈)、適宜水溫(30-40℃可加速溶解,但超過 60℃會(huì)導(dǎo)致分子降解),對(duì)溶解罐的尺寸和攪拌方式更敏感。
分子量特征 | 溶解性表現(xiàn) | 典型應(yīng)用場(chǎng)景 |
---|---|---|
低(800 萬(wàn) - 1200 萬(wàn)) | 溶解快、不易結(jié)塊、黏度低 | 快速投加系統(tǒng)、對(duì)溶解效率要求高 |
中(1200 萬(wàn) - 1600 萬(wàn)) | 平衡溶解速度與絮凝效果 | 常規(guī)污水處理、多數(shù)工業(yè)應(yīng)用 |
高(1600 萬(wàn) +) | 溶解慢、需充分?jǐn)嚢琛ざ雀?/td> | 高懸浮物廢水、難處理水質(zhì)(需強(qiáng)絮凝) |