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随着人们环境保护意识的提高,环保法规日益完善,磷系水处理剂的使用受到了严格的限制,因此开发环境友好水处理剂必将是今后水处理行业的发展方向。本文合成了系列烯丙氧基聚醚类阻垢分散剂,通过傅立叶红外光谱对它们的结构进行了表征,并测定了它们的阻垢性能。
首先以马来酸酐(MA)和烯丙氧基聚乙二醇单醚(APEO)为原料通过水相自由基聚合制备了共聚物阻垢剂MA/APEO。研究了单体配比、引发剂用量、反应温度及反应时间对阻垢剂阻垢性能的影响,确定最佳合成工艺;考察了阻垢剂浓度、钙离子浓度、pH值、阻垢温度、阻垢时间对磷酸钙垢和硫酸钙垢的作用。结果表明MA/APEO阻垢性能随着钙离子浓度增加和阻垢温度的升高而下降。
为了提高阻垢剂稳定性,先以APEO和氨基磺酸为原料制得了烯丙氧基聚乙二醇磺酸铵(APES),然后将MA和APES通过水相自由基聚合制备了共聚物阻垢剂MA/APES。确定最佳合成工艺并考察了阻垢剂对磷酸钙垢和硫酸钙垢的阻垢作用,研究结果表明MA/APES就有很好的阻垢效果,当阻垢剂投加浓度为8 mg/L时,磷酸钙阻垢率为95%,硫酸钙阻垢率为80%。
由于APES中仍然还有N、S元素,长期使用仍然会造成水体富营养化。以APEO、氯乙酸、NaOH为原料,经羧甲基化制得烯丙氧基聚乙二醇羧酸钠(APEC),再将APEC与MA通过水相自由基聚合制备了共聚物阻垢剂MA/APEC,确定最佳合成工艺,考察了阻垢剂对磷酸钙垢和硫酸钙垢的作用:由于合成APEC中有副产物NaCl产生,改变工艺路线,以APEO、γ-丁内酯、NaOH为原料,经内酯化制得烯丙氧基聚乙二醇羧酸钠(APEX),再将APEX与MA通过水相自由基聚合制备了共聚物阻垢剂MA/APEX。研究发现共聚物阻垢剂MA/APEC和MA/APEX对磷酸钙和硫酸钙都具有很好的阻垢作用。
烯丙氧基聚醚类阻垢分散剂阻磷酸钙性能优异而阻碳酸钙的功效并不显著,因而将其与市售阻垢剂进行复配,结果表明:复配阻垢剂同时具有很好的阻碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙垢效果,并且具有优异的分散氧化铁性能。
通过扫描电镜对加入聚合物前后垢物进行分析,可以看出加入阻垢剂后,碳酸钙和磷酸钙垢物晶体的外貌从规整变为疏松,表明烯丙氧基聚醚类阻垢分散剂能够在工业循环水处理应用中起到良好的效果。