复合阻垢剂PASP/POCA的复配及其阻垢性能的实验研究

摘要

随着世界水资源短缺加剧、水污染日益严重和工业生产装置运行周期的延长，对工业水处理技术要求不断提高，促进了水处理剂的迅速发展。随着人们环保意识的增强，新型绿色阻垢剂已成为国内外竞相研究的热点。 聚天冬氨酸(简称PASP)则是近年来人们发现的一种水处理剂，由于它可以完全生物降解，属绿色化学品。有关聚天冬氨酸的研究在国外已经成为热点。美国、德国等国家已相继建成较大规模的生产装置并成功运转，而国内只有一些少量的报道，且还未能大规模生产，生产成本也较高。膦酰基羧酸共调聚物(简称POCA)是一种含磷的水溶性聚合物，磷含量一般低于3％，具备了绿色水处理剂的概念，并已在国内大量生产，成本较低。本文工作主要围绕PASP和POCA两种阻垢剂展开实验研究。主要研究内容如下： 采用静态阻垢实验方法，分别研究了PASP和POCA的阻垢性能。PASP和POCA均属优异的碳酸钙阻垢剂，阻垢剂浓度仅需几毫克/升或十几毫克/升，阻垢率就可达90％以上；随着阻垢剂浓度的增加，阻垢率上升，当阻垢剂浓度达到一定量时，阻垢率不再大幅度上升，逐渐趋于稳定；随着实验温度的升高，阻垢剂的阻垢效果下降；增加实验溶液中Ca2+的浓度，阻垢率下降；PASP主要以三种方式发挥阻垢作用如凝聚分散作用、晶格畸变作用和络合增溶作用，POCA也以类似的三种方式发挥阻垢作用如静电斥力作用、晶格畸变作用和络合增溶作用。 采用正交实验方法，研究了PASP和POCA之间的复配情况。研究出它们在不同实验条件下的最佳复配比例，即研制出一种新型的复合阻垢剂；且实验结果表明，当实验温度为30℃时，PASP和POCA之间表现出协同效应，而当实验温度为60℃时，PASP和POCA之间表现出加和效应；对复合阻垢剂进行了经济性评价，复合阻垢剂可降低单独使用相同质量浓度组分阻垢剂时的成本。 利用动态实验方法，研究了复合阻垢剂对换热面上结垢过程的影响，又研究了复合阻垢剂对实验溶液中某些物化参数变化规律的影响。实验表明，复合阻垢剂的加入可大大减少换热面上的结垢量，阻垢效果显著；复合阻垢剂的使用会影响溶液中离子浓度、pH值和电导率的变化规律。随着实验运行时间的延长，阻垢实验中钙离子浓度下降较缓，而结垢实验中钙离子浓度下降较快。阻垢实验中溶液的pH值上升较快，而结垢实验中溶液的pH值上升较慢。阻垢实验时溶液的电导率变化甚微，而结垢实验中溶液的电导率值逐渐减小。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：资助

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2研究现状

1.2.1抗垢的方法

1.2.2阻垢剂的研究进展

1.2.3阻垢剂的阻垢机理

1.3本研究的构思

第2章静态阻垢实验方法

2.1实验水质

2.2实验原理

2.3实验仪器和试剂

2.4实验用贮备液

2.5实验步骤

2.6结果的表示和计算

2.6.1 Ca2+浓度的确定

2.6.2阻垢率的计算

2.7实验数据的误差分析

2.7.1 EDTA溶液浓度的标定误差

2.7.2 Ca2+浓度的测定误差

2.7.3阻垢率的计算误差

第3章PASP阻碳酸钙垢的静态实验及分析

3.1引言

3.2 PASP的阻垢性能实验研究

3.2.1研究内容

3.2.2实验结果与讨论

3.2.3对PASP阻垢机理的分析

3.3本章小结

第4章POCA阻碳酸钙垢的静态实验及分析

4.1引言

4.2 POCA的阻垢性能实验研究

4.2.1研究内容

4.2.2实验结果与讨论

4.2.3对POCA阻垢机理的分析

4.3本章小结

第5章复合阻垢剂PASP/POCA的性能实验及分析

5.1引言

5.2实验研究

5.2.1研究内容

5.2.2正交实验设计及结果

5.3复合阻垢剂的经济性评价

5.4本章小结

第6章循环流动实验及分析

6.1引言

6.2复合阻垢剂对换热表面上结垢过程的影响实验研究

6.2.1实验装置

6.2.2实验过程

6.2.3实验数据的处理

6.2.4实验结果与讨论

6.2.5实验数据的误差分析

6.3复合阻垢剂对溶液中物化参数的影响实验研究

6.3.1实验装置

6.3.2实验过程

6.3.3实验数据的测量

6.3.4实验结果与讨论

6.4本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢