多羧基聚醚阻垢剂的制备及其性能研究

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1、隶劫大·粤硕士学位论文万方数据多羧基聚醚阻垢剂的制备及其性能研究万方数据SYNTHESISANDSTUDYOFTHEⅣ时IJICARBOXYLPOIYETHERSCALEINHIBITORAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYCAOKeSupervisedbyProf．ZHOUYu—mingSchoolofChemistry&ChemicalEngineeringSoutheastUniversityMarch2014万方数据东南大学

2、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书丽使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保

3、密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名亟衅导师签名沥硼万一万方数据摘要中国工业水体统中，60％～80％是循环冷却水。而循环水中非常容易形成钙垢，并沉淀在换热器或输水管道中，这会严重影响循环冷却水的换热效率，并导致用水量增加。为了节约水资源，提高能源利用率，水垢处理技术应运而生，其中，添加阻垢剂是目前最常见的一种方法。本论文以探索新型聚醚类绿色阻垢剂为目的，在综合参考和研究国内外最新绿色阻垢剂相关文献的基础上，成功制备出了一种多羧基马来酸酐封端无磷无氮环保型聚醚阻

4、垢剂．丙烯酸／烯丙基聚氧乙烯羧酸盐共聚物阻垢剂(APEY侩A)。文中通过红外和核磁表征验证了APEY／AA的制备过程，并根据相应的国标对APEY／AA的阻垢性能、分散性能和缓蚀性能进行了系统的测试。最后，通过对钙垢的分析表征，探讨了APEY／AA的阻垢过程和作用机理。首先，用马来酸酐对烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)进行羧基封端酯化，合成了烯丙基聚氧乙烯醚羧酸盐(APEY)，随后以APEY与丙烯酸(AA)进行共聚反应，制备了无磷无氮羧酸共聚物阻垢剂APEY／AA。红外(FT-IR)和核磁氢谱(1H-NMR)分析表明，酯化反应成功在APEG末端枝接上马来酸分子

5、，APEY／AA共聚完全。然后，利用静态阻垢法，系统地研究了APEY／AA的阻垢性能。APEY怂A在最佳合成工艺下，投加至8mg·L’1的临界值时能达到80％的碳酸钙阻垢率，投加至3mg·L。的临界值时能达到95％的硫酸钙阻垢率，投加至6mg·L。1的临界值时能达到近100％的磷酸钙阻垢率。APEY／AA能在比国标条件苛刻的水质中使用，其性能优于市场上大部分阻垢剂，且与其他类型的阻垢剂和杀菌剂具有良好的复配性能。APEY／AA是阴极抑制型缓蚀剂，具有良好的缓蚀性能，在投加量为30mg·L-1时达到阈值效应的临界值，并有超过70％的缓蚀率。APEY／AA与

6、锌盐、聚膦酸盐缓蚀剂和杀菌剂的二元复配性能优异，最高都能超达到80％以上的缓蚀率。通过SEM、TEM、XRD等分析手段，进行了碳酸钙，硫酸钙和磷酸钙的钙垢表面形貌和晶体结构的分析。通过钙垢表征发现，APEWAA的加入成功改变对钙垢的形貌，晶型和晶体结构，使得原本光滑整齐的表面变得粗糙，原本质地紧密坚硬的水垢变成疏松的软垢。APEY／AA的阻垢机理为格畸变和螯合分散两种机理的共同作用。在成核阶段主要通过晶格畸变作用使得钙垢的晶核无法正常生长；在晶体生长阶段只要通过羧酸基团的螯合作用，使得钙离子形成可溶性较高的螯合物，从而使钙垢分散在循环水中，随水流冲走，从

7、而达到阻垢的作用。关键词：聚羧酸盐；阻垢剂；钙垢；循环水万方数据ABSTRACTAbstractInChina,morethan60-80％ofindustrialwaterisusedasrecyclingwater．Asknown，theformationofcalciumprecipitationinmanychemicalequipments，suchasheatexchangersandwaterpipes，maycauseefficiencylossesinplantopermionandthusincreasewaterusage．Acom

8、montechniqueforcontrollingprecipitationi