来源: [db:作者] 发布时间:2021-02-25 17:01
摘要:聚丙烯酰胺(PAM)的降解一直是人们研究的重点。文章综述了PAM的主要降解方式,包括化学降解、热降解、机械降解和生物降解,分析了PAM各种降解的可行性及降解产物,并探讨了丙烯酰胺在环境中的降解情况,为以后PAM的扩大应用及其污染治理提供了充分的参考和依据。
PAM(聚丙烯酰胺,Polyacry lamide,简称PAM)是一类重要的水溶性高分子聚合物,是由丙烯酰胺均聚或与其它单体共聚而成,含50%以上的线性及水溶性高分子化学产品的总称。源于分子结构上的特性,PAM具有特殊的物理化学性质,广泛应用于石油开釆、污水处理、造纸、矿产、医药、农业、纺织等行业,享有“百业助剂”之称。
但在生产、使用过程中,PAM难免会发生一系列的降解,对其性能产生影响,社会各界对其较为关注。PAM的降解是指PAM在化学、物理及生物因素的作用下,分解成小分子或简单分子,甚至分解为CO2、H2O及硝酸盐。在自然条件下,PAM会发生缓慢的物理降解(热、机械)、化学降解(水解、氧化以及催化氧化)和生物降解,较终生成各种低聚物以及具有神经毒性的剧毒丙烯酰胺单体(AM),对人体造成了很大的间接或直接危害。有关PAM降解的一些特例在相关文献中均有不同程度的提及,但将其进行系统归纳和研究目前还很少见。全面了解PAM的降解,对PAM的扩大应用和环境治理等方面具有重要的理论意义。
1、PAM降解方式
1.1化学降解
化学降解是指聚合物溶液短期或长期与一些物质(如氧气)接触,该物质破坏聚合物分子结构的过程。根据降解机理的不同,化学降解主要有氧化降解和光降解。
1.1.1氧化降解
PAM的氧化降解主要为自由基传递反应。氧化反应引起PAM主链的断裂,使聚合物分子量减少。氧化降解反应具有自由基连锁反应的特征,过氧化物、还原性有机杂质以及过渡金属离子等起着活化剂作用,产生活性自由基碎片,大大降低了聚合物降解过程中分解反应活化能,促进聚合物氧化降解。
溶液中氧气的存在是PAM氧化降解的重要因素,当溶液中缺氧时,容易发生分子链的偶合,生成交联结构,链终结;当溶液中有足够的氧时,则容易发生氧化降解反应。
通过研究发现不同条件下PAM在水溶液中的化学降解作用,在氧存在时,PAM溶液的稳定性下降,溶液粘度的下降随温度升高而加剧,相反,在脱氧条件下,溶液粘度发生轻微的上升,并测得PAM在水溶液中的氧化降解反应活化能为38kJ/mol。在空气和氧气不同条件下,二者PAM降解差别不大,表明在空气存在时,水溶液中溶解氧的含量已足够使水解聚丙烯酰胺发生大量的氧化降解,无论在不同温度或者不同氧含量条件下,均不出现寻常氧化降解初期的诱导现象。