天冬氨酸—谷氨酸共聚物合成方法及性能研究

论文摘要

聚天冬氨酸是一种新型的绿色水处理剂,具有优良的阻垢性能和生物降解性能。固相热缩聚合方法反应温度高、反应物受热不均导致反应过程能耗较大,产品阻垢效率低。如何提高聚天冬氨酸的阻垢效果已成为水处理剂应用研究的一个热点。本文采用两种方法在天冬氨酸中掺杂少量谷氨酸,并对混合样品进行预处理,然后再通过热缩聚合合成天冬氨酸-谷氨酸共聚物,对样品的结构和形貌进行了表征,采用静态阻垢法分析各种条件对产品性能的影响,通过CO2曝气实验研究了PAG抑制CaCO3成垢的阻垢机理。结果表明：采用化学共沉淀法在GLU/ASP+GLU化学计量数较宽的变化范围内均能得到结晶度低颗粒粒径小的样品。热缩共聚法合成天冬氨酸-谷氨酸共聚物的最佳聚合条件为n（GLU）:n（ASP+GLU）=0.1、反应温度180℃、反应时间4h。PAG阻垢剂适用的最佳条件是：PAG剂量8mg/L、恒温时间6h、溶液温度80℃、钙离子浓度250 mg/L。溶液中通过PAG大分子的模板作用,CaCO3更易形成配位数为12的球霰石晶型,由于不同晶型CaCO3的相互作用,使其形成表面不规则的小颗粒沉淀,达到了阻垢的目的。实验结果分析认为,化学共沉淀法掺杂谷氨酸组分能够提高聚天冬氨酸阻垢性能,PAG阻垢剂适用于高温、钙离子浓度低的循环冷却水系统。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 聚天冬氨酸改性合成
• 1.1.1 聚天冬氨酸
• 1.1.2 聚天冬氨酸改性合成
• 1.2 聚天冬氨酸改性合成研究现状
• 1.2.1 水解开环改性方法研究现状
• 1.2.2 交联改性研究现状
• 1.2.3 共聚改性方法研究现状
• 1.2.4 改性合成存在的问题
• 1.3 生物矿化理论
• 1.3.1 生物矿化基本理论
• 1.3.2 蛋白质对碳酸钙矿化的调控作用
• 1.3.3 生物矿化理论的启发
• 1.4 研究内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究方法
• 1.4.3 研究内容
• 1.5 本课题的意义
• 1.6 课题来源
• 第2章 实验方法
• 2.1 试剂与仪器
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.2 样品与处理方法
• 2.2.1 水溶液蒸发法
• 2.2.2 化学共沉淀法
• 2.3 PAG合成方法
• 2.4 PSID产率计算方法
• 2.5 产品阻垢实验
• 2.5.1 阻垢效率评价实验
• 2.5.2 阻垢机理实验
• 2.6 产物结构表征
• 2.6.1 X射线衍射分析
• 2.6.2 扫描电镜分析
• 2.6.3 红外（FT-IR）分析
• 1H和¹³C)'>2.6.4 核磁共振光谱分析(¹H和¹³C)
• 第3章 天冬氨酸-谷氨酸预处理方法研究
• 3.1 天冬氨酸和谷氨酸的结构及性质
• 3.1.1 天冬氨酸结构及性质
• 3.1.2 谷氨酸结构及性质
• 3.2 水溶液蒸发法
• 3.2.1 单相组分XRD分析
• 3.2.2 水溶液蒸发样品FT-IR分析
• 3.2.3 水溶液蒸发样品XRD分析
• 3.2.4 水溶液蒸发样品SEM分析
• 3.3 化学共沉淀法
• 3.3.1 单相组分XRD分析
• 3.3.2 化学共沉淀样品FT-IR分析
• 3.3.3 化学共沉淀样品XRD分析
• 3.3.4 化学共沉淀样品SEM分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 天冬氨酸-谷氨酸热缩共聚合成方法研究
• 4.1 产物结构表征
• 4.1.1 PAG样品FT-IR表征
• 4.1.2 PAG样品核磁共振表征
• 4.2 GLU/（ASP+GLU）化学计量数对PAG阻垢性能的影响
• 4.3 反应温度对PAG阻垢性能的影响
• 4.4 反应时间对PAG阻垢性能的影响
• 4.5 PSID产率的计算
• 4.6 本章小结
• 第5章 天冬氨酸-谷氨酸共聚物阻垢性能研究
• 5.1 PAG剂量对阻垢效率的影响
• 5.2 恒温时间对阻垢效率的影响
• 5.3 恒温温度对阻垢效率的影响
• 5.4 钙离子浓度对阻垢效率的影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 阻垢机理分析
• 3的成垢过程'>6.1 CaCO₃的成垢过程
• 6.2 阻垢剂的阻垢机理
• 6.3 阻垢机理实验研究
• 6.3.1 碳酸钙XRD分析
• 6.3.2 碳酸钙FT-IR分析
• 6.3.3 碳酸钙SEM分析
• 3结垢阻垢机理分析'>6.4 PAG抑制CaCO₃结垢阻垢机理分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文