聚天冬氨酸共聚物的合成及其性能的研究

论文摘要

为了在工业生产中节省大量的冷却用水,高效、环保的水处理药剂的合成成为当今水处理领域研究的热点。本研究采用异丙醇胺（PA）或乙胺（eA）和聚琥珀酰亚胺（PSI）反应,分别合成了PA-PASP和eA-PASP两个系列的PASP共聚物,采用静态阻垢法测试了PA-PASP和eA-PASP对Ca3（PO4）2垢、CaSO4垢和CaCO3垢的阻垢性能；同时用乙醇胺（EA）和PSI反应,合成了EA-PASP。比较了EA-PASP、PA-PASP和eA-PASP三个系列的PASP共聚物在不同离子条件、不同pH值以及不同温度下阻Ca3（PO4）2垢的阻垢能力；采用核磁共振图谱表征了三个系列PASP共聚物的结构；并采用国家标准GB/T 21802-2008测试了三系列PASP共聚物的生物可降解性。所得结论如下：（1）经改性的PASP共聚物PA-PASP和eA-PASP对Ca3（PO4）2垢的阻垢性能要明显好于PASP、HEDP和HPAA。当投加量为16 mg/L时,P-1.6对Ca3（PO4）2垢的阻垢率最高可达96%；当投加量为20 mg/L时,e-1.6对Ca3（PO4）2垢的阻垢率可达97%。新官能团的引入有助于共聚物抑制Ca3 （PO4）2垢的生长；当异丙醇胺（或乙胺）与PSI的摩尔比为0.8时,合成的共聚物对CaCO3垢的阻垢率略大于PASP,说明新官能团的引入同样影响共聚物阻CaCO3垢的性能,但是随着PASP新引入羟基比例的增加,其对CaCO3垢的阻垢率有所下降,总体来说PASP共聚物对CaCO3垢的阻垢率要比HEDP和HPAA差；新官能团的引入对共聚物阻CaSO4垢的阻垢性能影响很小；（2）随着Ca2+浓度、P043-浓度的增加]EA-PASP、PA-PASP和eA-PASP系列阻垢剂对Ca3（PO4）2垢的阻垢率逐渐降低,EA-PASP、PA-PASP系列的阻垢剂要比eA-PASP系列阻垢剂对Ca2+浓度、PO43-浓度的容忍度大；当Ca2+浓度高达450 mg/L,投加量为16 mg/L时。阻垢剂E-1.6、E-2.0、P-1.6、P-2.0对Ca3（PO4）2垢的阻垢率均保持在80%以上；当P043-浓度增加到10 mg/L,投加量为16 mg/L时,阻垢剂EA-PASP系列的阻垢剂以及阻垢剂P-1.6、P-2.0的阻垢率也都保持在80%以上；（3）共聚物分子中的酰胺基也是抑制磷酸钙晶粒生长的有效官能团,羟基、酰胺基二者的协同作用使得药剂具有更好的阻Ca3（PO4）2垢的性能；当EA（或eA）与PSI的摩尔比大于1.2时,EA（或eA）与PSI在本实验条件下反应完全,而当PA与PSI的摩尔比大于1.6时,PA和PSI才在本实验条件下反应完全；用于改性的氨基化合物分子越小,反应越容易在氨基化合物与PSI摩尔比较低的情况下充分反应；pH值和温度对EA-PASP、PA-PASP和eA-PASP系列阻垢剂阻垢率的影响较小。（4）PASP共聚物E-1.6、P-1.6和e-1.6的核磁谱图表明：新的官能团已经成功的接枝到PASP分子中。以DOC为指标的生物降解实验证明了合成的PASP共聚物为可降解聚合物,属环境友好型水处理剂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 本研究的目的和意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 冷却水中常见水垢的介绍
• 1.2.2 防止结垢的方法
• 1.2.3 常用的阻垢手段——投加阻垢剂
• 1.2.4 环境友好型水处理剂——聚天冬氨酸（PASP）
• 1.2.5 水处理行业中的聚天冬氨酸共聚物
• 1.3 本论文所要解决的技术关键、主要研究内容及创新之处
• 第二章 实验材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验药剂
• 2.1.2 污泥接种物
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 阻垢剂的制备
• 2.2.2 阻垢剂的表征
• 2.2.3 PASP共聚物阻垢性能的测试
• 3（PO₄）₂垢性能的影响'>2.2.4 反应条件对PASP共聚物阻Ca₃（PO₄）₂垢性能的影响
• 2.2.5 PASP共聚物的可生物降解性能
• 第三章 聚天冬氨酸共聚物的合成及其阻垢性能的研究
• 3.1 聚天冬氨酸共聚物
• 3.2 聚天冬氨酸共聚物的阻垢性能
• 3（PO₄）₂垢性能'>3.2.1 阻Ca₃（PO₄）₂垢性能
• 3垢性能'>3.2.2 阻CaCO₃垢性能
• 4垢性能'>3.2.3 阻CaSO₄垢性能
• 3.3 小结
• 3（PO₄）₂垢性能的影响'>第四章 反应条件对PASP共聚物阻Ca₃（PO₄）₂垢性能的影响
• 4.1 PASP共聚物
• 4.2 离子浓度的影响
• 2+浓度的影响'>4.2.1 Ca²⁺浓度的影响
• 4^3-浓度的影响'>4.2.2 PO₄^3-浓度的影响
• 4.3 PH值的影响
• 4.4 温度的影响
• 4.5 小结
• 第五章 PASP共聚物的表征及其生物可降解性
• 5.1 PASP共聚物的表征
• 5.1.1 对PASP的结构的表征
• 5.1.2 对E-1.6的结构的表征
• 5.1.3 对P-1.6的结构的表征
• 5.1.4 对e-1.6的结构的表征
• 5.2 PASP的生物可降解性
• 5.2.1 以DOC为指标的生物可降解性
• 5.2.2 以COD为指标的生物可降解性
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表