聚环氧琥珀酸阻垢缓蚀性能及机理研究

论文摘要

聚环氧琥珀酸(PESA)是一种无磷、非氮且生物降解性好的绿色水处理剂。它兼有阻垢、缓蚀双重功能。将PESA投加到工业循环水中做为缓蚀阻垢剂使用,对节约水资源有较好的应用前景。本文在传统一步法的基础上,对引发剂进行了改进,采用Ca(OH)2与NaOH复配物为引发剂,这样避免了产物中钙离子浓度较高,影响阻垢效果的缺点。以马来酸酐为原料,钨酸钠作催化剂,过氧化氢作氧化剂,Ca(OH)2与NaOH复配物为引发剂,得到聚环氧琥珀酸盐,经酸化甲醇洗涤、干燥得到目标产物聚环氧琥珀酸;通过单因素实验和正交实验,考察了各合成条件对产物阻垢性能的影响,最终得到了较好的聚环氧琥珀酸的合成条件;利用红外光谱表征了聚环氧琥珀酸的分子结构;用粘度法测得所合成的聚环氧琥珀酸相对分子量为682～1230。采用静态阻垢法考察了阻碳酸钙垢的性能。结果表明,聚环氧琥珀酸具有良好的阻垢性能及热稳定性,适用于高硬度、高碱度及高温水系统,且其药效具有持久性。通过测定过饱和水溶液的电导率,考察了PESA对碳酸钙垢沉积的影响,并通过红外光谱和扫描电镜分析手段研究了加入不同浓度PESA碳酸钙垢晶型的变化,在此基础上,探讨了聚环氧琥珀酸的阻垢机理。采用旋转挂片法研究了聚环氧琥珀酸对碳钢的缓蚀性能。结果表明,聚环氧琥珀酸对A3碳钢的缓蚀存在临界值效应,当使用量超一定值时,缓蚀率有所下降;考察了温度对PESA缓蚀性能的影响,聚环氧琥珀酸不宜用作高温工业循环水碳钢的缓蚀剂。通过PESA加入前后的极化曲线分析及试片的扫描电镜分析,初步探讨了聚环氧琥珀酸的缓蚀机理。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 阻垢剂及其发展历程
• 1.2.1 阻垢剂的作用机理
• 1.2.2 阻垢性能的评定方法
• 1.2.3 阻垢剂的发展趋势
• 1.3 缓蚀剂及其发展历程
• 1.3.1 缓蚀剂的作用机理
• 1.3.2 缓蚀剂的研究方法
• 1.4 绿色化学与水处理剂
• 1.4.1 传统水处理剂的缺点
• 1.4.2 绿色水处理剂
• 1.4.3 绿色水处理剂聚环氧琥珀酸
• 1.5 本课题研究的内容
• 第2章 聚环氧琥珀酸合成
• 2.1 实验仪器及药品
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验药品
• 2.2 聚环氧琥珀酸合成
• 2.2.1 合成原理
• 2.2.2 实验步骤
• 2.2.3 实验装置图
• 2.2.4 结果与讨论
• 2.3 聚环氧琥珀酸的表征
• 2.3.1 聚环氧琥珀酸的红外光谱
• 2.3.2 聚环氧琥珀酸的相对分子测定
• 2.4 本章小结
• 第3章 聚环氧琥珀酸阻垢性能及机理的研究
• 3.1 实验原理
• 3.2 实验仪器及药品
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 实验药品
• 3.3 实验步骤
• 3.3.1 试剂的配制及标定
• 3.3.2 操作步骤
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 PESA 相对分子量与其阻垢性能之间的关系
• 3.4.2 PESA 的浓度对阻垢性能的影响
• 3.4.3 硬度对PESA 阻垢性能的影响
• 3.4.4 碱度对PESA 阻垢性能的影响
• 3.4.5 温度对阻垢性能的影响
• 3.4.6 恒温时间对阻垢率的影响
• 3.5 聚环氧琥珀酸的阻垢机理探讨
• 3.5.1 实验过程
• 3.5.2 结果与讨论
• 3.5.3 阻垢机理
• 第4章 聚环氧琥珀酸缓蚀性能的研究
• 4.1 仪器及药品
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 实验药品
• 4.1.3 实验材料
• 4.2 聚环氧琥珀酸对A3 碳钢的缓蚀性能的研究
• 4.2.1 实验计算公式
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 聚环氧琥珀酸缓蚀机理探讨
• 4.3.1 极化曲线法
• 4.3.2 扫描电镜法
• 4.3.3 结果及讨论
• 4.3.4 缓蚀机理
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢