专利名称：目视色差法判断两性离子型聚丙烯酰胺在水中的溶解程度的制作方法
技术领域：
本发明涉及发酵液或污水絮凝分离及造纸中高效使用高分子絮凝剂的一种方法。
背景技术：
两性离子型聚丙烯酰胺是一种水溶性的高分子絮凝剂，由于其分子结构同时含有 阳离子和阴离子两种基团，因此适合于有机和无机悬浮物的同时絮凝沉降及在大范围的PH 值内使用。例如用于其它种类絮凝剂难以处理的各种油污、复杂污水和有机含量高的污泥 的絮凝净化处理，还可作为造纸生产中酸性或中性抄纸工艺的助留助滤剂。两性离子型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。 一般是先将其溶解成较高浓度的水溶液，然后再将该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，这样可提高絮凝效率。然而，在将两性离子型聚丙烯酰胺 溶解成较高浓度水溶液的操作过程中，往往因为两性离子型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两性离子型聚丙烯酰胺凝块无色透明，因此难以用肉眼分辨两 性离子型聚丙烯酰胺在水中是否完全溶解。当未完全溶解的两性离子型聚丙烯酰胺凝块加 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；同时也降低了两性离子型聚 丙烯酰胺的利用率并使体系中絮凝剂有效浓度偏低而影响絮凝效果。因此，确保两性离子 型聚丙烯酰胺在溶解成较高浓度的水溶液时完全溶解不留有凝块，是提高絮凝沉降物过滤 分离效率、絮凝效率、两性离子型聚丙烯酰胺利用率及造纸质量的重要措施。目前用户一般是用“筛滤法”和“倾倒法”来判断两性离子型聚丙烯酰胺在水中溶 解是否完全。筛滤法筛滤两性离子型聚丙烯酰胺在水中的溶解液，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。“倾倒法”则是通过倾倒溶解后的水溶 液并同时观察其流动状况来判断溶解程度目视下观察到不稳定的流动则说明两性离子型 聚丙烯酰胺溶解不完全，流动稳定则说明其溶解完全。这同样容易发生漏检和误检。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两性离子 型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更长。因此，如果两 性离子型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两性离子型聚丙烯酰胺 水溶液中是否含有未溶解完全的凝块，以防止未溶解完全的两性离子型聚丙烯酰胺进入絮 凝体系。
发明内容
针对两性离子型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两性离子型聚丙烯酰胺在水中溶解程度的 大小，为工业絮凝及絮凝研究中两性离子型聚丙烯酰胺的顺利溶解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两性离子型聚丙烯酰 胺-水体系中。当该体系中含有未溶解完全的两性离子型聚丙烯酰胺凝块时，由于该凝块 内部含水量较少且其中密集的两性离子型聚丙烯酰胺分子对欲进入该凝块内部的有色物 质分子的扩散阻力较大，所以凝块周围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。在相同条件下凝块色斑体积越小则说明两性离子型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两性离子型聚丙烯酰 胺在水中完全溶解的操作条件。图1、图3和图5是未加有色物质的两性离子型聚丙烯酰胺-水体系的照片，图2、 图4和图6是加入有色物质后的两性离子型聚丙烯酰胺_水体系的照片(实际彩色图更清 晰)。图1与图2、图3与图4、图5与图6分别属于染色前和染色后的同一两性离子型聚丙 烯酰胺-水体系。从这三个不同的两性离子型聚丙烯酰胺-水体系可明显看出，未加有色 物质时两性离子型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。加入有色物质后两性离子型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有浅色凝块色斑说明两性离子型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体系中两性离子型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无凝块色斑说明两性离子型聚丙烯酰胺已完全溶解。综上所述，本发明利用有色物质分子在水溶液中及在两性离子型聚丙烯酰胺凝块 中因扩散速率不同而产生色差的特性，通过目视凝块色斑体积的大小来获得判断两性离子 型聚丙烯酰胺在水中溶解程度大小的有效方法，该方法准确可靠且直观，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)。
附图(实际彩色图更清晰)中的图1是含有未溶解完全的两性离子型聚丙烯酰胺 凝块的两性离子型聚丙烯酰胺-水体系，该体系中的凝块因为与水一样无色透明，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两性 离子型聚丙烯酰胺凝块此时变得清晰可辨(见浅色斑块)。图3也是含有两性离子型聚丙烯酰胺凝块的两性离子型聚丙烯酰胺_水体系，与 图1体系不同的是该体系中两性离子型聚丙烯酰胺溶解的时间较长。图3体系的其它条件 (两性离子型聚丙烯酰胺粒度、投放水中比例及投放方式、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，两性离 子型聚丙烯酰胺凝块比图2的凝块少，说明图3体系中两性离子型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两性离子型聚丙烯酰胺_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 色分布均勻，未见色斑，两性离子型聚丙烯酰胺凝块已消失，说明此时两性离子型聚丙烯酰 胺已完全溶解。
具体实施例方式实施例1配置1. 40X 10_4质量浓度的两性离子型聚丙烯酰胺_水体系，在30°C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的浅色多个色斑说明两性离子型聚丙烯酰胺未溶解完全。实施例2配置1. 40X 10_4质量浓度的两性离子型聚丙烯酰胺_水体系，在30°C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的浅色少量色斑说明两性离子型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. 40X 10_4质量浓度的两性离子型聚丙烯酰胺_水体系，在30°C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颜色均勻，无色斑，说明两性离子型聚丙烯酰胺已溶解完全。
权利要求
一种用于判断两性离子型聚丙烯酰胺在水中溶解程度的方法，其特征在于将水溶性的有色物质分散在两性离子型聚丙烯酰胺-水体系中，根据有色物质在水和未溶解完全的两性离子型聚丙烯酰胺凝块中产生的色差及色斑的大小，用肉眼观察判断两性离子型聚丙烯酰胺在水中溶解程度的大小。
2.根据权利要求1所述的有色物质，其特征在于其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两性离子型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 150mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将水溶性的有色物质分散在两性离子型聚丙烯酰胺-水体系中时，其分散时间为0. 1 1800s。
全文摘要
本发明“目视色差法判断两性离子型聚丙烯酰胺在水中的溶解程度”涉及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两性离子型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两性离子型聚丙烯酰胺一水体系中，当体系含有未溶解完全的两性离子型聚丙烯酰胺凝块时，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。色斑体积越小则两性离子型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两性离子型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。
文档编号G01N21/29GK101799402SQ20101014776
公开日2010年8月11日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者周国权, 王江波, 董明, 邵琼芳, 郑哲 申请人:宁波工程学院