环保型阻垢缓蚀剂的研制与机理研究

论文摘要

聚天冬氨酸作为一种环境友好型循环冷却水处理剂而备受关注,但受到经济成本和合成工艺设备等条件的限制仍没有广泛应用于实际水处理行业。文章以合成工艺简单,便于工业化生产为原则,采用低廉马来酸酐和尿素为原料,在低于200℃、常压、3小时反应时间条件下,合成了具有高性价比的聚天冬氨酸,克服了传统合成方法中需要高温、真空减压、反应时间长、设备复杂等苛刻条件的不足,使制备该产品的性价比大大提高。本文系统研究了合成聚天冬氨酸最佳工艺以及药剂投加浓度、分子量等因素对碳酸钙阻垢性能的影响。同时研究了最佳分子量聚天冬氨酸对硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙的阻垢和分散氧化铁性能的影响。结果表明:当Ca2+浓度为200mg/L,（45±1）℃条件下只需要4mg/L的聚天冬氨酸,运行20h后其阻垢率仍可达90%以上。而且在较高水温和较高pH条件下均有较好阻垢效果。通过对聚天冬氨酸的阻垢、缓蚀性能研究表明,聚天冬氨酸阻垢性能优良,但缓蚀效果不够理想,在应用中应考虑复配其它缓蚀助剂来提高其缓蚀性能。在PASP与葡萄糖酸钠、聚乙烯醇等进行复配后其总质量浓度只需要35mg/L其阻垢性能就可以达95%以上,年腐蚀率小于0.10mm/a。文章最后对聚天冬氨酸的阻垢缓蚀机理进行了探讨。认为聚天冬氨酸的阻垢机理有螯合、晶格畸变、分散等作用,但其主要阻垢作用在于螯合。在缓蚀方面,聚天冬氨酸在不同的环境中其缓蚀过程有一定的差异,但都会吸附在铁表面形成一层保护膜,因此它属于一种吸附膜型缓蚀剂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 循环冷却水系统
• 1.2.1 敞开式系统的流程
• 1.2.2 水垢种类以及产生原因
• 1.3 阻垢缓蚀剂
• 1.3.1 阻垢剂的发展历程
• 1.3.2 缓蚀剂现状
• 1.3.3 阻垢缓蚀剂的研究进展
• 1.4 聚天冬氨酸研究进展
• 1.5 本课题研究的目的意义及主要内容
• 第2章 聚天冬氨酸的合成
• 2.1 主要试剂和仪器设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 合成工艺路线
• 2.2.2 马来酸铵盐的制备
• 2.2.3 聚琥珀酰亚胺的合成
• 2.2.4 聚琥珀酰亚胺水解
• 2.2.5 产物的后处理
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 聚琥珀酰亚胺转化率测定
• 2.3.2 聚天冬胺酸水解条件
• 2.4 产物的表征
• 2.4.1 分子量的测定
• 2.4.2 红外光谱的测定
• 2.5 本章小结
• 第3章 聚天冬氨酸性能测试
• 3.1 主要试剂和仪器设备
• 3.2 实验方法
• 3.3 数据分析与讨论
• 3.3.1 阻垢性能测试
• 3.3.2 缓蚀性能测试
• 3.3.3 缓蚀剂的复配
• 3.4 本章小结
• 第4章 阻垢缓蚀剂的作用机理研究
• 4.1 阻垢机理
• 4.1.1 螯合作用
• 4.1.2 晶格畸变作用
• 4.1.3 分散作用
• 4.2 缓蚀机理
• 4.2.1 聚天冬氨酸物理吸附成膜
• 4.2.2 聚天冬氨酸化学吸附成膜
• 4.2.3 聚天冬氨酸协同缓蚀机理
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论
• 前景与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 硕士期间发表或完成的论文