聚环氧琥珀酸的合成及其复配物的性能研究

摘要

在工业迅猛发展的今天,我国面临着水资源紧缺的突出矛盾。为了更好的节约用水、合理用水和保护环境,各种水处理药剂及其应用方法是重要的环境保护材料和技术。而且,在工业生产中的敞开式循环冷却水系统中,冷却水长期循环使用后,盐份会随着水分的蒸发会不断浓缩,导致结垢、腐蚀、微生物滋生等问题,影响循环水系统的正常运行。为此,循环水通过添加水处理化学药剂来解决以上问题。在去垢、防腐方面,加入缓蚀、阻垢剂是最经济有效的方法。但是许多缓蚀、阻垢剂单一使用效果比较有限,不能对工业循环水中比较恶劣的水质产生好的效果。目前普遍采用阻垢剂的复配来弥补单一缓蚀、阻垢剂的不足,来提高缓蚀、阻垢性能。
　　本文的研究目的是合成聚环氧琥珀酸,测定其阻垢性能,并对聚环氧琥珀酸的生物降解性能、缓蚀性能方面进行了探讨。论文中用聚环氧琥珀酸与其它阻垢剂进行复配,以提高其阻垢和缓蚀性能。
　　合成了聚环氧琥珀酸阻垢剂。采用单因素实验和正交实验研究了环化、聚合反应过程中各因素对环化产率、聚合物阻垢性能的影响。研究表明:在环化实验中,最佳环化条件为:环化温度为65℃,pH=4.5,H2O2投加量为12mL,反应时间为2h。在聚合实验中,最佳聚合的温度为95℃、催化剂投加量(Ca(OH)2)为环氧琥珀酸(ESA):Ca(OH)2=1:0.15(摩尔比)、投加批次二批、聚合时间2h。
　　对聚环氧琥珀酸(PESA)的阻垢实验表明:(1) PESA对碳酸钙垢有比较好的阻垢性能,且在一定剂量时,适用于高温下的冷却水系统,对高硬度、高碱度的苛刻水质有较好的容忍性,可以在高温水系统中长时间停留。(2) PESA对硫酸钙垢(CaSO4)有良好的阻垢性能,但在阻磷酸钙(Ca3(PO4)2)、分散氧化铁、稳定锌方面表现一般。
　　为了提高阻垢剂的阻垢性能,对PESA与天然阻垢剂和共聚物阻垢剂进行复配,得到了不同配方的复配阻垢剂。通过对复配阻垢剂的性能测试发现:PESA与其他阻垢剂复配后对循环水中主要垢盐(CaCO3、Ca3(PO4)2、稳定锌)均有良好的阻垢性能。
　　本实验采用静态挂片法和旋转挂片法对缓蚀性能进行了测试。尽管 PESA有一定的缓蚀作用,但仍达不到工业要求,为了提高阻垢剂的缓蚀效果,对PESA与无机盐缓蚀剂或苯并三氮唑(BTA)进行复配。研究表明:复配后的缓蚀剂均比单一使用PESA或无机盐缓蚀效果都要好。
　　本文还研究了PESA的生物降解性。通过摇床法实验对PESA不同浓度和不同接种物条件的生物降解性能作了初步探讨,认为PESA有较好的生物降解性能,PESA在高浓度下比低浓度下更容易为生物降解。同时还作了PESA与不同共聚物的生物降解的比较实验,结果表明:生物降解性主要与聚合物的分子结构有很大关系,分子结构决定聚合物的降解快慢及其能否完全降解性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1．综 述

1.1 前 言

1.2 阻垢剂

1.3 缓蚀剂

1.4 阻垢剂的机理

1.5 缓蚀剂的缓蚀机理[43]

1.6 PESA的研究进展及本课题研究目的、意义

2. 聚环氧琥珀酸的合成

2.1 环氧琥珀酸的合成

2.2 环氧琥珀酸氢钠的表征

2.3 聚环氧琥珀酸的合成

2.4 聚环氧琥珀酸钠的表征

2.5 本章小结

3. 聚环氧琥珀酸的阻垢分散性能研究

3.1 PESA阻碳酸钙垢性能研究

3.2 PESA阻磷酸钙垢性能研究

3.3 PESA阻硫酸钙垢性能研究

3.4 分散氧化铁性能研究

3.5 稳定锌性能研究

3.6 本章小结

4. PESA与复配物的阻垢性能研究

4.1 复配原理

4.2 阻垢剂与PESA复配阻碳酸钙垢研究

4.3 MDC220与PESA复配后阻磷酸钙垢性能

4.4 MDC220与PESA复配后分散氧化铁性能

4.5 MDC220与PESA复配后稳定锌性能

4.6 PESA与PISM复配阻磷酸钙垢性能

4.7 PESA与PISM复配稳定锌性能

4.8 本章小结

5. 聚环氧琥珀酸的缓蚀性能研究

5.1 PESA的缓蚀机理

5.2 PESA的静态缓蚀性能研究

5.3 动态旋转挂片缓蚀性能研究

5.4 本章小结

6． 聚环氧琥珀酸的生物降解性能研究

6.1 生物降解原理[77]

6.2 接种物和PESA不同浓度下的生物降解性能

6.3 PESA与其它阻垢剂的生物降解性比较

6.4 本章小结

7. 论文总结

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果