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随着我国工业化的速度加快,节约用水的重要性已经日益凸现。水处理技术作为一门跨学科跨专业的综合性技术,必将发挥独特和重要的作用。在冷却水中采用水质稳定技术是节水、节能的必由之路。
有机磷酸阻垢缓蚀剂具有化学性能稳定、耐较高温度和较高pH,有明显的“溶限效应”和“协同效应”,是目前仍使用的一类水处理剂。但这些磷化合物最终将成为废液排放对环境造成破坏,法律法规己对磷的使用有了限制。环境友好的水处理剂必将成为本世纪水处理行业发展的主流,研究开发的重点也相应地转移到这类无磷、非氮和有良好生物降解性能的绿色阻垢剂上。
本工作研究了IA/MAA和IA/MAA/AMPS两种共聚物的制备,表征了合成得到的产品,进一步对其性能进行了详细研究,探讨了两者的阻垢机理。
主要研究工作如下:
(1)用水作溶剂、过硫酸铵为引发剂,以衣康酸(IA)、甲基丙烯酸(MAA)作为单体,通过水溶液聚合制备了水溶性共聚物衣康酸/甲基丙烯酸(IA/MAA),用正交实验法确定的最佳合成条件为:反应温度90℃,引发剂用量8%,单体配比n(IA):n(MAA)=1:7,反应时间1.5h。通过单因素实验探讨了反应温度和引发剂用量对二元共聚物阻垢剂性能影响的规律。通过凝胶渗透色谱对聚合物的相对分子质量进行了测定,表明相对分子量的大小对共聚物阻垢剂性能有较大影响;通过扫描电子显微镜对得到的垢样进行了分析,并探讨了其阻垢机理;初步评价了IA/MAA的缓蚀性能,在IA/MAA的用量为50mg/L时,碳钢的缓蚀率可达62.8%以上;通过红外光谱和热重分析对共聚物的进行了表征;
(2)以衣康酸(IA)、甲基丙烯酸(MAA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,过硫酸铵为引发剂,通过水溶液聚合得到了三元共聚物阻垢剂,用单因素实验探讨了单体配比、引发剂用量、反应温度对三元共聚物阻垢剂性能的影响,得到的最佳合成条件为:引发剂过硫酸铵占单体总质量(m<,IA>+m<,MAA>+m<,AMPS>)的质量分数为11%,单体质量比为m<,IA>:m<,MAA>:m<,AMPS>=7.1:32.9:4,反应温度为90℃。从共聚物用量、钙离子浓度、温度、恒温时间几个方面对共聚物阻垢性能的进行了研究。通过X射线衍射对垢样进行了分析,并在此基础上对该共聚物的阻垢机理进行了探讨。对氧化铁的分散性实验表明,该共聚物具备较强的对氧化铁的分散能力。通过红外光谱和热重分析对共聚物的进行了表征。