改性聚天冬氨酸的制备及其性能研究

摘要

随着人类环保意识的增强,人们对化学品“绿色化”的要求也逐渐提高。聚天冬氨酸作为一种具有优越生物降解性能的高分子材料已经成为了人们观注的焦点,广泛应用于医药、农业、日化、石油钻井及工业水处理领域等。目前,国内、外对聚天冬氨酸的制备方法以及性能研究已经有了一定的成果,但是对其改性及改性产品性能研究尚有待完善,本课题是对这方面的补充和完善。
　　本文在前人研究基础上,以马来酸酐和碳酸铵为原料,用固相熔融法合成中间产物聚琥珀酰亚胺,采用粘度法测定中间产物聚琥珀酰亚胺的相对分子质量。在水体系中,用二乙醇胺、牛磺酸分别对其改性。采用红外光谱和元素分析等手段对聚天冬氨酸及聚天冬氨酸衍生物的组成和结构进行了表征。考察原料摩尔比、反应温度和反应时间对产物阻垢效果的影响,确定羟基聚天冬氨酸和磺酸基聚天冬氨酸的最佳合成条件分别为:n(DEA):n(PSI单元结构)=0.2,反应温度为25℃,反应时间为24h;n(SEA):n(PSI单元结构)=0.2,反应温度为25℃,反应时间为24h。
　　采用静态阻垢法研究了聚天冬氨酸及其改性产品在不同的浓度下对 CaCO3、CaSO4和Ca3(PO4)2的阻垢性能及分散性。考察了Ca2+的浓度、恒温温度及pH值等不同水质条件下对 Ca3(PO4)2的阻垢性能,确定了阻垢率随之变化的关系。采用旋转挂片法测定了聚天冬氨酸及其衍生物的缓蚀率。确定了不同基团在阻垢、分散与缓蚀过程中所起的作用及改性产物对比聚天冬氨酸的优缺点:羟基的引入有助于对磷酸钙的阻垢性和缓蚀性,但是却降低了生物降解性;磺酸基的引入大大的提高了分散性能。双羟基聚天冬氨酸(DHPAP)加药量为8mg/L时对Ca3(PO4)2的阻垢率可达到94.57％,在加药量为50mg/L时,缓蚀率可达90.36%,磺酸基聚天冬氨酸(PASP-SEA)加药量为20mg/L时最小透光率为45%。采用摇床法对聚天冬氨酸及其改性产品的生物降解性进行了研究,以CODMn值考察其生物降解率,结果显示:聚天冬氨酸(PASP)和磺酸基聚天冬氨酸(PASP-SEA)属易生物降解物质,双羟基聚天冬氨酸(DHPAP)属于可生物降解物质。

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第一章 文献综述

1.1引言

1.2水资源危机与阻垢剂发展概况

1.3绿色化学简介

1.4绿色水处理剂发展背景简介

1.5聚天冬氨酸简介

1.6聚天冬氨酸衍生物的简介

1.7本课题的研究目的和意义

第二章 实验部分

2.1主要试剂和仪器

2.2聚天冬氨酸及其衍生物的合成

2.3产物结构测定方法

2.4产物性能评价方法

第三章 聚天冬氨酸衍生物的合成及其工艺研究

3.1羟基聚天冬氨酸衍生物的合成及其工艺研究

3.2磺酸基聚天冬氨酸衍生物的合成及其工艺研究

第四章 改性聚天冬氨酸的性能研究

4.1 接枝产物与复配配方的阻垢性能对比

4.2改性聚天冬氨酸的阻垢性能研究

4.3聚天冬氨酸衍生物的分散性能研究

4.4聚天冬氨酸衍生物的缓蚀性能研究

4.5聚天冬氨酸衍生物的生物降解性能研究

第五章 结果与讨论

参 考 文 献

致谢