N-氨基甲酰马来酸接枝聚天冬氨酸聚合物的合成及其阻垢性能研究

以聚琥珀酰亚胺(PSI)和N-氨基甲酰马来酸为原料,合成N-氨基甲酰马来酸接枝聚天冬氨酸聚合物(PASP-NCA)阻垢剂。通过红外光谱和核磁共振氢谱对PASP-NCA结构进行表征。采用静态阻垢法评价该阻垢剂的阻CaCO_3垢性能。通过扫描电子显微镜探讨CaCO_3垢晶体形貌的变化。结果表明,相对于纯聚天冬氨酸(PASP),接枝后的PASP-NCA阻垢剂的阻垢性能得到了明显改善,当该聚合物浓度在5 mg/L时,阻CaCO_3的效率较接枝前提高了42.2%;同时,PASP-NCA与PASP相比,具有优秀的温度适应性。当温度在50℃时,30 mg/L的PASP-NCA阻CaCO_3的效率达到96.0%。PASP-NCA的加入还使CaCO_3晶体的形貌发生畸变。     

聚天冬氨酸-亚氨基二乙酸聚合物的合成及阻垢性能研究

绿色高效阻垢剂的合成是目前工业循环水领域中的研究热点.以聚琥珀酰亚胺(Polysuccinimide, PSI)、亚氨基二乙酸(Iminodiacetic Acid, IA)为原料,采用接枝共聚法合成了高效水处理剂聚天冬氨酸-亚氨基二乙酸聚合物.利用核磁共振波谱仪和傅立叶变换红外光谱对该聚合物的结构进行表征.通过静态阻垢法测定了聚天冬氨酸-亚氨基二乙酸聚合物在工业循环水中的阻垢性能.结果表明,该聚合物浓度为10 mg/L时,阻CaCO_3垢效率比PASP增加了48%;在15 mg/L时PASP-IA的阻CaSO_4效率已接近100%,显示出了优异的阻垢性能.     

阻垢剂阻BaSO4垢性能的电导滴定评价法

采用一种基于电导滴定原理的评价方法,通过测定电导滴定过程中不同阻垢剂在相同浓度下所能维持的BaSO4的最大相对过饱和度来评价阻垢性能。实验对阻垢剂聚环氧琥珀酸(PESA)、聚天冬氨酸(PASP)、二亚乙基三胺五亚甲基膦(DEPTMP)、六偏磷酯钠(SHMP)阻BaSO4垢的性能分别采用了电导滴定法及静态阻垢法进行测定并比较。电导滴定法对阻垢剂阻BaSO4垢性能的测试结果表明,阻垢剂PESA、PASP、DTPMP和SHMP对BaSO4垢的阻垢能力大小为:PESA>PASP>DEPTMP>SHMP,这与静态阻垢法的实验结果一致,表明电导滴定法与静态阻垢法对阻垢剂阻BaSO4垢的评价结果具有一致性,电导滴定法评价阻垢剂对BaSO4垢的阻垢性能具有快速、简单、易行的优点。而且实验表明,电导滴定法的RSD为0.020,而静态阻垢法为0.069,说明电导滴定法的重现性优于静态阻垢法。该法还可用于评价阻垢剂对BaSO4垢的协同阻垢效应。     

两种聚天冬氨酸接枝共聚物的制备及其阻垢性能

以马来酸酐、尿素、二乙烯三胺、1-氨基-2-萘酚-4-磺酸等为原料,合成了聚天冬氨酸/二乙烯三胺(PASP/DETA)和聚天冬氨酸/1-氨基-2-萘酚-4-磺酸接枝共聚物(PASP/1,2,4);采用红外光谱仪分析了产物的化学结构,并测定了其对工业用水的阻垢性能.结果表明,PASP/DETA对Ca3(PO4)2具有很好的阻垢性能,PASP/1,2,4对CaCO3具有很好的阻垢性能;当二者按PASP/DETA浓度5mg/L、PASP/1,2,4浓度1.5mg/L复配使用时,对CaCO3的阻垢率可达95.4%,对Ca3(PO4)2的阻垢率可达95.2%.     

聚天冬氨酸/对氨基苯甲酰胺接枝物的合成及阻垢性能

以马来酸酐、尿素为原料合成了聚琥珀酰亚胺(PSI),再以对氨基苯甲酰胺为开环介质在碱性条件下对PSI进行开环反应合成了新型绿色阻垢剂聚天冬氨酸/对氨基苯甲酰胺(PASP/4-ABZM).通过FT-IR、SEM等表征手段对接枝共聚物的结构和结垢的形态进行了分析,并采用静态阻垢法考察了PASP/4-ABZM的阻钙垢性能.实验结果表明:当接枝物的浓度为0.5 mg/L时阻CaCO_3垢效率接近100%;当浓度为3 mg/L时阻CaSO_4垢效率接近100%;当浓度为9 mg/L时阻Ca3(PO_4)_2垢效率可达90%.加入接枝共聚物之后,三种垢的形态均发生了明显的变化.     

衣康酸-天冬氨酸共聚物合成及其阻垢性能的研究

针对目前国内使用的阻垢剂存在难降解、易造成水体富营养化等问题,以衣康酸(IA)、天冬氨酸(ASP)为单体,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液自由基聚合法合成了可生物降解的IA-ASP二元共聚物,并对产物结构进行红外表征。探讨单体配比、引发剂用量、聚合温度、反应时间对共聚物阻垢性能的影响,通过正交实验和单因素实验确定最佳合成条件。采用静态阻垢法考察阻垢剂用量、阻垢实验温度对阻碳酸钙垢性能的影响,并借助扫描电镜观察碳酸钙垢的晶体形貌,探讨其阻垢机理。结果表明:共聚单体的物质的量比(n_(IA)∶n_(ASP))为4∶1,引发剂用量为单体总质量的9%,反应温度85℃,反应时间2 h时,合成的IA-ASP共聚物对碳酸钙的阻垢率可达95%以上。IA-ASP共聚物作为阻垢剂适用于中低水温环境,其阻垢率随阻垢剂用量增加逐渐提高,最终趋于平缓。IA-ASP共聚物阻垢机理主要涉及螯合、分散作用及晶格畸变。     

聚天冬氨酸/3,5-二氨基苯甲酸的合成及缓蚀阻垢性能

通过氨基开环的方法合成了聚天冬氨酸/3,5-二氨基苯甲酸接枝共聚物(PASP/3,5-DMBA),采用静态阻垢、动态腐蚀等方法考察了该共聚物的阻垢和缓蚀性能。结果表明,3,5-二氨基苯甲酸的引入可有效改善聚天冬氨酸(PASP)的阻垢与缓蚀性能,尤其在较低的浓度下对CaSO_4和Ca_3(PO_4)_2的阻垢性能有明显的提高。当PASP/3,5-DMBA药剂用量分别为1.25mg/L、6mg/L时,其对CaCO_3、CaSO_4的阻垢效率接近100%。当用量为18mg/L时,对Ca_3(PO_4)2的阻垢效率可达75%。通过扫描电镜(SEM)观察发现,加入PASP/3,5-DMBA后钙垢晶体结构发生了畸变,呈分散开花状。     

含磷高分子马来酸酐共聚物的阻垢性能

研究了以水为溶剂合成的阻垢功能高分子马来酸酐-丙烯酸-氮川三甲叉膦酸共聚物(PMAN)对CaCO3、CaSO4和Ca2(PO4)3合成水的阻垢效果．探讨了共聚物分散氧化铁的能力及药剂用量、温度、pH值、水体硬度对阻垢率的影响．共聚物的合成工艺及应用符合环保要求。其阻垢性能优于常用的阻垢剂．     

聚天冬氨酸与木质素磺酸钠复配物对碳酸钙阻垢性能的研究

通过静态阻垢法研究了国产聚天冬氨酸(PASP)、木质素磺酸钠(SLS)添加量对碳酸钙的阻垢性能.结果表明:PASP在5.0mg/L时阻垢率接近100%,SLS达300mg/L以上时阻垢率趋于平缓,浓度为600mg/L时,其阻垢率仍不足70%.PASP与SLS复合配方及在不同影响因素条件下阻垢性能的研究表明:复合配方(PASP 2.0mg/L SLS 5.0mg/L)的阻垢率接近100%,且适用于高钙、高pH值、高温的水系统中,并可在水系统中长时间停留.     

环保型阻垢剂对水垢的抑制及其相互作用模拟

为解决聚天冬氨酸(PASP)在高钙离子质量浓度下阻垢效果不佳及分散氧化铁效果差的问题,通过对中间体聚琥珀酰亚胺(PSI)开环改性将酪氨酸(Tyr)接枝到PASP的侧链,合成了具有羧基、氨基、酰胺基、酚羟基等多种功能性官能团的环保型阻垢剂——酪氨酸/聚天冬氨酸共聚物(Tyr-PASP)。 静态阻垢实验表明Tyr-PASP对水垢的抑制能力明显优于PASP。 当n(Tyr):n(PSI)=1:1时,Tyr-PASP对CaCO₃表现出最佳的抑制效果,且质量浓度为4 mg/L时阻垢效率达到了100%,在5 mg/L时,对CaSO₄的抑制效率也达到100%。 添加Tyr-PASP后,水垢晶形从稳定的方解石和文石变成了不稳定的球霰石,形貌也变得松散。 分子动力学模拟表明,Tyr-PASP和方解石之间的相互作用是放热的,并且远高于传统的吸附能,静电力在Tyr/PASP和方解石之间的结合中起主要作用。 此外,Tyr-PASP对氧化铁的分散效果显著提高。     

衣康酸-天冬氨酸-苯乙烯磺酸钠三元共聚物合成及阻垢性能研究

以衣康酸(IA)、天冬氨酸(ASP)及苯乙烯磺酸钠(SSS)为单体,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液自由基聚合法合成了IA-ASP-SSS三元共聚物,并对产物结构进行红外表征。探讨单体配比、引发剂用量、聚合温度、反应时间对共聚物阻垢性能的影响,通过正交实验和单因素实验确定最佳合成条件。采用静态阻垢法考察阻垢剂用量、钙离子浓度对阻垢性能的影响。结果表明：共聚单体的物质的量比(nASP:nIA:nSSS)为1:1:0.1、引发剂用量为单体总质量的9%、反应温度85℃且反应时间3h时,合成的IA-ASP-SSS共聚物对碳酸钙、磷酸钙及硫酸钙的阻垢率皆在95%以上,且此共聚物阻垢剂适用于高硬度水环境。     

衣康酸-天冬氨酸-苯乙烯磺酸钠三元共聚物的合成及阻垢性能研究

以衣康酸(IA)、天冬氨酸(ASP)及苯乙烯磺酸钠(SSS)为单体,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液自由基聚合法合成了IA-ASP-SSS三元共聚物,并对产物结构进行红外表征。探讨单体配比、引发剂用量、聚合温度、反应时间对共聚物阻垢性能的影响,通过正交实验和单因素实验确定最佳合成条件。采用静态阻垢法考察阻垢剂用量、钙离子浓度对阻垢性能的影响。结果表明,共聚单体的摩尔比(nASP∶nIA∶nSSS)为1∶1∶0.1、引发剂用量为单体总质量的9%、反应温度85℃且反应时间3h时,合成的IA-ASP-SSS共聚物对碳酸钙、磷酸钙及硫酸钙的阻垢率皆在95%以上,且此共聚物阻垢剂适用于高硬度水环境。     

窄分子量分布的聚丙烯酸的合成及其阻垢性能

以水为溶剂,采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)方法,合成了分子量2400～9000的聚丙烯酸。GPC分析表明,所合成的聚丙烯酸具有很窄的分子量分布(多分散系数PDI约为1.2)。阻垢性能测定结果表明,用RAFT方法合成的聚丙烯酸比采用普通自由基聚合得到的商品聚丙烯酸阻垢剂具有更好的阻垢性能。如当分子量约为2400的聚丙烯酸的质量浓度分别为2和10mg/L时,其阻碳酸钙垢的阻垢率分别为83.8%和97.5%,而在相同质量浓度下商品聚丙烯酸阻垢剂的阻碳酸钙垢的阻垢率则仅分别为21.3%和42.9%。阻垢作用随温度升高(50～90℃)而降低的幅度也明显小于商品聚丙烯酸阻垢剂,80℃时二者的阻垢作用差别最大,而这正是一般冷却水达到的最高温度。在所研究的分子量范围内,所合成的聚丙烯酸分子量愈小则其阻垢性能愈好。     

羧酸聚合物对磷酸钙的阻垢作用和机理

采用静态阻垢法评定了膦酰基羧酸聚合物(POCA)、聚丙烯酸(PAA)、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物(T-225)、水解聚马来酸酐(HPMA)等四种羧酸类聚合物阻垢剂对磷酸钙的阻垢性能, 发现在加药量为25 mg/L时几种聚合物对磷酸钙垢的阻垢率分别为100%, 94.6%, 36.2%和30.2%. 采用分子动力学(MD)方法, 模拟计算了四种聚合物与磷酸钙晶体的(110)晶面的相互作用结合能、非键作用能等参数. 结果表明: 聚羧酸与(110)晶面结合能以及非键作用能的大小排序为POCA＞T-225＞HPMA＞PAA, 结合能以及非键作用能越大, 说明聚合物与垢晶体的结合越紧密, 抑制性能越好; 因此它们对磷酸钙阻垢能力大小排序为POCA＞T-225＞HPMA＞PAA. 该理论计算与实验室静态阻垢评定结论一致. 通过对超分子对关联函数的分析, 发现POCA和T-225聚合物中羰基O原子与晶面上Ca^2＋之间形成了较弱的离子键, 但强度远比非键作用小, 非键作用主要由库仑作用和范德华作用力提供, 且库仑作用的贡献更大. 据此合成了马来酸酐-苯乙烯磺酸钠-丙烯酸羟丙酯(MA-SS-HPA)以及苯乙烯磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-亚磷酸(MA-SS-H₃PO₃)共聚物, 加药量为18 mg/L时对磷酸钙垢的阻垢率分别为94.2%和100%, 性能优于POCA.     

氨基酸-表面活性剂体系合成CaCO_3晶体

以L-组氨酸和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为CaCO3生长调节剂,用粉末X射线衍射、红外光谱测试技术对生成的CaCO3晶体进行了表征,扫描电子显微镜对生成的CaCO3晶体形貌进行了分析,研究了表面活性剂浓度、温度和溶剂的组成对CaCO3晶型和形状的影响。结果表明,在实验条件下表面活性剂的浓度对CaCO3晶型没有影响,但影响晶体的形状,温度和溶剂的组成对CaCO3晶型和晶体形状有很大的影响。     

IA/ASP/AMPS三元共聚物合成及阻垢性能

以衣康酸(IA)、天冬氨酸(ASP)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,在过硫酸铵引发下采用水溶液自由基聚合方法制备了新型IA/ASP/AMPS三元共聚物阻垢剂,并利用红外光谱仪对其结构进行分析表征。通过正交实验和单因素实验考察单体摩尔配比、引发剂用量、反应温度及反应时间对共聚产物阻垢性能的影响,确定其最佳合成条件。实验结果表明:共聚单体的摩尔比nIA:nASP:nAMPS为3:1:0. 5,引发剂用量占单体总质量的10%,反应温度为85℃,反应时间为4 h时,合成三元共聚物对碳酸钙、硫酸钙及磷酸钙的阻垢性能最好,阻垢率分别达91%、95%及96%以上;此共聚物的固含量和黏均相对分子质量分别为30. 5%、1402。静态阻垢法评价温度对IA/ASP/AMPS共聚物阻垢性能的影响,结果表明,IA/ASP/AMPS共聚物适用于含碳酸钙、磷酸钙的高温循环冷却水体系。     

聚天冬氨酸/2-噻吩甲胺接枝共聚物的制备及阻垢缓蚀性能

以马来酸酐、尿素和2-噻吩甲胺为原料,合成了聚天冬氨酸/2-噻吩甲胺接枝共聚物(PASP/2-TPMA).利用核磁共振氢谱(1H-NMR)表征了该共聚物的化学结构,并利用静态测试法、旋转挂片法等研究了其作为工业冷却循环水处理药剂的阻垢和缓蚀性能.研究表明:在浓度为1 mg/L时,PASP/2-TPMA阻CaCO_3垢率可达到100%;浓度为3 mg/L时阻CaSO_4垢率可达100%;在浓度为20 mg/L时,阻Ca_3(PO_4)_2垢率达到65%.在缓蚀性能方面,在浓度为16 mg/L时,PASP/2-TPMA的缓蚀率可达36%左右.在相同测试条件下,PASP/2-TPMA的阻垢和缓蚀性能均优于PASP.     

马来酰化壳聚糖的合成与阻垢性能研究

合成了氯化-1-乙酸基-3-甲基咪唑([Acmim]Cl)离子液体,以4％离子液体水溶液为介质均相合成了马来酰化壳聚糖NMCTS,并采用1H NMR、IR、XRD进行了结构确证.通过静态阻垢法考察了阻垢剂用量和[Ca2+]含量对马来酰化壳聚糖阻垢性能的影响.研究表明,马来酰化壳聚糖用量20mg/L,[Ca2+]≤400...     

磺化低聚壳聚糖的制备及其阻垢性能的研究

低聚壳聚糖和2,3-环氧丙磺酸钠开环接枝制得磺化低聚壳聚糖(SCS),其磺化度为0.77,用红外(FT-IR)光谱、核磁共振(1H NMR)氢谱进行了SCS产物结构表征。利用静态阻垢法对SCS阻硫酸钙和阻磷酸钙性能进行评价,当[Ca2+]为1900 mg/L,[SO42-]为4560 mg/L,SCS用量为32mg/L时,对硫酸钙的阻垢率能够达到88%;当[Ca2+]为100mg/L,[PO43-]为5 mg/L,SCS用量为16mg/L时,对磷酸钙的阻垢率可达到84%。研究表明磺化低聚壳聚糖是一种性能优异的绿色阻垢剂。     

SDS改性沸石对碱性品红的吸附性能研究

通过静态实验探讨了表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）改性沸石吸附碱性品红的影响因素。实验结果表明在投入量为8 g/L、吸附时间为45 min、p H值为6、温度为25℃时,对初始质量浓度100 mg/L碱性品红溶液的去除率可达到96.16%,吸附量为12.02 mg/g;SDS改性沸石吸附碱性品红的吸附性能符合Langmuir型吸附等温线和一级反应动力学模型的特征;热力学分析结果表明,吸附符合自发吸热过程。