新型阻硅聚合物TJ-SI01的合成及阻硅性能研究

摘要

在工业水处理中，原水中硅浓度过高会导致二氧化硅沉淀成硅垢，危害水处理系统。传统的阻垢剂对硅垢效果不好，因为硅垢是无定型的。本文作者在实验室采用正交实验合成了乙二胺/己二酸/双酚A二缩水甘油醚三元聚合物(简称：TJ-SI01)，并探索出最佳合成条件，使得TJ-SI01具有最佳的阻硅垢效果。解析TJ-SI01的红外谱图以及H1 NMR谱图可以发现，聚合反应是成功的。将这种聚合物应用于硅垢阻垢剂，取得了良好的效果。通过一系列的阻垢实验可以发现，二氧化硅溶液的浓度范围为400～600 mg·L-1时，TJ-SI01是一种效果良好的新型阻硅垢聚合物，其阻硅垢性能优于传统的磷系阻垢剂；引入阴离子化合物PESA或PASP与TJ-SI01进行复配，不仅可以提升TJ-SI01的阻垢性能，稳定二氧化硅在水溶液中的浓度，还能抑制溶液中絮体的出现，使溶液保持长时间的澄清；并不是所有复配的比例都会改善TJ-SI01的阻硅垢效果，TJ-SI01与PESA复配的比例为50 mg·L-1：(10-15)mg·L-1，阻硅垢的效果最佳；TJ-SI01与PESA复配对高硬度的二氧化硅溶液也有一定的阻垢效果，说明TJ-SI01与PESA复配可以作为硬水硅阻垢剂使用；采用TJ-SI01与带有负电荷的PASP与之复配作为阻硅剂使用，PASP的分子量介于6000～10000 g·mol-1之间时，可以使复配药剂达到最佳的阻垢效果。关键词：硅垢，阻垢剂，TJ-SI01，PESA，PASP，聚合物

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第1章 引言

1.1全球及中国水资源状况

1.1.1全球水资源状况

1.1.2中国水资源状况

1.2在水处理工艺中硅垢的产生以及阻硅垢的必要性

1.2.1硅元素水溶液中的性质

1.2.2金属离子的存在对二氧化硅溶解度的影响

1.2.3硅垢对水处理工艺的影响

1.2.4解决硅垢的传统方法

1.3硅垢的危害

1.4开发新型阻硅剂的必要性

第2章 实验部分

2.1新型阻硅聚合物TJ-SIO1的合成实验

2.1.1实验装置及试剂

2.1.2反应原理

2.1.3实验步骤

2.2合成TJ-SIO1的正交实验

2.2.1正交实验简介

2.2.2 TJ-SIO1的合成实验的正交设计

2.2.3实验仪器及试剂

2.2.4实验步骤

2.3聚合物TJ-SIO1的阻硅性能实验

2.3.1实验仪器及药品

2.3.2药剂阻硅垢的评价方法

2.3.3工业循环冷却水中二氧化硅含量的测定方法—分光光度法

第3章 实验结果及机理研究

3.1 TJ-SIO1的合成

3.1.1聚合物TJ-SIO1的阻硅垢效果初探

3.1.2聚合物TJ-SIO1的正交合成实验结果

3.1.3聚合物TJ-SIO1的结构表征

3.2阻硅性能测试

3.2.1 TJ-SIO1与传统药剂的比较实验

3.2.2阴离子化合物的筛选实验

3.2.3 TJ-SIO1与阴离子化合物复配阻胶体硅研究

3.2.4 TJ-SIO1与PASP复配与国外产品的阻垢效果比较

3.2.5不同浓度的二氧化硅溶液的阻垢研究

3.2.6 TJ-SIO1与PESA复配阻硅酸盐研究

3.3阻硅机理研究

3.3.1 TJ-SIO1阻胶体硅机理探讨

3.3.2 PESA对TJ-SIO1-SiO2絮体的分散性解释

第4章 结论

第5章 展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果