一种无磷无氮型循环冷却水处理药剂的合成及研究.pdf
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1、第 卷第 期 年 月应 用 化 工 .收稿日期:修改稿日期:基金项目:河北省重点基础研究计划项目()河北省科学院高层次人才培养与资助项目()作者简介:刘展()女河北深泽人工程师硕士主要从事水处理技术的研究 电话:.通信作者:刘振法()男研究员博士主要从事工业节水及污水资源化的研究 电话:.闫美芳()女副研究员博士主要从事工业水处理的研究 电话:.一种无磷无氮型循环冷却水处理药剂的合成及研究刘展王崇璞李娜闫美芳高玉华刘振法(.河北省科学院能源研究所河北 石家庄.河北省工业节水工程技术研究中心河北 石家庄.河北协同水处理技术有限公司河北 石家庄.河北桑沃特水处理有限责任公司河北 石家庄)摘 要:由
2、马来酸()和烯丙基磺酸钠()合成了不含磷氮的循环冷却水处理药剂/共聚物 采用红外光谱、元素分析、凝胶色谱以及热重分析等进行表征采用静态试验对共聚物的阻垢、分散以及生物降解性进行了研究结果表明其对碳酸钙、磷酸钙以及硫酸钙的阻垢率均可以达到 分散后上层清液透光率最低为.生物降解率为 对环境友好是一种很有发展前景的循环水处理剂关键词:循环冷却水环保型药剂阻垢性能分散性能生物降解性中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.):/()().:目前水资源短缺是一个全球性问题 工业水循环利用是节约水的重要手段但其反复使用会形成水垢导致设备热交换效率下降 工业上通常采用添加水处理剂来缓解水系统结垢现象 马来酸
3、()为环境友好药剂但单一的结构使其聚合物易产生难溶于水的钙凝胶若在分子中引入磺酸基团可有效阻止钙凝胶产生还能稳定金属离子本实验将马来酸()和烯丙基磺酸钠()进行共聚得到一种优异阻垢分散性能的/共聚物其为无磷无氮的绿色水处理剂 本药剂的合成与应用有利于缓解水资源危机有助于水体保第 期刘展等:一种无磷无氮型循环冷却水处理药剂的合成及研究护对保护环境和可持续发展具有重要意义 实验部分.试剂与仪器顺丁烯二酸(马来酸)、烯丙基磺酸钠、过硫酸铵、磷酸二氢钾、亚硫酸氢钠、过氧化氢(质量分数)、碳酸氢钠、无水氯化钙、无水乙醇、硫酸亚铁铵、氢氧化钠、四硼酸钠均为分析纯 傅里叶变换红外光谱仪()扫描电子显微镜()
4、射线衍射仪()元素分析仪型双光束紫外分光光度计 凝胶渗透色谱仪()热重分析仪./共聚物的合成将 和去离子水加入到四口烧瓶中搅拌至溶解 升温至 加入 温度升至 加入过硫酸铵和异丙醇同时通入氮气 之后(此时系统中已经充满氮气)采用两台注射泵同时分别注射亚硫酸氢钠的水溶液和双氧水注射时间为.注射完毕后保持恒温反应 得到黄色液体 用无水乙醇反复洗涤得到乳白色的沉淀物过滤在 烘干得到乳黄色固体产品(纯化的/)其反应方程式如下:().共聚物的表征.红外光谱 采用红外光谱仪在 范围内对提纯和干燥后的产物进行表征以确定官能团结构 本实验预期在红外光谱中存在两种单体的特征吸收带如、且不存在 以此表明两种原料完全
5、聚合.元素分析采用元素分析仪测定聚合物中、和 的质量分数以确定两种单体 和 是否成功聚合.分子量 采用 法以./的硝酸钾溶液为流动相以聚乙二醇为标准物测定共聚物的相对分子质量大小和分布.在氮气保护下加热速率 /从室温升高到 时利用热重分析仪()分析了聚合物/的热稳定性.共聚物性能测定./对 的阻垢性能评价实验按照国家标准/进行 在容量为 的锥形瓶中加入阻垢剂溶液其中含有 的 配 制 水(/以 计)的水浴中放置 取出冷却后用 溶液滴定上清液 浓度计算阻垢率()()其中、和 分别为在无药剂、有药剂和室温条件下原水消耗的 溶液的体积./对 的阻垢性能实验依据中国石油标准/进行 在 锥形瓶中加入阻垢剂
6、 配制水(/以 计)在 水浴中浸泡 取出冷却后用 溶液滴定上清液 浓度计算阻垢率()()其中、分别为室温下无药剂、有药剂和室温条件下原水消耗 溶液的体积./对()的阻垢性能参照标准/在锥形瓶中加入阻垢剂和 配制水(/以 计 /)在 水浴中反应 取出冷却后用分光光度计测定上清液中 的浓度计算阻垢率()()其中、分别为无药剂时 的浓度有药剂时 的浓度以及室温下的原水浓度/./的分散性能将不同浓度的/和 配制好的水(/以计 /)加入 锥形瓶中强烈搅拌后于 水浴中保持 溶液冷却后测量其上层透明溶液的透光率(采用 比色管波长为)蒸馏水的透光率为因此上层清液透光率越小分散效果越好.生物降解性在锥形瓶中加入
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