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聚丙烯酰胺分子量離子度和參數分析

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聚丙烯酰胺分子量離子度和參數分析

聚丙烯酰胺常簡寫為PAM。糖廠近年使用的各種PAM，實質上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯S鈉經過共聚反應生成的高分子產物。
丙烯酰胺的分子式為：CH2 = CH－CONH2
丙烯S鈉的分子式為：CH2 = CH－COONa
聚合物的分子式為： CONH2 COONa
—— CH2－ CH—— —— CH2－ CH—— ——
m n 式中的m與n分別代表丙烯酰胺與丙烯S鈉的相對數量。它們的比例對聚合物的性質有很大的影響。通常將n對(m+n)的百分比稱為陰離子度或羧基比率，以前通常稱它為水解度： n n + m 陰離子度＝ × 。因為－COONa基團在水溶液中容易離解出Na+ 而留下負電基－COOˉ，使大分子帶負電，它們亦稱為陰離子聚合電解質。
PAM的分子量、陰離子度和殘留單體含量是很重要的參數：
（1）分子量
PAM的分子量很高，且近年來還有較大提高。20世紀70年代應用的PAM，分子量一般為數百萬；80年代以后，多數優質PAM的分子量在1500萬以上，有些達到2000萬。每一個這種PAM分子是由十萬個以上的丙烯酰胺或丙烯S鈉分子聚合而成 (丙烯酰胺的分子量為71，含十萬個單體的PAM的分子量為710萬)。通常，分子量高的PAM的絮凝性能較好。高分子有機物的分子量，即使在同一產品中也不是完全均一的，標稱的分子量是它的平均值。
（2）陰離子度
PAM的陰離子度對它的使用效果有很大影響，但它的適宜數值需視所處理的物料的種類和性質而定，不同情況下會有不同的值。根據我們多年的研究和對數十個PAM樣本進行對比試驗與分析，制糖工業所用的PAM陰離子度22～28%較適合，且適應性較強，可用于不同的物料(蔗汁、糖漿、赤糖及原糖的回溶糖漿)以及不同的工藝流程(亞ls法、碳S法和磷浮法) 。國外生產的糖用PAM的陰離子度多數在此范圍。Bennett指出，如果所處理的物料的離子強度較高(含無機物較多)，所用PAM的陰離子度宜較高，反之則應較低。又據克拉克的報告，澳州的糖廠常用20%陰離子度的PAM，而美國佛羅里達州的糖廠常用較高的數值。Cress等的研究發現，在蔗汁中加絮凝劑和除去沉淀物以后，殘留的PAM量與PAM原來的陰離子度有關。而在普通的水處理中，時常用不含羧基的聚丙烯酰胺。
早期生產的PAM是由丙烯酰胺一種單體聚合而成，原來不含－COONa基團。使用前要先加NaOH加熱，使部分－CONH2 基水解為－COONa，反應式如下：－CONH2 + NaOH －→ －COONa + NH3
水解過程中有氨氣放出。PAM中酰胺基團水解的比例就稱為PAM的水解度，它即是陰離子度。這種PAM的使用不方便，且性能較差(加熱水解必使PAM分子量和性能明顯下降)，80年代后已很少使用。
現代生產的PAM有多種不同陰離子度的產品，用戶可根據需要和通過實際試驗選用適當的品種，不需要再行水解，溶解以后即可使用。但是，由于習慣的原因，有些人仍將絮凝劑的溶解過程稱為水解的概念錯誤操作。
（3）殘余單體含量
PAM的殘余單體含量是衡量它是否適用于食品工業的重要參數。丙烯酰胺的聚合物是無的，在國際上已廣泛用于自來水清凈、食品工業和制糖工業。不過，在工業品聚丙烯酰胺中，難免殘留有微量

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