封端聚醚多功能環(huán)保型阻垢劑的合成及應(yīng)用.pdf

1、目前用于工業(yè)循環(huán)冷卻水中的阻垢劑大部分含有磷、氮等富營養(yǎng)化元素，對水體和環(huán)境造成污染，導(dǎo)致藍藻、赤潮等現(xiàn)象的發(fā)生。隨著我國環(huán)保要求的不斷提高，部分地區(qū)已開始限制含磷阻垢劑的使用，因此，無磷無氮多功能環(huán)保型阻垢劑的開發(fā)已成為各國研究的方向。本論文針對市場應(yīng)用存在的問題，開發(fā)了封端聚醚型無磷無氮系列阻垢劑。與傳統(tǒng)的阻垢劑相比較，其具有制備方法簡單、用量較少、降低成本及阻垢和分散的性能好且多功能等優(yōu)勢。
　　本論文首先對聚醚APEG進行

2、了封端技術(shù)處理，分別合成了含有聚氧乙烯基重復(fù)單元的大分子單體烯丙基聚氧乙烯基羧酸APEQ和APEY，這樣不僅提高了聚醚大分子單體的化學(xué)穩(wěn)定性，而且使合成的APEQ和APEY均具有電解質(zhì)性質(zhì)，同時僅含有碳、氫、氧三種元素，因此阻垢劑AA-APEQ和AA-APEY均是無磷無氮多功能環(huán)保型阻垢劑。從FT-IR、1H-NMR譜圖中可以看出聚醚APEG中的羥基氫被-COOH取代，溴值分析結(jié)果表明在羧基化過程中，雙鍵沒有被破壞。分別將大分子單體AP

3、EQ和APEY與小分子單體丙烯酸(AA），在水相中發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，從而制得共聚物阻垢劑AA-APEQ和AA-APEY。通過溴值分析和凝膠色譜分析等手段對合成的阻垢劑進行了結(jié)構(gòu)表征，同時研究了在不同單體配比、引發(fā)劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等條件下制備的阻垢劑的阻垢和分散性能，從而針對不同的鈣垢確定了相應(yīng)的阻垢劑的最佳合成工藝。
　　合成的阻垢劑AA-APEQ和AA-APEY均具有良好的阻碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣等鈣垢的性能。研究結(jié)

4、果表明:單體質(zhì)量配比m(APEQ)∶m(AA)和m(APEY)∶m(AA)均為2∶3時阻碳酸鈣垢效果最佳。在240mg·L-1Ca2+，732mg·L-1HCO3-，T=80℃，t=10.0h條件下，用量為6mg·L-1時，阻垢劑AA-APEQ和AA-APEY阻碳酸鈣垢率分別為80.87％和82.56％;在250mg·L-1Ca2+，5mg·L-1PO43-，pH=9.0，T=80℃，t=10h條件下，用量為6mg·L-1時阻垢劑AA-

5、APEQ(m(APEQ)∶m(AA)=3∶1)和AA-APEY(m(APEY)∶m(AA)=3∶2)阻磷酸鈣垢分別為99.71％和99.95％;在6800mg·L-1Ca2+，7100mg·L-1SO42-，T=70℃，t=6.0h條件下，阻垢劑AA-APEQ和AA-APEY用量僅為2mg·L-1時，阻硫酸鈣垢高達90％以上。阻垢劑AA-APEQ和AA-APEY與市場常用的阻垢劑具有良好的復(fù)配性能，同時在高濃度Ca2+、高pH值以及高溫

6、環(huán)境中阻垢劑AA-APEQ和AA-APEY仍具有優(yōu)異的阻碳酸鈣垢、磷酸鈣垢和硫酸鈣垢性能。
　　阻垢劑AA-APEQ和AA-APEY同時具有高效的分散氧化鐵及穩(wěn)定氫氧化鋅的性能。研究結(jié)果表明:在10mg·L-1Fe2+，150mg·L-1Ca2+，pH=9.0，T=50℃條件下，AA-APEQ(3mg·L-1)和AA-APEY(3mg·L-1)具有良好的分散氧化鐵性能，含氧化鐵溶液的透光率分別為24.6％和22.7％;在10mg·

7、L-1Zn2+，pH=9.0，t=10.0h條件下，AA-APEQ(4mg·L-1)和AA-APEY(4mg·L-1)阻氫氧化鋅率分別為95.3％和96.5％。另外在高濃度Ca2+、高濃度Fe2+、高pH值以及高溫等環(huán)境中該阻垢劑仍具有優(yōu)異的分散氧化鐵和穩(wěn)定氫氧化鋅的性能。
　　利用X-射線粉末衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)等多種表征手段深入探究了阻垢機理，研究結(jié)果表