CN101710077B - 目视色差法判断阳离子聚丙烯酰胺在水中的溶解程度 - Google Patents

Abstract

本发明“目视色差法判断阳离子聚丙烯酰胺在水中的溶解程度”涉及发酵液或污水絮凝分离中高效使用高分子絮凝剂的一种方法。该方法可有效防止未溶解完全的阳离子聚丙烯酰胺进入絮凝体系而影响絮凝分离效果。将水溶性的有色物质溶解在阳离子聚丙烯酰胺-水体系中，当体系含有未溶解完全的阳离子聚丙烯酰胺凝块时，水溶性有色物质不能快速进入凝块内部，导致凝块颜色较浅，凝块周围水溶液颜色较深，形成较大色差，其色斑大小目视易分辨。色斑体积越小则阳离子聚丙烯酰胺溶解程度越大，反之则越小。使用该方法易掌握不同规格的阳离子聚丙烯酰胺在水中完全溶解的操作条件，这不仅可提高发酵液或污水絮凝分离效率，还可在造纸中提高纸张质量和数量。

Description

目视色差法判断阳离子聚丙烯酰胺在水中的溶解程度

技术领域

本发明涉及发酵液或污水絮凝分离中高效使用高分子絮凝剂的一种方法。

背景技术

阳离子聚丙烯酰胺是一种水溶性的线型高分子絮凝剂，其相对分子质量可从数百万至上千万，由于其分子链上带有较多的正电荷，因此可通过电中和及长链架桥机理絮凝净化带有负电荷微粒的发酵液、污水，还可作为造纸中的助留剂和助滤剂以提高纸张的质量和数量。

阳离子聚丙烯酰胺由于其分子量较大，所以它在水中的溶解分散速度较慢。一般方法是先将其溶解成较高浓度的水溶液，然后再将这水溶液溶解到待絮凝处理的体系中以缩短絮凝剂在体系中的分散时间，这样有利于提高絮凝效果。然而，在将阳离子聚丙烯酰胺溶解成较高浓度水溶液的操作过程中，往往因为阳离子聚丙烯酰胺颗粒的粒度大小、配制浓度、加料方式、溶解温度和搅拌分散方式的不同而导致其完全溶解所需的时间明显不同。由于未溶解完全的的阳离子聚丙烯酰胺凝块无色透明，因此难以用肉眼分辨阳离子聚丙烯酰胺在水中是否完全溶解。当未完全溶解的阳离子聚丙烯酰胺凝块加入到待絮凝处理的体系中时，由于该凝块不能较快地溶解分散，仍以凝块形式进入到絮凝沉降物中，当过滤分离该沉降物时，凝块堵塞过滤通道使过滤阻力明显增加，降低了过滤分离效率；同时由于该凝块的粘性较大使滤渣的脱除难度增加；同时也降低了阳离子聚丙烯酰胺的利用率并使得体系中絮凝剂有效浓度偏低而影响絮凝效果。因此，确保阳离子聚丙烯酰胺溶解成较高浓度的水溶液时不留有凝块，是提高絮凝沉降物过滤分离效率、絮凝效率及阳离子聚丙烯酰胺利用率的重要措施。

目前在我国阳离子聚丙烯酰胺的使用中，有的用户采用生产商提供的溶解时间与方法来配制较浓的阳离子聚丙烯酰胺水溶液，但提供的溶解时间往往偏少，不足以使阳离子聚丙烯酰胺完全溶解，这可通过倾倒溶解后的水溶液时能目视观察到不稳定的流动得到证明。有的用户自己进行溶解试验，用筛滤法来判断溶解是否完全：若筛面上留有凝块则说明溶解不完全，若无凝块则说明溶解完全。但细长的小凝块会穿过筛孔而发生漏检，同时筛面上的凝块由于无色透明而不易分辨容易发生误检。漏检、误检凝块同样也会发生在上述的倾倒法中。这是因为在倾倒水溶液时小凝块对液体流动的扰动难以用肉眼分辨出来而导致漏检；在倾倒液体观察其流动状况时因视力疲劳未即刻看到移动的凝块而导致误检。由于絮凝所需的时间较短，一般为10分钟左右；而水中完全溶解低浓度阳离子聚丙烯酰胺在室温搅拌下一般需要1小时左右，浓度较高时溶解时间一般需要数小时，有的长达10小时以上。因此，如果阳离子聚丙烯酰胺小凝块进入絮凝体系，则在10分钟左右的絮凝时间内是难以完全溶解的。这就需要探索出一个有效的方法，能明确分辨出较高浓度的阳离子聚丙烯酰胺水溶液中是否含有未溶解完全的阳离子聚丙烯酰胺凝块，以防止未溶解的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂进入絮凝体系。

发明内容

针对阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂在溶解使用过程中难以准确判断其溶解程度的现状，本发明提出一种目视色差法以准确判断阳离子聚丙烯酰胺在水中溶解程度的大小，为絮凝生产及絮凝研究中阳离子聚丙烯酰胺溶解的顺利进行提供一个行之有效的方法。

将水溶性的有色无机盐或有机盐或有机酸溶解分散在阳离子聚丙烯酰胺-水体系中。当该体系中含有未溶解完全的阳离子聚丙烯酰胺凝块时，由于该凝块内部含水量较低且密集的阳离子聚丙烯酰胺分子长链对欲进入其内部的有色物质分子的扩散阻力较大，所以水溶性的有色物质不能快速扩散进入该凝块内部，导致凝块的颜色较浅，凝块周围水溶液的颜色较深，形成较大的色差，其色斑的大小用肉眼很容易分辨。凝块色斑体积越小则说明阳离子聚丙烯酰胺溶解程度越大，反之则越小。使用该目视色差方法可以很容易地掌握不同规格的阳离子聚丙烯酰胺在水中完全溶解的操作条件。

图1、图3和图5是未加有色物质的阳离子聚丙烯酰胺-水体系的照片，图2、图4和图6是加入有色物质的阳离子聚丙烯酰胺-水体系的照片。图1与图2、图3与图4、图5与图6分别属于染色前后的同一阳离子聚丙烯酰胺-水体系。从这三个不同的阳离子聚丙烯酰胺-水体系可明显看出，未加有色物质时阳离子聚丙烯酰胺是否完全溶解无法判断，见图1、图3和图5，肉眼无法分辨出凝块。加入有色物质后阳离子聚丙烯酰胺是否完全溶解一目了然，见图2、图4和图6。图2和图4有凝块色斑说明阳离子聚丙烯酰胺未溶解完全，图4比图2的凝块色斑少，说明图4体系中阳离子聚丙烯酰胺溶解程度大于图2体系(在其它条件相同的情况下)。图6无凝块色斑说明阳离子聚丙烯酰胺已完全溶解。

综上所述，本发明利用了有色物质分子在水溶液中及在阳离子聚丙烯酰胺凝块中因扩散速率不同而产生色差的特性，探索出通过目视凝块色斑体积大小来判断阳离子聚丙烯酰胺在水中溶解程度大小的有效方法，该方法准确可靠，与常用的“筛滤法”及“倾倒法”相比具有明显的优越性。

本课题的研究得到国家自然科学基金资助(资助项目编号20676063)及宁波市应用型专业人才培养基地建设项目资助(资助项目编号Jd060111、Jd070120和Jd080122)。

附图说明

附图中的图1是含有阳离子聚丙烯酰胺凝块的阳离子聚丙烯酰胺-水体系，该体系中未溶解完全的凝块因为无色透明，所以肉眼无法分辨出来。在该体系中加入有色物质后其外貌照片见图2，体系中未溶解完全的阳离子聚丙烯酰胺凝块此时变得清晰可辨。

图3也是含有阳离子聚丙烯酰胺凝块的阳离子聚丙烯酰胺-水体系，与图1体系不同的是：该体系中阳离子聚丙烯酰胺溶解的时间较长。图3体系的其它条件(阳离子聚丙烯酰胺粒度、投放水中比例、水体积、溶解温度与搅拌速率)与图1体系相同。在图3体系中加入有色物质后其外貌照片见图4。由图4可看出，阳离子聚丙烯酰胺凝块比图2的凝块既少又小，说明图3体系中阳离子聚丙烯酰胺溶解程度比图1体系的溶解程度大。

图5是比图3体系溶解时间更长的阳离子聚丙烯酰胺-水体系，其它条件与图3体系相同。在图5体系中加入有色物质后其外貌照片见图6。由图6可看出，体系中颜色分布均匀，未见色斑，阳离子聚丙烯酰胺凝块已消失，说明此时阳离子聚丙烯酰胺已完全溶解。

具体实施方式

实施例1配置1.40×10^-4质量浓度的阳离子聚丙烯酰胺-水体系，在40℃下搅拌(转速200r·min^-1)溶解，溶解到30分钟时停止，在该体系中加入有色无机盐，其色斑情况见图2。

图2的色斑说明阳离子聚丙烯酰胺未溶解完全。

实施例2配置1.40×10^-4质量浓度的阳离子聚丙烯酰胺-水体系，在40℃下搅拌(转速200r·min^-1)溶解，溶解到60分钟时停止，在该体系中加入有色无机盐，其色斑情况见图4。

图4的色斑说明阳离子聚丙烯酰胺未溶解完全，但比实施例1中的溶解程度大。

实施例3配置1.40×10^-4质量浓度的阳离子聚丙烯酰胺-水体系，在40℃下搅拌(转速200r·min^-1)溶解，溶解到90分钟时停止，在该体系中加入有色无机盐，其颜色情况见图6。

图6颜色均匀，无色斑，说明阳离子聚丙烯酰胺已溶解完全。

Claims (3)

1.一种用于判断阳离子聚丙烯酰胺在水中溶解程度大小的方法，其特征在于将水溶性的有色物质分散在阳离子聚丙烯酰胺-水体系中，根据有色物质在水与未完全溶解的阳离子聚丙烯酰胺凝块中产生的色差及色斑的大小，用肉眼观察判断阳离子聚丙烯酰胺在水中溶解程度的大小。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于有色物质的化学成份为无机盐或有机盐或有机酸。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用肉眼观察判断阳离子聚丙烯酰胺在水中溶解程度大小时，其目视方向的液层厚度为0.05～100mm。

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