分子量檢測方法粘度法原理:聚丙烯酰胺(PAM)的分子量與溶液粘度密切相關(guān)。根據(jù) Mark - Houwink 方程,[η]=KMa,其中 [η] 是特性粘度,K 和 a 是與聚合物、溶劑和溫度有關(guān)的常數(shù),M 是分子量。在一定條件下,通過測量 PAM 溶液的相對粘度,經(jīng)過一系列計算可以推算出分子量。一般是用烏氏粘度計在恒溫(如 30℃)條件下測量。將 PAM 配制成一定濃度(如 0.01g/mL)的溶液,測定其流出時間,再與純?nèi)軇┑牧鞒鰰r間對比,計算出相對粘度。
操作步驟:先用分析天平準確稱取一定量(如 0.5 - 1g)的 PAM 樣品,用合適的溶劑(如 1mol/L 的 NaCl 溶液)溶解并定容至 100mL 容量瓶中。將烏氏粘度計垂直固定在恒溫水浴中,使溫度穩(wěn)定在 30℃。用移液管吸取 10mL 配制好的 PAM 溶液注入粘度計中,測量溶液流出時間 t?,再用同樣的方法測量溶劑的流出時間 t?。根據(jù)相對粘度計算公式 η?=t?/t?,再通過一系列數(shù)據(jù)處理和公式計算得到分子量。
光散射法原理:當一束光通過 PAM 溶液時,溶液中的高分子鏈會使光發(fā)生散射。散射光的強度與分子的大小、形狀和濃度有關(guān)。根據(jù)光散射理論,通過測量不同角度的散射光強度,可以得到分子量等信息。動態(tài)光散射(DLS)可以測量分子的流體力學半徑,從而推算分子量;靜態(tài)光散射(SLS)則直接用于測量分子量。
操作步驟:將 PAM 樣品配制成適當濃度(如 0.1 - 0.5mg/mL)的溶液,放入光散射儀的樣品池中。對于靜態(tài)光散射,需要測量不同角度(如 30° - 150°)的散射光強度 I (θ),并根據(jù)儀器校準參數(shù)和相關(guān)理論公式(如 Zimm 公式)計算分子量。動態(tài)光散射則主要關(guān)注散射光強度的波動情況,通過自相關(guān)函數(shù)分析得到分子的擴散系數(shù),進而計算分子量。
水解度檢測方法電位滴定法原理:對于部分水解的聚丙烯酰胺,水解度是指酰胺基轉(zhuǎn)化為羧基的程度。電位滴定法是基于酸堿中和反應(yīng),用標準堿溶液滴定 PAM 溶液中的羧基。在滴定過程中,通過電位計監(jiān)測溶液 pH 值的變化,根據(jù)滴定曲線確定滴定終點,從而計算羧基的含量,進而得到水解度。
操作步驟:準確稱取一定量(如 0.5 - 1g)的 PAM 樣品,溶解于適量的水中,加入少量的氯化鈉(如 0.1mol/L NaCl 溶液)作為離子強度調(diào)節(jié)劑。用鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液 pH 值至 2 - 3 左右。將 pH 電極和參比電極插入溶液中,連接電位計。用標準氫氧化鈉溶液(如 0.1mol/L)緩慢滴定,記錄每次加入氫氧化鈉溶液的體積和對應(yīng)的 pH 值。根據(jù)滴定曲線的突躍點確定滴定終點,按照計算公式計算水解度。
膠體滴定法原理:利用陽離子聚合物(如聚二甲基二烯丙基氯化銨,PDMDAAC)與 PAM 中的羧基發(fā)生靜電相互作用進行滴定。在一定條件下,通過比較滴定劑的用量與 PAM 的量,計算水解度。
操作步驟:配制一定濃度(如 0.01 - 0.1g/mL)的 PAM 溶液和陽離子滴定劑溶液。在攪拌下,將陽離子滴定劑溶液逐滴加入 PAM 溶液中,同時觀察溶液的變化,如出現(xiàn)沉淀或顏色變化等現(xiàn)象作為滴定終點的參考。根據(jù)滴定劑的用量和 PAM 的量,結(jié)合相應(yīng)的計算公式確定水解度。
固含量檢測方法烘干法原理:通過將 PAM 樣品在一定溫度下烘干,使水分蒸發(fā),測量剩余固體的質(zhì)量,從而計算固含量。在烘干過程中,樣品中的水分被去除,只剩下聚丙烯酰胺固體。
操作步驟:用分析天平稱取適量(如 5 - 10g)的 PAM 樣品,放入已恒重的稱量瓶中。將稱量瓶放入烘箱中,在適當溫度(如 105 - 110℃)下烘干至恒重。次烘干后,取出稱量瓶放在干燥器中冷卻至室溫,然后稱重。如果重量變化超過規(guī)定范圍(如 ±0.002g),則需要再次烘干和稱重,直到兩次稱重差值在規(guī)定范圍內(nèi)。根據(jù)公式:固含量(%)=(烘干后樣品質(zhì)量 / 樣品總質(zhì)量)× 計算固含量。
殘余單體檢測方法氣相色譜法(GC)原理:氣相色譜法是利用不同物質(zhì)在固定相和流動相之間的分配系數(shù)差異進行分離和檢測。對于 PAM 中的殘余單體,如丙烯酰胺(AM),將樣品經(jīng)過適當?shù)那疤幚恚ㄈ巛腿?、衍生等)后,注入氣相色譜儀,在載氣(如氮氣)的推動下,通過色譜柱進行分離,然后用檢測器(如火焰離子化檢測器,F(xiàn)ID)進行檢測。根據(jù)保留時間和峰面積與標準品對比,確定殘余單體的含量。
操作步驟:對 PAM 樣品進行前處理,提取其中的殘余單體。例如,用有機溶劑(如甲醇)萃取樣品,然后將萃取液進行濃縮和衍生化處理(如果需要)。將處理后的樣品注入氣相色譜儀,設(shè)置合適的色譜柱溫度(如 80 - 150℃)、進樣口溫度(如 200 - 250℃)和檢測器溫度(如 250 - 300℃),以及載氣流速(如 1 - 2mL/min)。記錄色譜圖,根據(jù)標準曲線法,用已知濃度的標準品(如丙烯酰胺標準溶液)的保留時間和峰面積來確定樣品中殘余單體的含量。
高效液相色譜法(HPLC)原理:高效液相色譜法也是基于物質(zhì)在固定相和流動相之間的分離原理。對于 PAM 中的殘余單體,將樣品溶解后,通過高壓泵將樣品溶液注入液相色譜柱,利用不同的流動相和固定相組合,使殘余單體與其他成分分離,然后用檢測器(如紫外檢測器)進行檢測。
操作步驟:將 PAM 樣品用適當?shù)娜軇ㄈ缫译?- 水混合溶液)溶解,過濾除去不溶性雜質(zhì)。將樣品溶液注入高效液相色譜儀,設(shè)置合適的色譜柱(如 C??反相柱)、流動相組成(如乙腈 - 水梯度洗脫)、流速(如 0.5 - 1.5mL/min)和檢測波長(如 200 - 220nm)。通過與標準品的色譜圖對比,根據(jù)峰面積和保留時間,利用外標法或內(nèi)標法計算殘余單體的含量。