新型多元共聚物無磷阻垢劑的合成及阻垢性能評價.pdf

1、在工業(yè)循環(huán)冷卻水中，結垢是普遍存在的困擾系統(tǒng)正常運行的一大難題。投加阻垢劑是目前控制結垢最常用的方法之一。由水資源日趨緊張導致的工況條件的日益惡化給阻垢劑的發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)。自20世紀60年代發(fā)展至今，水處理阻垢劑經歷了三個發(fā)展過程，分別是天然阻垢劑、共聚物阻垢劑到環(huán)境友好型阻垢劑，在不同程度上，這些不同類型的阻垢劑都表現(xiàn)出了一定的阻垢性能，但同時各自也都存在著不同的缺點。隨著人類對環(huán)境重視程度的提高、水資源的保護和節(jié)約力度的加大，以

2、及環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，低磷、無磷阻垢劑的開發(fā)已成為國內外水處理劑研制方面的熱點課題。
　　 羧基、酸酐、酰胺和磺酸基等活性基團具有良好的阻垢性能，可廣泛應用于工業(yè)上的阻垢和緩蝕，例如晶體生長改變劑、分散劑和清潔劑。如果在聚合物中引入上述活性基團，預計阻垢率將大幅提升，有廣闊的應用前景。因此，本文在此基礎上，采用自由基反應，設計并合成了三種新型多元共聚物無磷阻垢劑，優(yōu)化了合成過程，并對聚合物的結構進行了表征，同時研究了共聚物對碳酸

3、鈣和磷酸鈣的阻垢性能。
　　 (1)以衣康酸(IA)、對苯乙烯磺酸鈉(SSS)、馬來酸酐(MA)、α-甲基丙烯酸(MAA)為單體，過硫酸銨為引發(fā)劑，采用自由基聚合方法合成了衣康酸-對苯乙烯磺酸鈉-馬來酸酐-α-甲基丙烯酸(IA-SSS-MA-MAA)共聚物阻垢劑?？疾炝藛误w配比（物質的量比）、引發(fā)劑用量、反應時間、反應溫度等因素對共聚物阻碳酸鈣垢效果的影響，確定了最佳合成條件為:IA∶SSS∶MA∶MAA為1∶0.25∶0.05

4、∶4，引發(fā)劑占總單體總質量的10％，反應時間為2h，反應溫度為90℃。采用紅外光譜法(FT-IR)、紫外光譜法(UV)對共聚物的結構進行了表征，使用烏氏粘度法測定了特性粘數(shù)，相對表示出了共聚物的分子量。靜態(tài)試驗條件下評價了其對碳酸鈣的阻垢性能，探討了聚合物投加量、水浴時間、鈣離子濃度、溶液pH值、HCO3-濃度和溶液溫度對共聚物阻垢率的影響;利用孔雀綠分光光度法評價了其對磷酸鈣的阻垢性能，探討了聚合物投加量、水浴時間、鈣離子濃度、溶液p

5、H值、PO43-濃度和溶液溫度對共聚物阻垢率的影響，實驗結果表明:IA-SSS-MA-MAA聚合物具有優(yōu)良的阻垢性能，阻碳酸鈣垢率達到92.67％，阻磷酸鈣垢率可達60.52％，可適用于高溫、高硬度的循環(huán)冷卻水。
　　 (2)以衣康酸(IA)、對苯乙烯磺酸鈉(SSS)、馬來酸酐(MA)、丙烯酰胺(AM)為單體，過硫酸銨為引發(fā)劑，采用自由基聚合方法合成了衣康酸-對苯乙烯磺酸鈉-馬來酸酐-丙烯酰胺(IA-SSS-MA-AM)共聚物阻

6、垢劑?？疾炝藛误w配比(物質的量比）、引發(fā)劑用量、反應時間、反應溫度等因素對共聚物阻碳酸鈣垢效果的影響，確定了最佳合成條件為:IA∶SSS∶MA∶AM=1∶0.25∶0.05∶4，引發(fā)劑占單體總質量9％，反應溫度為90℃，滴加時間為2h，滴加完畢后持續(xù)反應1h。采用紅外光譜法(FT-IR)、紫外光譜法(UV)對共聚物的結構進行了表征，使用烏氏粘度法測定了特性粘數(shù)，相對表示出了共聚物的分子量。利用靜態(tài)試驗和孔雀綠分光光度法分別評價了其對碳酸

7、鈣和磷酸鈣的阻垢性能，探討了聚合物投加量、水浴時間、鈣離子濃度、溶液pH值和溶液溫度對共聚物阻垢率的影響，實驗結果表明:IA-SSS-MA-AM聚合物具有優(yōu)良的阻垢性能，阻碳酸鈣垢率達到96.67％，阻磷酸鈣垢率可達88.5％，可應用于實際。
　　 (3)以馬來酸酐(MA)酯化β-環(huán)糊精(β-CD)，再與對苯乙烯磺酸鈉(SSS)單體，以過硫酸銨為引發(fā)劑，采用自由基聚合方法合成了β-環(huán)糊精-馬來酸酐-對苯乙烯磺酸鈉(β-CD-MA

8、-SSS)共聚物阻垢劑。通過正交實驗和單因素實驗，考察了單體配比（物質的量比）、引發(fā)劑用量、反應時間、反應溫度等因素對共聚物阻碳酸鈣垢效果的影響，確定了最佳合成條件為:β-CD∶MA∶SSS=1∶2.5∶5，引發(fā)劑占總單體總質量的10％，反應時間為12h，反應溫度為90℃。采用紅外光譜法(FT-IR)和紫外光譜法(UV)。采用透射電子顯微鏡(TEM)分析了阻垢后形成的碳酸鈣形貌和機理。使用烏氏粘度法測定了特性粘數(shù)和共聚物的相對分子量。利