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随着越来越多地人们趋向于从环保的角度评价现阶段的循环冷却水缓蚀阻垢剂,绿色缓蚀阻垢剂的研制开发得到了越来越足够的重视。本文在分析和总结已有的缓蚀阻垢剂的制备工艺及其性能研究的基础上,考虑经济因素,以马铃薯淀粉为原料,经过一系列的改性后,制得氧化磷酸化淀粉(Oxidation Phosphate Potato Starch)(以下简称OPPS)。经过一系列反复的单因素实验,确定了较优化的马铃薯淀粉改性实验条件;对OPPS的静态缓蚀、阻垢实验表明:OPPS有较好的缓蚀阻垢效果;并对其缓蚀阻垢机理在理论上进行了一定程度的推理和研究。实验室条件下马铃薯淀粉氧化成双醛淀粉(DAPS)的条件:干燥淀粉(含水率≤5%)与NaIO4的质量之比为14500~14545之间;淀粉与NaIO4的反应时间为18~20h之间。双醛淀粉(DAPS)氧化成羧基淀粉(CPS)的条件:反应介质的pH值范围为4.5~5.0;双醛淀粉(DAPS)与混合溶液的反应时间为9.5~11h;混合溶液中30%的H2O2溶液、40%NaClO2溶液之比为3∶7。将羧基淀粉(CPS)磷酸化成氧化磷酸化淀粉(OPPS)的条件为:磷酸盐浓度(以PO43-计)4.0%~5.0%;反应温度范围30℃~40℃;磷酸化反应时间2~2.5h;反应介质的pH值范围为5.0~7.0。OPPS属于以阳极控制为主的混合型缓蚀剂,缓蚀机理包括形成沉淀膜和吸附膜的分散、钝化、阻隔作用;其阻垢机理则包括晶格畸变论、增加成垢化合物的溶解度、静电斥力作用等。OPPS具有良好的阻垢性能。在80℃,pH为8.3、硬度(CaCO3)140.0~144.4mg/L的介质条件下,在4mg/L时,OPPS能达到ATMP阻垢水平;在10mg/L时,OPPS能达到HEDP阻垢水平;OPPS阻垢率最高能达到78.59%。OPPS单因素阻垢试验最佳条件为:温度70℃~80℃;OPPS浓度18mg/L~30mg/L;pH值5.0~10.5;硬度(CaCO3)100 mg/L~200mg/L。在pH为8.3、硬度(CaCO3)140.0~144.4mg/L条件下,当OPPS为80mg/L、温度为80℃时、其对碳钢的缓蚀率91.25%;当OPPS为80mg/L、温度为70℃、其对黄铜的缓蚀率91.95%;当OPPS浓度为20mg/L、温度为60℃,其对不锈钢的缓蚀率92.78%;当OPPS浓度为80mg/L、温度为60℃其对铝的缓蚀率91.57%。OPPS单因素缓蚀试验最佳条件包括:温度≤90℃;pH值5.0~10.5;硬度(CaCO3)≤200mg/L;OPPS浓度。此外和锌盐对OPPS的缓蚀率也有一定的影响。在本试验情况下,OPPS、HEDP、ATMP的投加浓度在10mg/L时,此时水中含磷量(以P计)分别为0.00156mg/L、0.0163mg/L、0.0261mg/L。当OPPS的达到最大投加量200mg/L,其含磷量为0.312mg/L,仍然低于《污水综合排放标准(GB8978—1996)》一级标准中的磷排放限值(≤0.5mg/L)OPPS具有良好的应用前景。