随着聚合物驱油技术在油田上的完善和工业 化推广聚丙烯酰胺(HPAM)质量浓度的分析技 术也日臻成熟，HPAM在油田的三次开采中大量使 用。在聚合物驱油技术中，HPAM是化学增稠剂，少 量的HPAM溶于水中就能显着提高其黏度，浊度法有利于提高其波及效率，从而提高石油采出量。因此，在油 田驱油过程中，经常要测定采出液中HPAM的质量 浓度，以判断驱油过程中聚合物溶液的流动、降解 情况以及估算驱油效率，对环境保护也有重要的意 义。目前，聚丙烯酰胺浓度的测定方法有很多种[21， 每种都有不同的局限性，使用仪器和药品也各不相 同，浊度法和淀粉-碘化镉法w都是利用分光光度 计测定吸光度来确定浓度，两种方法可以结合起 来，互补不足。

　　

　　1实验部分1.1实验原理浊度法实验原理NaCK3 + CHjCOOH ? q 十 CHaCOONa0 〇 R—C —NHj + CljR—C — NHCI + HCI淀粉-碘化镉法实验原理〇oIIIIR——C ——NH2 + Br2 R ——C — NHBr + HBrBr2+ HCOONa? NaBr + HBr + C021.2实验仪器与试剂浊度法使用仪器：722型可分光光度计(上海光 谱仪器有限公司）;6511型电动搅拌机(上海标本模 型厂）;AL104型电子天平(上海梅特勒托利多仪器有限公司）。

　　

　　浊度法使用试剂：聚丙烯酰胺;5mol ? L-1 HAc溶 液，1.31% NaCIO溶液，试剂均为分析纯。

　　

　　淀粉-碘化镉法使用仪器：722型可分光光度 计（上海光谱仪器有限公司）;6511型电动搅拌机 (上海标本模型厂）;AL104型电子天平（上海梅特 勒托利多仪器有限公司）;ZHQ中华加热器(巩义市 英峪仪器厂）;PHS-25酸度计（上海精密科学仪器 有限公司）。

　　

　　淀粉-碘化镉法使用试剂：聚丙烯酰胺，饱和 溴水，甲酸钠，淀粉-碘化镉试剂，醋酸钠缓冲溶液 (醋酸钠和硫酸铝配制），试剂均为分析纯。

　　

　　1.3实验方法浊度法实验步骤：将HPAM配制成浓度分别为 100、200、300、400、500、600、700、800、900mg .L1、lg. L-1的溶液，用移液管移取适量HPAM溶液于250mL 的碘量瓶中，然后按实验要求的药剂配比(F(HPAM): K (CUCOOH) ? ^(Naao)为 1 ? 5 ? 5、2 5 : 5、3 : 5 : 5、 4 : 5 : 5、5 : 5 : 5)，加人 Smol.L-1 HAc 溶液，轻轻 摇匀，静止1?2min后再按配比加入1.31%的NaCIO 溶液并摇匀。约20min后沉淀反应完成，溶液产生 混浊。用722型可见分光光度计，在波长470nm处， lcm比色皿中按质量浓度由小到大的顺序测其吸光 度，空白溶液作参比。

　　

　　淀粉-碘化镉法实验步骤：用移液管移取5mL 缓冲溶液放于50mL容量瓶中，加人2mL聚丙烯酰 胺溶液及20mL蒸馏水，混匀，加入2mL饱和溴水^ 反应10min后，再加入5mLl%的甲酸钠溶液，摇 匀。反应5min后，加入5mL淀粉-碘化镉试剂，用 蒸馏水稀释至刻度，摇匀。静止l〇min后，用722型 分光光度计在选定的波长下，1cm比色皿中按浓度 由小到大的顺序测其吸光度，以蒸馏水作参比溶液。

　　

　　2浊度法测定结果2.1反应时间对吸光度的影响浊度法检测HPAM质量浓度是基于反应体系 产生使溶液浑浊沉淀的机理。为确定反应时间(指 从加人NaCIO开始直至测定吸光度数值之间的时 间差），选取不同浓度，不同反应配比的数据比较， 结果见图1。

　　

　　当HPAM溶液样品加人1.31% NaCIO后20min 测试吸光度，可得到满意的结果，同时可以降低总 反应时间。

　　

　　2.2波长对吸光度的影响鳞其它饼不变，分别在波长为450,460,470, 480,490mn的条件下进行测试，结果见图2。

　　

　　1618202224262830,温度/^C图3温度对吸光度的彩响Fig.3 Temperature influence on the absorbance由图3可看出在18~25丈的温度范围内进行测 试，吸光度基本不受温度的影响。

　　

　　2.4标准曲线根据上述实验确定的反应条件，对不同质量浓 度的HPAM溶液与醋酸溶液和NaCIO溶液按不同 的体积比进行测试，绘制标准曲线见图4。

　　

　　图4标准曲线一HPAM质置浓度与吸光度的关系Fig.4 Standard curve-relationship between quality concentration of HPAM and absorbance从图4可看出，聚丙烯酰胺样品与药剂(CH3C0 OH和NaCIO)的配比对测试结果有很大影响。测试 时采用的配比不同，标准曲线中的直线部分对应的 聚丙烯酸胺浓度范围也不同，当聚丙烯酸胺溶液与 HAc溶液和次NaCIO溶液的配比为1 : 1 : 1，聚丙 烯酰胺浓度为S-aOOm^L-1，标准曲线呈直线关系； 当配比为2 : 5 : 5时，呈直线关系的聚丙烯酞胺浓 度范围为lO-SOOmg’L-1;当配比为3 : 5 : 5时，呈 直线关系的浓度范围为20?々OOm^L-1，当配比为 4 : 5 : 5时，呈直线关系的浓度范围为40~600mg- L'当配比为1:5:5时，呈直线关系的浓度范围为 AtKZOOmg.L-1。可以得出，当三者的体积比为1 :1: 1时，线性关系最好，适合微量分析。另外随着溶 液反应配比的增加，测试相同浓度聚合物的吸光度 数值减少，但呈直线关系的浓度范围增加。

　　

　　3淀粉-碘化镉法测定结果3.1波长对吸光度的影响找出最佳吸收波长。在575、576、578、580、582、 584、585mn不同的波长条件下，按实验方法测定 lO-SOmgiL-1聚丙烯酰胺的吸光度，测定结果见图5〇

　　

　　3.2缓冲溶液pH值对吸光度的影响酰胺基的溴化产物能否与甲酸钠反应的主要 因素是pH值大小，因此，控制反应的pH值是确保 测定结果准确的重要环节。按照实验方法，对 lO-SOm^L-1的HPAM保持其它条件不变，改变缓 冲溶液的pH值，在选定的波长下，1cm的比色皿 中，用蒸馏水作参比，测定吸光度。通过两次平行测 定，分析pH值对吸光度的影响。结果见表1。

　　

　　表1不同pH值条件下的吸光度Tab.l The absorbance under the different pHpH值p (HPAM)/mg-L-'1020304040.1350.1950.2560.3120.1790.2250.2760.36550.0970.1470.1930.2410.0950.1470.1950.24260.0710.1260.1780.210.0840.1460.180.219由表1可见，该反应的最佳酸性条件为pH值5.0。

　　

　　3.3甲酸钠的含量对反应的影响保持其他条件不变，只是改变加人甲酸钠的浓 度，在选定的波长下，在lcm比色皿加入质量分数 分别为1%、3%、5%、7%甲酸钠溶液反应后的样品， 测量吸光度。以甲酸钠的浓度为横坐标，吸光度为 纵坐标，绘制曲线见图6。

　　

　　0.25 r0.05 -—1 Omg * L*1 —■— 20mg * L^130mg * L-30.00111111012345甲酸钠含量/%图6甲酸钠的含置与吸光度关系曲线图Fig.6 The content of sodium formate and absorbance curve从图6可看出，甲酸纳的含量-吸光度图基本 为一直线，吸光度无明显变化，可知甲酸钠的含量 对反应影响不大，从经济方面考虑，为节省实验成 本，实验选用质量分数为1%的甲酸钠溶液。

　　

　　3.4淀粉-碘化镉的含置对反应的影响 其他条件保持不变，只是改变加人淀粉-碘化 镉的浓度，在选定的波长下，在lcm的比色皿中分 别测定加入浓度分别为1.5、2.0、2.5、3.0g?L_1淀粉- 碘化镉溶液后的吸光度。以淀粉-碘化镉的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制曲线见图7。

　　

　　图7不同淀粉含置条件下的吸光度Fig.7 Absorbance under the different starch condition由图7可见，吸光度随聚丙稀酰胺的浓度增加而 增大，呈线性关系。因此，最佳淀粉含量是2.5g?L' 3.5加入溴水后的时间对反应的影响溴水的作用是发生丑胺基溴代，在使酰胺基充 分反应后，测量的聚合物的浓度才是准确的。因此， 加入溴水后的时间是否充足，对实验至关重要。具 体操作如下：在50mL容量瓶中加人2mL浓度为SOmg-L-1 的HPAM。保持其它条件不变，改变加人溴水后的 反应时间，在选定的波长下，1cm比色皿中依次测定 加入溴水5、10、15、20、25、3〇1^11后的吸光度。以吸 光度为横坐标，时间为纵坐标，绘制曲线如图8,确 定反应的最佳时间为lOmin。

　　

　　0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25图8加入溴水后的时间与吸光度的关系曲线图Fig.8 Absorbance after joining bromine water3.6加入甲酸钠后的时间对反应的影响保持其它条件不变，改变加人甲酸钠后的反应 时间，在选定的波长下，lcm的比色皿中分别测定加 人甲酸钠2、4、5、6、8、10、15、20、25min后的吸光 度。以时间为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制曲线如 图9,确定反应时间为5min。

　　

　　图9加入甲黢钠后的时间与吸光度的关系曲线图Fig.9 Absorbance after joining sodium formate3.7加入淀粉-碘化镉试剂后的时间对反应 的影响溶液pH值为5.0,保持其它条件不变，改变加 入淀粉-捵化镉试剂后的反应时间，用722型分光 度计在580mn波长下，lcm比色皿中依次测定反应 5,10，15，25，30min后的吸光度，以时间为横坐标， 吸光度为纵坐标，绘制曲线见图10。

　　

　　0.360.340320.30<0.280.260.240.220.20图10加入淀粉-碘化镉后的时间与吸光度的关系曲线图Fig. 10 Absorbance after joining starch-cadmium iodide3.8检测2mL Br2对2mL的HPAM溴代在5个50mL容量瓶中分别加人5mL缓冲液， 2mL的lOJOJOJOJOmg.L-1的聚丙烯酰胺溶液 及20mL蒸馏水。摇晃混和均匀后加3mL Br2，反应 进行10min后加5mL甲酸钠，反应进行5min后，最 后加5mL淀粉-碘化镉试剂，用蒸馏水稀释至刻 度，摇匀静止lOmin。在选定的波长下，测其吸光度。 结果见表2，应选用2mL水。

　　

　　表2溴水的量与吸光度的关系Tab.2 Relationship between amount of bromine water and absorbance^(B?,P(HPAM)/mS-L"110203040502mL0.0950.1470.1950.2420.2923mL0.0970.1470.2020.2430.293.9检测反应体系甲酸钠的量在50mL的容量瓶中加2mL的Br2，再加5mL 的甲酸钠，反应lOmin后加5mL的淀粉-碘化镉溶 液，观察溶液是否变蓝，测其吸光度。实验过程中发 现加入5mL甲酸钠后溶液颜色发生变化，为无色透 明，反应lOmin后加5mL的淀粉-碘化镉溶液，溶 液颜色未发生变化，测其吸光度值为0.000,由实验 现象及实验数据可知5mL甲酸钠足以使过量的溴 还原。考虑到甲酸钠应将过量的溴充分还原且不宜 过量太多，因为甲酸钠会与聚丙烯酰胺和Br2反应 生成的N-溴代丑胺发生反应，所以在实验要求的 时间内宜选用5mL的甲酸钠。

　　

　　3.10矿化度对吸光度的影响表3矿化度与吸光度的关系Tab.3 Relationship between salinity and absorbance无机离子p^pAn^Omg.L-11020304050K+0.040.040.040.040.04Na+0.040.040.040.040.04Ca2+0.030.030.030.030.03Mg2*0.030.030.030.030.03Fe^0.060.070.080.10.12由表3可知，溶液中不同K'Na'Ca^Mg24浓 度的吸光度值保持不变，即水中含有一定量的K+、 Na'Ca^Mg2*对测试结果没有影响。而溶液中不同 F#浓度的吸光度值随F#浓度的增加而增大，因 此，测试含有F#等3价金属离子的试样时，必须 在标准溶液中加人与被测试样3价金属浓度相同 的3价离子，以避免干扰。在标准溶液中和被测试 样中加入一定量的3价金属离子，使其3价离子 (F#)总浓度大于80mg*L'同样可以消除干扰。 3.11标准曲线图11聚丙烯St胺浓度与吸光度的关系曲线图Fig. 11 Relationship between polyacrylamide concentration and absorbance由图li可知，淀粉-碘化镉法测聚丙烯酰胺 浓度检测下限为Cmg’L-1,上限为GOm^L-1。因此 可确定淀粉-碘化镉法检测聚丙烯酰胺浓度范围 是 4.5~60mg-L-1。

　　

　　4结论(1)浊度法的测定步骤比淀粉-碘化镉法简 单，测定范围更宽，适用于一般要求的测定。淀粉-碘 化镉法测定更精确，适用于对结颗求更高的测定。

　　

　　(2)浊度法对测定温度有要求，在测定环境温 度较高或较低时，宜采用淀粉-碘化镉法。

　　

　　(3)淀粉-碘化镉法对溶液PH值有较高要 求，在溶液PH值不稳定时，宜采用浊度法。在溶液 浓度过大时，会对测定产生影响，可以稀释后再测 定，也可以两种方法同时测定。