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【6h】

磺酸型聚合物阻垢剂的合成及性能研究

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随着工业水处理技术的水平不断完善和提高,在循环冷却水系统中,聚合物阻垢剂类产品得到了广泛的使用,这类产品可以很好的控制和防止系统结垢,保证工业循环冷却水良好的运行。目前聚合物阻垢剂正在朝着无磷、环保、高效和多功能性的方向发展。而磺酸类聚合物阻垢剂,由于所含的磺酸基团属于亲水类基团,其酸性强于羧酸基团,在羧酸型聚合物的基础上引入磺酸基团,在强酸和弱酸的共同作用下,使聚合物的阻垢效率和性能都大大提高,对于工业应用和节能减排具有重大的意义。
　　 本文研究开发了三种磺酸型聚合物阻垢剂。一是以马来酸酐(MA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)为单体,与自制的聚乙二醇-衣康酸酯通过水溶液聚合制备了一种新型阴离子磺酸型聚合物阻垢剂。二是以阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、阴离子单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)及马来酸酐(MA)单体,通过水溶液聚合制备的两性磺酸型聚合物阻垢剂。三是以天然产物碱木质素为原料对其进行磺化制得磺化木质素再与丙烯酸(AA)单体进行接枝共聚改性,合成了木质素改性聚合物阻垢剂。通过红外光谱、热分析方法和凝胶渗透色谱对该系列磺酸型聚合物进行了表征和分析。探讨了单体配比、引发剂用量、反应温度等聚合工艺条件对聚合物阻垢效果的影响,从而对产物进行了工艺优化,确定了最佳合成路线。
　　 通过静态阻垢法分别对实验合成的磺酸型系列聚合物的阻碳酸钙垢性能,阻磷酸钙垢性能和分散氢氧化铁性能进行了测试和评价。结果表明,该磺酸系列聚合物阻垢剂具有优异的阻碳酸钙性能,当阻垢剂用量达到10mg·L-1时,阴离子型聚合物阻垢效率达到了96.85%。两性型磺酸基聚合物阻垢率达到93.67%,木质素磺化接枝改性共聚物阻垢率达到91.21%。并且具有良好的耐高温性、抗碱性和适应高钙离子浓度等特点。该磺酸系列聚合物阻垢剂对磷酸钙也有良好的阻垢性能。在加入量为10mg·L-1时,阴离子型和两性型聚合物阻垢剂的效率均达到了95%左右,木质素改性型阻垢剂的效率也达到了85%以上。同时,对氢氧化铁也具有一定的分散作用。在药剂用量15mg·L-1时,透光率下降到70%-83%。通过对碳酸钙垢样进行电镜扫描分析,初步探讨了该类磺酸型聚合物的阻垢机理。通过图片对比发现空白碳酸钙垢样呈现规则紧密的六面体构型。加入阻垢剂后的碳酸钙垢样呈现无规则无棱角的片状垢样。可以推测出,该磺酸盐系列阻垢剂是通过破坏碳酸钙晶格的正常生长,使晶格发生畸变来抑制碳酸钙结垢的。

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