论文总字数：22059字

摘 要

本论文以探索合成新型聚醚类绿色阻垢剂为目的，在综合参考和研究国内外合成最新绿色阻垢剂相关文献的方法基础上，成功制备出了一种多羧基丙烯酸封端无磷环保型聚醚阻垢剂——丙烯酸/烯丙基聚氧乙烯醚羧酸氨盐共聚物阻垢剂（APEU-AA）。本论文通过红外光谱的表征方法验证了APEU-AA的制备过程，并根据相应的国标对APEU-AA的阻垢性能和分散性能进行了系统的测试。最后，通过对钙垢的分析表征，探讨了APEU-AA的阻垢过程和作用机理。

对比了单体比例、引发剂用量、链转移剂用量和反应时间对APEU-AA阻垢性能的影响，确立了最佳合成工艺：单体比例m_(APEU):m_(AA)= 1:1.5，引发剂量1%，链转移剂量0%，在80℃下反应3h。APEU-AA在最佳合成工艺下，投加至18 mg·L^-1的临界值时能达到近50%的碳酸钙阻垢率，投加至10 mg·L^-1的临界值时能达到接近100%的硫酸钙阻垢率，投加至10 mg·L^-1的临界值时能达到近60%的磷酸钙阻垢率。APEU-AA用量为6 mg·L^-1时，分散氧化铁溶液透射比达到最小值为19.7%。

关键词：聚羧酸氨盐； 阻垢剂； 特征和表征； 环保

Preparation and Properties of Glutamic Acid Terminated Polyether Antiscalant

Abstract

In this paper,the aim is to research a “green” polyether-based copolymer antiscalant.We have successfully prepared a acrylic acid-allyloxy polyethoxy glutamate (APEU-AA). Structures of Glutamate(GA),Acrylic polyethers(APEG),Allyloxy polyethoxy glutamate(APEU) and APEU-AA were confirmed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR).

The effect on calcium deposits by AA-APEY was through static scale inhibition tests. Compared the monomer ratio,the amount of initiator,the amount of chain transfer agent and the reaction time on APEU-AA scale performance,the best synthesis process is: APEN:AA=1:1.5,initiator amount is 1%,chain transfer amount is 0%,reaction temperature at 85℃ and reaction time for 3h.When added in 18 mg·L^-1 APEU-AA,it will reach 50% calcium carbonate inhibition.When added in 10 mg·L^-1 APEU-AA,it will reach 100% calcium sulfate inhibition. When added in 10 mg·L^-1 APEU-AA,it will reach 60% calcium phosphate inhibition.When added in 6 mg·L^-1 APEU-AA, the solution transmittance of ferric oxide will reach the minimum value 19.7%.

Keywords：Polycarboxylates; Antiscalant; properties and characterization; Environmental

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 常见阻垢剂的分类 1

1.2.1天然高分子阻垢剂 1

1.2.2羧酸类聚合物阻垢剂 2

1.2.3聚醚类阻垢剂 2

1.3阻垢分散的机理 2

1.3.1螯合增溶作用 2

1.3.2晶格畸变作用 2

第二章 多羧基聚醚阻垢剂APEU-AA的制备与表征 3

2.1实验 3

2.1.1主要试剂和仪器 3

2.1.2聚醚单体APEU的制备 3

2.1.3不同单体配比APEU-AA的制备 4

2.1.4改变共聚条件制备APEU-AA 4

2.2表征方法 4

2.3结果与讨论 5

2.4小结 6

第三章 APEU-AA的阻垢性能研究 7

3.1实验试剂及原料 7

3.2阻碳酸钙性能的研究 7

3.2.1阻碳酸钙垢性能方法 7

3.2.2反应条件对阻垢性能的影响 8

3.2.3阻垢剂APEU-AA阻碳酸钙的机理 11

3.3阻硫酸钙性能研究 12

3.3.1阻硫酸钙性能方法 12

3.3.2聚合工艺对APEU-AA阻硫酸钙性能的影响 12

3.3.3测试不同水质条件对阻硫酸钙性能的影响 15

3.4阻磷酸钙性能研究 19

3.4.1阻磷酸钙性能方法 19

3.4.2聚合工艺对APEU-AA阻磷酸钙性能的影响 20

3.5小结 23

第四章 APEU-AA分散稳定性能的研究 24

4.1实验试剂与仪器 24

4.2分散氧化铁性能的研究 24

4.2.1分散氧化铁性能测定方法 24

4.2.2不同水质条件对分散氧化铁性能的影响 24

4.3水处理剂APEU-AA分散机理的研究 27

4.4小结 28

第五章 结论与展望 29

5.1结论 29

5.2展望 29

致谢 31

参考文献 32

第一章 绪论

1.1研究背景

地球上水的总量巨大，约为13.8亿立方千米，但海水（13.45亿立方千米）约占97.5%，淡水资源总量仅为2.5%，而大多数淡水资源都是冰川和地下水，适宜人类获得的只有0.01%，淡水资源极其匮乏。有资料显示，我国是一个严重干旱缺水的国家，虽然我国淡水资源总量不小，但由于我国人口众多，工业、农业用水量大，且不注重环保，对有限的水资源和环境造成了巨大的冲击，人均淡水资源只有四分之一的世界平均水平，在世界上排名第110位，是世界上人均水资源最贫穷的国家在之一。

在我国化工行业发展的初期阶段，没有强调利用和保护水资源，造成水资源的质量整体下降，淡水资源短缺加剧，阻碍了我国经济的飞速发展 ^[1-2] 。目前我国工业万元产值用水量约80m³，是发达国家的10～20倍，而重复利用率仅为40%左右，不到发达国家的一半^[3] ，在工业用水中，冷却水的用量占工业用水的60%~80%，为了节约水资源，工业应用中通常使用的循环冷却水的再利用的方法 ^[4-5]，以改善循环水重复利用率，是工业节水的关键环节，也是我国实施淡水资源可持续发展战略的重要组成部分^[6]。

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