含萘荧光基团海水阻垢剂的合成及性能表征

论文摘要

随着淡水资源的日益紧缺和淡水价格的不断上扬,海水循环冷却技术这一沿海城市和地区亟需的环保型节水新技术,必将迅速发展。荧光示踪技术的应用,将实现海水循环冷却系统中药剂浓度的在线测量和实时控制,而荧光示踪技术的关键是荧光水处理剂的研制。本文以丙酮为溶剂,甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1-氯甲基萘为原料合成了水溶性荧光单体2-（甲基丙烯酰氧）-N,N-二甲基-N-（1-萘甲基）乙基氯化铵。通过单因素试验和正交试验对合成过程进行了工艺条件优化,将上述荧光单体与丙烯酸进行共聚得到含萘荧光基团丙烯酸聚合物海水阻垢剂,通过正交试验和海水静态阻垢性能实验得到其最佳的合成条件,研究了其聚合规律和荧光特性。主要研究结果可概括如下:⑴合成含萘荧光单体的最佳工艺条件为:反应温度30℃,反应时间5h,丙酮用量30mL,1-氯甲基萘与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM）的物质的量之比为1:1,阻聚剂用量为DM质量的0.5%。此工艺条件下,产率可达40.8%。⑵该含萘荧光单体具有较强的荧光性能,其激发和发射波长分别为295和340nm,在去离子水和海水中其荧光强度与浓度之间呈现良好的线性关系,线性相关系数R2分别为0.9973和0.9976。⑶以过氧化物为引发剂,水溶液自由基聚合丙烯酸和荧光单体合成含萘荧光基团丙烯酸聚合物海水阻垢剂,通过正交试验和海水静态阻垢性能评价确定的最佳合成条件为:反应温度95℃,荧光单体、引发剂、分子量调节剂用量分别为单体总质量的0.5%、15%和12%,单体总浓度约为30%。含萘荧光基团丙烯酸聚合物的阻垢性能与聚丙烯酸类海水阻垢剂相当,阻垢率可达87.97%。⑷研究了含萘荧光基团丙烯酸聚合物在去离子水以及海水中的荧光特性,其荧光强度与质量浓度之间具有很好的线性关系,含荧光单体0.5%阻垢剂在去离子水和海水中的线性相关系数R2均为0.9916。为有关聚合物作为荧光示踪型阻垢剂应用于海水循环冷却系统、实现药剂浓度的在线分析和实时控制奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 阻垢分散剂研究进展
• 1.1.1 天然高分子阻垢剂
• 1.1.2 羧酸类聚合物阻垢剂
• 1.1.3 磺酸类聚合物阻垢剂
• 1.1.4 含磷聚合物阻垢剂
• 1.1.5 绿色聚合物阻垢剂
• 1.2 荧光水处理剂
• 1.2.1 荧光理论
• 1.2.2 荧光探针
• 1.2.3 荧光标记
• 1.2.4 荧光水处理剂的发展趋势
• 1.3 选题依据和意义
• 2 含萘荧光单体的合成及性能表征
• 2.1 概述
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 主要原料及试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 含萘荧光单体的合成
• 2.2.4 红外光谱、荧光特性测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 反应条件的确定
• 2.3.2 实验因素水平的确定
• 2.3.3 优化合成
• 2.4 红外光谱表征
• 2.5 荧光特性研究
• 2.5.1 紫外光谱研究
• 2.5.2 激发光谱与发射光谱
• 2.5.3 含萘荧光单体荧光强度与浓度的关系
• 2.6 本章小结
• 3 含萘荧光基团海水阻垢剂的合成及性能表征
• 3.1 概述
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 主要原料及试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.2.3 合成方法
• 3.2.4 合成产物物化指标测定
• 3.2.5 阻垢性能评定
• 3.2.6 红外光谱、荧光特性测定
• 3.3 最佳合成条件的确定
• 3.3.1 正交试验
• 3.3.2 阻垢剂性能对照
• 3.4 含萘荧光基团海水阻垢剂的红外光谱
• 3.5 荧光特性研究
• 3.5.1 紫外吸收光谱
• 3.5.2 发射光谱
• 3.5.3 荧光强度与浓度关系
• 3.6 本章小结
• 4 结论
• 4.1 主要结论
• 4.2 存在问题与可持续性研究
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文