环保型阻垢分散剂在磁场与静电场存在下的阻垢性能及机理研究

摘要

聚环氧琥珀酸(PESA)是一种环境友好型水处理剂。它具有缓蚀、阻垢双重功能,并且具有生物降解性良好和应用范围广的优点,因而已经成为了研究的热点。人们对PESA的各项性能进行了研究,结果表明:PESA是一种多功能的水处理剂,但阻磷酸钙垢的效果和分散性能却有待提高。若将PESA进行改性,将其与含有磺酸基团的物质共聚,进而在其分子中引入磺酸基团,就可大大增强PESA的阻磷酸钙性能和分散性能。
　　本文首先合成环氧琥珀酸(ESA),然后将其与带有磺酸基团的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)进行共聚得到ESA/AMPS共聚物。用红外光谱仪和元素分析仪对ESA/AMPS共聚物进行表征,考察了共聚物的阻垢分散性能,并利用扫描电镜和X-射线衍射仪对所形成的垢样进行了观察和分析。结果表明:ESA/AMPS共聚物的阻CaCO3性能是随着加药量的增加而提高的,在加药量为5mg/L时,其阻CaCO3性能可达到95％以上;在加药量为17mg/L时,其阻Ca3(PO4)2性能可达到90%以上;ESA/AMPS共聚物有很好的分散性能,在加药量为25mg/L时,透光率仅为45%。从垢样的SEM和XRD分析可以看出:共聚物的加入,会使CaCO3的晶形扭曲,使得垢样中的方解石和文石转变为球霰石,而且晶体颗粒变小。
　　采用物理-化学综合处理法,将ESA/AMPS共聚物与静电、磁场分别协同作用,研究不同条件下二者的协同阻垢性能,分别得到磁场、静电与加入药剂的最优条件。最后将该共聚物与磁化、静电水处理技术共同作用,研究三者之间的协同阻垢性能及对垢样晶形的影响,探讨药剂-磁场-静电水处理技术的协同作用机理,为开发化学-物理协同水处理技术提供理论指导。结果表明:磁场、静电场和药剂三者共同作用时,当加药量为2mg/L时,静电场电压7000V、静电处理时间为2h、流量为400L/h时,磁化水的流量为120L/h、磁场强度为0.7T、磁化时间为40min时,对CaCO3协同阻垢作用最佳,比药剂单独作用时提高了19%;当加药量为14mg/L时,高压静电场电压7000V、时间0.5h、流量为600L/h时,磁化水的流量为120L/h、磁化时间为40min、磁场强度为0.7T时,阻Ca3(PO4)2垢效果最佳,阻垢率可提高76%。从垢样的SEM和XRD分析可以看出,药剂和磁场、静电场的共同作用的垢样和单独使用药剂时的垢样无论在形貌和各晶形含量上都很相似。

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第一章 绪 论

§1-1 前言

§1-2 工业循环冷却水处理技术

§1-3 聚环氧琥珀酸的研究进展

§1-4 聚环氧琥珀酸衍生物的研究进展

§1-5 静电水处理防垢技术的研究进展

§1-6 磁化水处理技术的研究进展

§1-7 本课题研究的目的、意义及主要内容

第二章 实验部分

§2-1主要试剂和仪器

§2-2聚合物PESA和ESA/AMPS共聚物的合成方法

§2-3 实验水样

§2-4 实验装置

§2-5 实验方法

§2-6产物表征

第三章 聚合物的合成及性能研究

§3-1中间产物环氧琥珀酸的合成

§3-2 ESA/AMPS共聚物和PESA的合成及性能研究

§3-3本章小结

第四章 静电与ESA/AMPS共聚物协同阻垢作用研究

§4-1静电水处理与ESA/AMPS共聚物的协同阻CaCO3垢作用

§4-2静电场和ESA/AMPS共聚物对Ca3(PO4)2的协同阻垢效果

§4-3本章小结

第五章 磁场与ESA/AMPS共聚物协同阻垢作用研究

§5-1磁场和ESA/AMPS共聚物对CaCO3的协同阻垢效果

§5-2磁场和ESA/AMPS共聚物对Ca3(PO4)2的协同阻垢效果

§5-3本章小结

第六章 静电场、磁场与ESA/AMPS共聚物协同阻垢性能及机理研究

§6-1静电场、磁场同时存在时，ESA/AMPS共聚物的阻CaCO3垢作用研究

§6-2静电场、磁场同时存在时，ESA/AMPS共聚物的阻Ca3(PO4)2垢作用研究

§6-3 静态阻垢实验垢样的SEM分析

§6-4静态阻垢实验垢样的XRD分析

§6-5本章小结

第七章 结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科技成果