论文部分内容阅读
在水处理技术中，开发并改进应用广泛且性能良好的水处理剂对于解决循环冷却水处理中垢的堆积与设备腐蚀是十分重要的。近年来，为了可以实现水处理系统的在线检测和自动控制，示踪型水处理剂成为研究热点。示踪型水处理剂主要应用单体共聚法合成。在示踪型水处理剂的制备过程中，荧光单体决定了示踪型水处理剂的灵敏度和检测下限，因此其合成是必不可少的一步。本文主要研究了荧光单体、荧光示踪型共聚物AA/MA/AMPS的合成方法及性能，使其不仅具有荧光示踪的作用，还具有良好的阻垢缓蚀效果。 首先以苯并咪唑为母体，经过烷基化，季铵化反应合成了三个荧光单体(FM-1，FM-2，FM-3)。在1μg/L到8μg/L的浓度范围内，三个荧光单体水溶液的荧光强度与浓度的线性相关性好，检测下限为低。经过比较，FM-2为效果较好的荧光单体。 其次研究了单体配比、反应温度、反应时间、引发剂过硫酸铵的量、引发剂滴加时间、阻聚剂异丙醇的量、反应物浓度和投料方式等因素对丙烯酸(AA)、马来酸酐(MA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）的共聚物产品的阻碳酸钙垢效率的影响。最佳工艺条件下的结果为:三种单体质量比为AA∶MA∶AMPS=1∶0.5∶0.25，引发剂过硫酸铵量占单体总质量的8％，反应温度为85℃，反应时间为2h，引发剂滴加时间为1h，阻聚剂异丙醇量占单体总质量的20％，反应物质量浓度为45％，投料方式为以三种单体和阻聚剂为底物，滴加引发剂。 最后，将荧光单体FM-2和丙烯酸(AA)、马来酸酐(MA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)在上述最优共聚条件下进行共聚反应，其中荧光单体的质量占反应物总质量的1％，进而对所得产品的阻垢、缓蚀和荧光示踪等性能进行了测定。结果表明:得到的共聚物的固含量在58.3％，溴值为70，特性粘度为1.86 dL/g，重均分子量Mw=955 g/mol，数均分子量Mn=764 g/mol，分子量分布系数DI=1.25;热重分析曲线表明，共聚物具有一定的热稳定性;通过在四元共聚物FM-2/AA/MA/AMPS和三元共聚物AA/MA/AMPS在相同浓度下的阻碳酸钙垢测试比较表明，荧光单体FM-2基本没有影响聚合物的阻垢性能，在8mg/L的浓度下，达到最高的阻碳酸钙垢效率97％，在12mg/L的浓度下，达到最高的阻磷酸钙垢效率80％，具有较好的阻碳酸钙垢性能。从两种垢样的SEM图中可以明显的看出，共聚物FM-2/AA/MA/AMPS可以有效抑制垢样形成;采用失重法和电化学法对共聚物FM-2/AA/MA/AMPS进行缓蚀性能测试，失重法测试表明在25℃-55℃的范围内，其具有稳定的缓蚀性能。电化学法测试表明FM-2/AA/MA/AMPS共聚物是一种阴极型缓蚀剂。两种测试方法一致表明随着浓度的增加，缓蚀效率不断增大，在浓度为2.0g/L时达到79％;在浓度为20mg/L时达到最高的分散氧化铁率63％。共聚物FM-2/AA/MA/AMPS的水溶液荧光强度和浓度之间的线性关系式为y=42.606x-6.0444，线性相关系数达0.99，检测下限为0.14mg/L。共聚物FM-2/AA/MA/AMPS是一种兼具阻垢、缓蚀和分散性能的多功能的示踪型水处理剂，具有良好的应用前景和市场价值。