环境友好水处理剂环氧羧酸共聚物和环氧磺羧酸共聚物的研究

论文摘要

有机磷酸阻垢缓蚀剂具有化学性能稳定、耐较高温度和较高pH,有明显的“溶限效应”和“协同效应”,是目前仍使用的一类水处理剂。但这些磷化合物最终将成为废液排放对环境造成破坏,法律法规已对磷的使用有了限制。环境友好的水处理剂必将成为本世纪水处理行业发展的主流,研究开发的重点也相应地转移到这类无磷、非氮和有良好生物降解性能的绿色阻垢剂上。 本文首先用盐酸将甘油取代制备α—氯代甘油。产品经过二次减压蒸馏得产率为87.0%,并对其结构进行了表征。将α—氯代甘油在硝酸的水溶液中氧化为淡绿色的3—氯—2—羟基丙酸,收率为67.4%,并对其结构进行了表征。然后将3—氯—2—羟基丙酸与氢氧化钠反应得到2,3—环氧丙酸钠,进一步与环氧琥珀酸氢钠盐在引发剂氢氧化锂的作用下发生共聚制得2,3—环氧丁二酸—2,3—环氧丙酸(PEPC),PEPC及其中间体用红外光谱和核磁共振进行了表征,表明得到了共聚物PEPC。对不同条件下聚合得到的PEPC的阻垢分散性能进行了评定,结果表明为:(1) PEPC阻碳酸钙垢的性能与PESA相比有稍微的下降,与预期的投加单位量聚合物中含有的羧酸官能团摩尔数多阻碳酸钙垢性能增加相悖。在20mg/L时PEPC3、PEPC5～PEPC8样品的阻碳酸钙垢率分别是74.56%、79.07%、83.94%、85.35%、88.46%。(2) PEPC3、PEPC5～PEPC8用量在10mg/L时阻硫酸钙垢率分别为95.63%、96.09%、96.15%、97.07%、97.72%。(3) PEPC抑制磷酸钙垢、稳定锌盐及分散氧化铁的能力与PESA差别不大。 将3—氯—2—羟基丙酸和3—氯—2—羟基丙磺酸钠在氢氧化钠的水溶液中环氧化,再在氢氧化钠引发剂的存在下共聚得到2,3—环氧丙酸—2,3—环氧丙磺酸(PEPS),对PEPS及其中间体用红外光谱和核磁共振进行了表征,表明得到了共聚物PEPS。对不同条件下聚合得到的PEPS的阻垢分散性能进行了评定,结果表明为:(1) PEPS2、PEPS5～PEPS8用量在20mg/L时的阻碳酸钙垢率为60.01%、74.93%、80.01%、84.81%、87.26%,当3—氯—2—羟基丙酸和3—氯—2—羟基丙磺酸钠的摩尔比为3∶1时阻垢效果最好,用量10mg/L时阻垢率就可达83.54%。(2) PEPS2、PEPS5～PEPS8阻磷酸钙垢在10mg/L时的阻垢率为65.48%、60.38%、53.49%、36.16%、31.48%。(3) PEPS2、PEPS5～PEPS8阻硫酸钙垢在10mg/L时阻硫酸钙垢率分别为

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 阻垢缓蚀剂的研究进展
• 1.3 目前国内外厂家生产的阻垢缓蚀剂
• 1.4 环境友好的阻垢缓蚀剂的发展趋势
• 1.5 阻垢剂的阻垢机理及对其影响因素
• 1.5.1 阻垢剂的阻垢机理
• 1.5.2 有关因素对阻垢剂阻垢效果的影响
• 1.6 小结
• 第二章 PEPS和PEPC的合成及结构表征
• 2.1 前言
• 2.2 环氧琥珀酸氢钠的合成
• 2.2.1 主要试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验步骤
• 2.2.4 环氧琥珀酸氢钠的结构表征
• 2.3 2，3—环氧丙磺酸钠的合成
• 2.3.1 主要试剂
• 2.3.2 实验仪器
• 2.3.3 实验步骤
• 2.3.3.1 3—氯—2—羟基丙磺酸钠的合成
• 2.3.3.2 2，3—环氧丙磺酸钠的合成
• 2.3.4 2，3—环氧丙磺酸钠的结构表征
• 2.3.4.1 3—氯—2—羟基丙磺酸钠的结构表征
• 2.3.4.2 2，3—环氧丙磺酸钠环氧值的测定
• 2.4 2，3—环氧丙酸的合成
• 2.4.1 主要试剂
• 2.4.2 实验仪器
• 2.4.3 实验步骤
• 2.4.3.1 3—氯—1，2—丙二醇的合成
• 2.4.3.2 3—氯—2—羟基丙酸的合成
• 2.4.3.3 2，3—环氧丙酸钠的合成
• 2.4.4 2，3—环氧丙磺酸钠的结构表征
• 2.4.4.1 3—氯—1，2—丙二醇的结构表征
• 2.4.4.2 3—氯—2—羟基丙酸的结构表征
• 2.4.4.3 2，3—环氧丙酸钠环氧值的测定
• 2.5 PEPS共聚物的合成
• 2.5.1 主要试剂
• 2.5.2 实验仪器
• 2.5.3 实验步骤
• 2.5.4 PEPS共聚物的结构表征
• 2.6 PEPC共聚物的合成
• 2.6.1 主要试剂
• 2.6.2 实验仪器
• 2.6.3 实验步骤
• 2.6.4 PEPC共聚物的结构表征
• 2.7 共聚反应机理的探讨
• 2.7.1 2，3—环氧丙酸钠和2，3—环氧丙磺酸钠中间体的推测
• 2.7.2 PEPS和PEPC可能的共聚历程
• 2.8 小结
• 第三章 PEPS和PEPC的阻垢分散性能评定
• 3.1 前言
• 3.2 阻碳酸钙性能的评定——碳酸钙沉积法
• 3.2.1 主要试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.2.3 试验方法
• 3.2.4 试验结果
• 3.2.4.1 反应时间对PEPS阻碳酸钙垢率的影响
• 3.2.4.2 反应温度对PEPS阻碳酸钙垢率的影响
• 3.2.4.3 反应原料配比对PEPS阻碳酸钙垢率的影响
• 3.2.4.4 反应时间对PEPC阻碳酸钙垢率的影响
• 3.2.4.5 反应温度对PEPC阻碳酸钙垢率的影响
• 3.2.4.6 反应原料配比对PEPC阻碳酸钙垢率的影响
• 3.3 阻磷酸钙性能的评定——磷酸钙沉积法
• 3.3.1 主要试剂
• 3.3.2 主要仪器
• 3.3.3 试验方法
• 3.3.4 试验结果
• 3.3.4.1 PEPS的试验结果
• 3.3.4.2 PEPC的试验结果
• 3.4 阻硫酸钙性能的评定
• 3.4.1 主要试剂
• 3.4.2 主要仪器
• 3.4.3 试验方法
• 3.4.4 试验结果
• 3.4.4.1 PEPS的试验结果
• 3.4.4.2 PEPC的试验结果
• 3.5 稳定锌盐性能的评定——锌盐沉积法
• 3.5.1 主要试剂
• 3.5.2 实验仪器
• 3.5.3 试验方法
• 3.5.4 试验结果
• 3.5.4.1 PEPS的试验结果
• 3.5.4.2 PEPC的试验结果
• 3.6 分散氧化铁的性能评定
• 3.6.1 主要试剂
• 3.6.2 主要仪器
• 3.6.3 试验方法
• 3.6.4 试验结果
• 3.6.4.1 PEPS的试验结果
• 3.6.4.2 PEPC的试验结果
• 3.7 小结
• 第四章 结论
• 4.1 PEPS和PEPC的合成
• 4.2 PEPS和PEPC的阻垢分散性能
• 4.3 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢