静电水处理与环保型阻垢分散剂协同阻垢作用研究

论文摘要

随着人类环保意识日益提高，水处理研究和开发的热点趋向于绿色水处理剂和清洁无污染的水处理工艺。本文将静电水处理技术与环保型阻垢分散剂集成，旨在降低阻垢分散剂用量，节约成本，为开发一种静电-水处理药剂协同处理工业循环冷却水的新技术和新工艺提供理论依据。本文通过静态阻垢法，研究了水经过静电水处理器的时间、流量对协同阻垢作用的影响，静电水处理与衣康酸均聚物（PLA）、聚环氧琥珀酸（PESA）、聚天冬氨酸（PASP）在不同硬度、不同温度和不同碱度下的协同阻垢性能。结果表明：静电时间和流量对协同阻垢效果影响不大；在高硬度或高碱度水质条件下，静电水处理与三种药剂协同阻垢效果较佳。当Ca2+为600 mg·L-1，药剂量为6 mg·L-1，温度为70℃时，静电水处理与PLA协同阻垢率为77.3%，比单独使用PLA提高20.3%；静电水处理与PESA协同阻垢率为74.4%,比单独使用PESA提高13.3%；静电水处理与PASP协同阻垢率为71.1%,比单独使用PASP提高20.8%。当达到相同的阻垢率时，三种药剂与静电水处理协同所需药剂量比单独使用药剂时至少节约1 mg·L-1。通过小型动态污垢监测仪，研究了在不同流量和不同药剂浓度下的环保型阻垢分散剂与静电水处理的协同阻垢性能。结果表明：在不同流量下，静电水处理与三种药剂协同阻垢率均比单独使用时提高10%以上；在不同药剂浓度下，静电水处理与三种药剂协同阻垢率提高幅度随药剂量增加而减小。利用扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FT-IR）和X－衍射仪（XRD）对制备的碳酸钙垢样进行分析，探讨了环保型阻垢分散剂及其与静电水处理协同作用对碳酸钙晶型的影响。SEM结果表明：静电水处理与药剂协同作用时，碳酸钙晶体颗粒变小，垢趋于疏松，较易随水排走。XRD结果表明：未经静电处理碳酸钙晶型含有64.6%的方解石、20.7%球霰石和14.7%文石；静电处理碳酸钙晶型含有17.2%方解石和82.8%的文石。单独使用PLA及其与静电水处理协同作用，碳酸钙晶型均为方解石；单独使用PESA碳酸钙晶型为方解石，而PESA与静电水处理协同碳酸钙晶型含有69.2%的方解石和30.8%的球霰石；单独使用PASP及其与静电水处理协同作用，碳酸钙晶型均为球霰石。经过静电水处理后，尖峰衍射特征减弱，说明晶粒减小，晶体化程度低。FT-IR结果与XRD基本一致。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 前言
• §1-2 环保型阻垢分散剂的研究现状
• 1-2-1 天然阻垢分散剂
• 1-2-2 聚丙烯酸型阻垢分散剂
• 1-2-3 含膦羧酸聚合物阻垢分散剂
• 1-2-4 烷基环氧羧酸盐
• 1-2-5 多亚乙基多胺甲撑磺酸盐
• 1-2-6 可生物降解的阻垢分散剂
• §1-3 聚合物阻垢分散剂的阻垢机理
• §1-4 静电水处理防垢技术的研究进展
• 1-4-1 静电水处理防垢技术的研究现状
• 1-4-2 静电水处理防垢技术的应用
• 1-4-3 静电水处理防垢技术的进展
• 1-4-4 静电水处理防垢技术的前景
• §1-5 本课题研究的目的、意义及主要内容
• 第二章 试验部分
• §2-1 主要原料及试剂
• §2-2 试验仪器
• §2-3 水的静电效果评定
• 2-3-1 静电水实验装置
• 2-3-2 实验水样
• 2-3-3 试验方法
• §2-4 静态阻垢实验
• 2-4-1 静态阻垢法的原理
• 2-4-2 实验步骤
• 2-4-3 实验水样
• 2-4-4 实验数据处理
• §2-5 动态阻垢实验
• 2-5-1 测量原理及数据处理方法
• 2-5-2 试验方法
• 2-5-3 实验水质
• 2-5-4 动态污垢监测仪参数
• 2-5-5 动态阻垢实验装置
• §2-6 垢样的制备与分析方法
• 2-6-1 垢样的制备方法
• 2-6-2 垢样的晶型分析方法
• 第三章 静电水处理与环保型阻垢分散剂协同阻垢作用研究
• §3-1 静电水处理与衣康酸均聚物协同阻垢作用
• 3-1-1 水的静电效果评定
• 3-1-2 静电水处理与衣康酸均聚物协同阻垢静态试验
• 3-1-3 静电水处理与衣康酸均聚物协同阻垢动态试验
• §3-2 静电水处理与聚环氧琥珀酸协同阻垢作用
• 3-2-1 水的静电效果评定
• 3-2-2 静电水处理与聚环氧琥珀酸协同阻垢静态试验
• 3-2-3 静电水处理与聚环氧琥珀酸协同阻垢动态试验
• §3-3 静电水处理与聚天冬氨酸协同阻垢作用
• 3-3-1 水的静电效果评定
• 3-3-2 静电水处理与聚天冬氨酸协同阻垢静态试验
• 3-3-3 静电水处理与聚天冬氨酸协同阻垢动态试验
• §3-4 本章小结
• 第四章 静电水处理与环保型阻垢分散剂协同阻垢作用机理研究
• §4-1 高压静电水处理阻垢原理的探讨
• 4-1-1 高压静电场作用于水中的带电粒子
• 4-1-2 活性氧自由基的化学作用
• 4-1-3 高压静电场改变了水的物理性质
• 4-1-4 水中的铁离子起关键作用
• §4-2 静电水处理与衣康酸均聚物协同阻垢机理研究
• 4-2-1 静态阻垢实验垢样的SEM 分析
• 4-2-2 静态阻垢实验垢样的FT-IR 分析
• 4-2-3 静态阻垢实验垢样的XRD 分析
• 4-2-4 动态阻垢试验垢样的SEM 分析
• §4-3 静电水处理与聚环氧琥珀酸协同阻垢机理
• 4-3-1 静态阻垢实验垢样的SEM 分析
• 4-3-2 静态阻垢实验垢样的FT-IR 分析
• 4-3-3 静态阻垢实验垢样的XRD 分析
• 4-3-4 动态阻垢实验垢样的SEM 分析
• §4-4 静电水处理与聚天冬氨酸协同阻垢机理研究
• 4-4-1 静态阻垢实验垢样的SEM 分析
• 4-4-2 静态阻垢实验垢样的FT-IR 分析
• 4-4-3 静态阻垢实验垢样的XRD 分析
• 4-4-4 动态阻垢实验垢样的SEM 分析
• §4-5 本章小节
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果