聚环氧琥珀酸的合成及其阻垢缓蚀性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:nvli2010
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聚环氧琥珀酸(PESA)是一种世界上公认的绿色水处理剂。它具有良好的阻垢缓蚀性能,无磷无氮,易生物降解。由于其问世时间短,在产品开发、应用等方面依然存在着很多问题。例如对聚环氧琥珀酸应用于油田水处理的研究报道还比较少,对聚环氧琥珀酸分子量的控制及其对阻垢缓蚀性能影响的研究也不够深入等,这在一定程度上限制了聚环氧琥珀酸的应用。基于以上问题,本文以聚环氧琥珀酸分子量及收率为指标探索了合成条件,考察了PESA的分子量与其阻垢缓蚀性能之间的关系,初步分析了缓蚀、阻垢机理。从而为油田实际应用中阻垢缓蚀剂的选择提供参考依据。本论文采取两步法合成聚环氧琥珀酸。首先通过正交实验及单因素实验优化了合成工艺条件,确定了制备环氧琥珀酸盐的最佳合成条件:反应温度65℃,反应时间1.5h,n(催化剂):n(马来酸酐)为0.03,反应体系pH=5.5,醇水溶剂的体积比为4:1。最终得到的产品产率高达95%左右。并通过IR对环氧琥珀酸盐进行了表征。然后研究了环氧琥珀酸盐的聚合过程,通过六种单因素实验探索了最适宜的反应条件,最终得到了分子量在350~1300范围,平均收率在65%左右的一系列聚环氧琥珀酸产品。其中当聚合条件为n(引发剂):n(原料)=0.06,体系初始pH=13,反应温度95℃,反应时间2.5h时,可得到分子量为1266的PESA,产品收率高达86.75%。利用电导率法和碳酸钙沉积法分析评价了一系列不同分子量聚环氧琥珀酸的阻垢性能。实验结果表明,聚环氧琥珀酸对碳酸钙、硫酸锶、硫酸钡均具有良好的阻垢效果,其最佳分子量范围为1100—1300。其中PESA对模拟污水中Sr2+、Ba2+以及低浓度Ca2+的阻垢率都超过90%,而对模拟污水中高浓度Ca2+(1000mg/L)的阻垢率仅为50%左右。此外,聚环氧琥珀酸还存在“溶限效应”,因此需要针对污水中成垢类型与成垢离子浓度的不同,选择不同分子量的PESA来处理污水结垢问题,才能达到最佳效果。通过扫描电镜等实验分析手段,对聚环氧琥珀酸的阻垢机理进行了初步探讨。通过静态挂片法分析评价了一系列不同分子量的聚环氧琥珀酸的缓蚀性能。实验结果表明,相对分子质量为515的PESA,加入浓度为35mg/L时,钢片腐蚀程度最低,缓蚀率为69.6%;此外,PESA与其他缓蚀剂还存在协同作用。由PESA、Zn2+、葡萄糖酸钠形成的三元复配物表现出良好的缓蚀效果,其缓蚀率为76.2%。通过极化曲线、扫描电镜等实验分析手段,对聚环氧琥珀酸的缓蚀机理进行了初步探讨。
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