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1、含磷磺酸鹽共聚物阻垢劑的制備及其性能研究論文作者:荊國(guó)華1,唐受印1,戴友芝1,周作明2摘要:以水為溶劑,次磷酸鈉—過(guò)氧化氫為引發(fā)劑,馬來(lái)酸酐(MA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸(AMPS)、2-丙烯酸胺2-甲基兩基膦酸(AMPP)為單體合成了三元共聚物。探討了該共聚物聚合率、阻垢分散效果與引發(fā)劑量,單體配比等之間的關(guān)系,考察了水質(zhì)條件變化對(duì)共聚物阻碳酸鈣垢性能的影響,并與其它阻垢劑阻碳酸鈣垢性能進(jìn)行比較。結(jié)果表明,該共聚物具有很好聚合率和阻CaCO3垢、阻Ca3(PO4)2。垢、分散氧化鐵的能力。關(guān)鍵詞:循環(huán)冷卻水阻垢劑磺酸
2、鹽共聚物PreparationofAScaleInhibitorofPhosphorus-ContainingSulphonateTerpolymerandStudyofItsPerformance Abstract:AterpolymerthemonomersofmalEicanhydride(MA),2-acrylamino-2-methylpropanesulphonicacid(AMPS) and2-acrylamino-2-methylpropanephosphonicacid(AMPP).Relationsbeter
3、izationrateandscaleinhibitionanddispersingeffectofthesaidterpolymerandbetonomerseragainstthescalingofcalciumcarbonateeragainstthescalingofcalciumcarbonateerhasagoodpolymerizationrateandagoodinhibitionagainstthescalingofCaCO3andCa3(PO4)2,andisagooddispersantforferricox
4、ide. Keyent;scaleinhibitior;sulphonate;terpolymer 近年來(lái),在工業(yè)水處理領(lǐng)域出現(xiàn)了許多共聚物類(lèi)阻垢分散劑,特別是含磷酸鹽共聚物阻垢分散劑,不僅能解決循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的碳酸鈣垢問(wèn)題,且能分散氧化鐵、穩(wěn)定鋅和有機(jī)磷酸[1]。筆者曾以馬來(lái)酸酐(MA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸(AMPS)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基膦酸(AMPP)為單體,成功制備了MA/AMPS/AMPP三元共聚物,但該共聚物聚合率較低[2]?,F(xiàn)改進(jìn)聚合工藝和聚合條件,使MA/AMPS/AMPP三元共聚物綜合性
5、能進(jìn)一步提高。系統(tǒng)地考察了該共聚物抑制碳酸鈣和磷酸鈣垢沉積能力以及分散氧化鐵能力。1實(shí)驗(yàn)部分 1.1主要原料和儀器 馬來(lái)酸酐(MA、分析純),2-丙烯酸胺-2-甲基丙基磺酸(AMPS、工業(yè)品),2-丙烯酸胺-2-甲基丙基膦酸(AMPP),次磷酸鈉(化學(xué)純),過(guò)氧化氫(分析純),721型分光光度計(jì),pHs-4型智能酸度計(jì),恒溫水浴鍋,電磁攪拌器,PERKIN-ELMERFTIR-1700型傅立葉變換紅外儀等。 1.2MA/AMPS/AMPP共聚物的合成 在裝有電動(dòng)攪拌、回流冷凝管、滴液漏斗和溫度計(jì)的四口燒瓶中,按一定配比加人
6、MA,次磷酸鈉。少量助劑和蒸餾水,在一定溫度和攪拌條件下,通入氮?dú)獗Wo(hù),分別滴加過(guò)氧化氫水溶液和AMPS/AMPP混合液,進(jìn)行共聚合成反應(yīng)。反應(yīng)溫度控制在80±1℃,滴加時(shí)間控制在1h左右。單體、引發(fā)劑滴加完畢后,繼續(xù)保溫反應(yīng)2-4h,停止加熱、攪拌、冷卻出料,可得團(tuán)體含量為30%左右,游離單體含量為1.0-160(以溴值表示,溴值按GB10534-97測(cè)定)的產(chǎn)品?! ?.3共聚物性能分析[3] 1.3.1聚合率(單體轉(zhuǎn)化率)的測(cè)定 聚合率由溴值計(jì)算得出,溴值測(cè)定按照中國(guó)石油化工總公司《冷卻水分析和試驗(yàn)方法》試驗(yàn)306的方法
7、進(jìn)行。由于樣品試液中僅有未轉(zhuǎn)化的單體,利用其雙鍵與Br2起摩爾比為1:1的加成反應(yīng),根據(jù)已知的單體配比可以計(jì)算出單位質(zhì)量固體樣品中參加反應(yīng)的單體總摩爾數(shù),即可得聚合率: 式中:X—溴值,mg/g; MBr2—溴的相對(duì)分子質(zhì)量; m0—單體總質(zhì)量,g; m1、m2、m3—第一、二、三單體的質(zhì)量,g; M1、M2、M3—第一、二、三單體的相對(duì)分子質(zhì)量?! ?.3.2阻垢率的測(cè)定 1.3.2.1靜態(tài)阻CaCO3垢實(shí)驗(yàn) 靜態(tài)阻CaCO3垢實(shí)驗(yàn)按上述《冷卻水分析和實(shí)驗(yàn)方法》實(shí)驗(yàn)401進(jìn)行,試驗(yàn)條件:
8、共聚物質(zhì)量濃度=16mg/L,ρ(Ca2+)=250mg/L,ρ(HCO3-)=250mg/L(均以CaCO3計(jì)),濃縮1.5倍,80℃恒溫10h,取出冷卻過(guò)濾,測(cè)定過(guò)濾液中Ca2+質(zhì)量濃度,按 η=[(ρ1-ρ0)/(375-ρ0)]×100%