荧光型聚天冬氨酸类水质阻垢剂的研究

摘要

随着经济的快速增长，工业用水量一直在持续增长。为了确保工业用水的综合利用及可持续的发展，工业用水的循环使用显得尤为重要。由于工业用水特殊的使用环境和本身硬度较高，当工业水循环使用时，随着循环的次数增加，不可避免的产生大量的水垢。水垢的产生会导致多种工业生产的不便：水垢会阻塞水管，使排水受阻；降低其传热效率，导致能源消耗增加。而加入阻垢剂是目前切实可行的解决方法。目前常用的工业水阻垢剂大多会对环境产生一定的污染，同时阻垢剂在工业水中的实际作用情况也无法检测。而聚天冬氨酸型阻垢剂及其衍生物，因其高效的阻垢性能、良好的物理化学改性和可生物降解的特性近年来受到关注。在实际使用中，阻垢剂的添加浓度是影响阻垢效果的一个重要因素，需要达到一定的浓度要求才能对水垢起到抑制的作用。阻垢剂浓度过高，也会对其阻垢效率起抑制作用。工业上实际应用时应该实时监测阻垢剂的浓度。本研究合成了阻垢性能较好的荧光型阻垢剂，通过荧光示踪方法对阻垢剂浓度实时监测。
　　1.聚天冬氨酸的制备。本文先用聚琥珀酰亚胺通过不断的改进再形成聚天冬氨酸聚合物。先使用尿素和马来酸酐为基本用料，同时根据其摩尔比1.5:1的比例进行搭配，添入适量的催化剂（H2SO4V: H3PO4V=1:1），凝聚，化合之后，就会产生相应的中间体，其次是对其进行提纯，同时将碱性实行开环处理，就可以得到目标物。
　　2.新型阻垢剂（含萘环型聚天冬氨酸）的制备和对其进行使用效果评价。并且对其进行使用效果评价。将1中的中间物为基本原料，再加入1-磺酸-2-萘胺，就可以通过一定的化学反应，制备出具有荧光性质的去垢剂。并且对其产物进行跟踪，评价其效果。通过荧光分析，其产物在激发波长是346nm发射波长是493nm，在加入浓度（5～15mg/L）与荧光强度存有的正相关的线性联系。当其添加量为15mg/L，8mg/L，9mg/L时，阻CaCO3、阻CaSO4和阻Ca3(PO4)2垢率最好分别是77.4％、88%和88%。
　　3.新型阻垢剂（氨基酸型聚天冬氨酸）的制备和对其进行使用效果评价。本实验是在碱性比较低的情况下进行的，将牛磺酸与L-苯丙氨酸混合，然后对1的中间产物进行开环处理，从而产生新的阻垢剂—链上有磺酸基和羧基的聚天冬氨酸，该阻垢剂具有荧光效果。Phe-Try-PASP与Phe-PASP在激发波长为320nm，发射波长为456nm，在激发波长为314nm，发射波长为434nm。对其进行荧光跟踪得出：该阻垢剂在加入浓度（2～10mg/L）与荧光强度存有的正相关的线性联系。采用静态阻垢法，对其改进效果的评价可得：温度为60℃时，当Phe-Try-PASP与Phe-PASP的添加量为6mg/L时两者的阻CaCO3垢率最好分别是93.7%和90.4%；当Phe-Try-PASP与Phe-PASP的添加量分别为2.2mg/L和1.8mg/L时阻CaSO4垢率最好分别是98.5%和84.2%；当Phe-Try-PASP与Phe-PASP的添加量浓度达到9mg/L后，其阻Ca3(PO4)2垢率达到峰值，达到了92%左右和88%左右。
　　4.采用扫描电子显微镜对水垢形貌进行观察，发现在加入水质阻垢剂之后干扰了CaCO3、CaSO4垢晶核的聚集过程，破坏了它们的生长习性。先是水垢规整的晶体的表面发生分解，然后是水垢结构扭曲变形，之后就出现松散的结构，最终阻碍了晶体的累积，使它们很难附着在管道表面。解释了所合成阻垢剂效果较好的原因。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 水资源概括

1.2 化学水阻垢剂的发展历程研究

1.3 水处理与其技术研究

1.4 化学水处理剂的机理分析

1.5 聚天冬氨酸（PASP）简介及主要用途

1.6聚天冬氨酸的经济性

1.7 聚天冬氨酸的应用研究

1.8 聚天冬氨酸的改性研究

1.9 聚天冬氨酸的复配

1.10 国内外荧光示踪水处理剂的研究展望

1 .11 研究目的及主要内容

参考文献

第二章 萘环型聚天冬氨酸的制备及性能研究

2.1 实验部分

2.2 样品表征

2.3 性能测试

2.4 本章小结

参考文献

第三章 氨基酸型聚天冬氨酸的制备及性能研究

3.1 实验部分

3.2 样品表征

3.3 性能测试

3.4 本章小结

参考文献

第四章 聚天冬氨酸及其衍生物的生物降解性能研究

4.1实验部分

4.2 结果与讨论

第五章 总结

致谢

攻读学位期间发表的学术论文