论文总字数：17802字

摘 要

本文首先以APEG(烯丙基聚氧乙烯醚)和谷氨酸为单体，以DMAP（4-二甲基吡啶）为催化剂，加入一定量的盐酸，同时通入氮气，合成了谷氨酸封端聚醚单体APEU（烯丙基聚氧乙烯醚羧酸铵盐）；再以MA（马来酸酐）和APEU为单体，APS（过硫酸铵）为引发剂，加入一定量的链转移剂，在水相中进行自由基聚合反应，合成了APEU/MA水溶性二元共聚物阻垢剂。本课题主要研究了单体比例、引发剂用量、链转移剂用量和反应时间对APEU/MA阻垢性能的影响，确立了最佳合成工艺。结果表明，当单体比例n_(APEU):n_(MA)=1:3，引发剂量2%，链转移剂量1.5%，反应温度70℃，反应时间3h时，合成的共聚物阻硫酸钙垢性能最佳，在投加量为1mg/L时，阻硫酸钙垢率能达到100%；当单体比例n_(APEU):n_(MA)=1:4，引发剂2%，链转移剂1.5%，反应温度80℃，反应时间3h时，合成的共聚物阻碳酸钙垢性能最佳，在投加量为18mg/L时，阻碳酸钙垢率能达到76.7%；并且在海水淡化消除膜垢方面有很好的应用。

关键词：封端聚醚；阻垢；无磷；水处理剂；海水淡化

Synthesis and Properties of APEU / MA Copolymer Scale Inhibitors

Abstract

In this paper, firstly APEG (polyoxyethylene allyl ether) and glutamic acid as the monomer, DMAP (4-dimethylpyridine) as catalyst, adding a certain amount of hydrochloric acid, while ventilating nitrogen gas, sealed synthesized glutamate terminated polyether monomer APEU (allyl polyoxyethylene ether carboxylic acid salt); then MA (maleic anhydride) and APEU as monomers, APS (ammonium persulfate) as the initiator, adding a certain amount of chain transfer agents, radical polymerization in the aqueous phase was synthesized APEU / MA-soluble copolymers inhibitors. This paper studies the monomer ratio, initiator dosage, the amount of chain transfer agent, and reaction time on APEU / MA scale performance, we established the optimum synthesis process. The results showed that when the monomer ratio n (APEU): n (MA) = 1: 3, 2% of initiation dose, 1.5% of the chain transfer agent, reaction temperature 70 ℃, reaction time 3h, the synthesized copolymer barrier calcium sulfate scale best performance in dosage of 1mg / L, the calcium sulfate scale resistance rate can reach 100%; when the monomer ratio n (APEU): n (MA) = 1: 4, 2% initiator, a chain transfer agent 1.5%, reaction temperature 80 ℃, reaction time 3h, synthetic copolymers blocking calcium carbonate scale the best performance in the dosage of 18mg / L, the resistance of calcium carbonate scale rate can reach 76.7 percent; and in desalination Elimination membrane fouling as a very good application.

Keywords: Terminated polyether; Scale; Phosphorus; Water treatment agent; Desalination

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1 研究背景 1

1.2 水处理剂的研究进展 1

1.2.1天然高分子阻垢剂 1

1.2.2 聚磷酸盐和有机磷酸盐阻垢剂 1

1.2.3 羧酸类均聚和共聚物阻垢剂 1

1.2.4磺酸类共聚物阻垢剂 2

1.2.5膦酸羧酸类聚合物阻垢剂 2

1.2.6 环境友好的共聚物阻垢剂 2

1.3本课题研究目的与意义 2

1.4研究内容与创新点 2

1.4.1研究内容 2

1.4.2研究创新点 3

第二章 APEU/MA二元聚合物水处理剂的合成和表征 4

2.1 实验 4

2.1.1 主要试剂和仪器 4

2.1.2 聚醚单体APEU的合成 4

2.1.3 聚醚共聚物APEU/MA的合成 5

2.1.4 APEU/MA合成条件优化 5

2.2 单体及其共聚物的表征 6

2.2.1 红外光谱(FTIR) 6

2.2.2 硫酸钙SEM 6

第三章 APEU/MA二元共聚物水处理剂多功能阻垢 7

3.1固含量的测定 7

3.2实验 7

3.2.1实验主要试剂及仪器 7

3.2.2 阻硫酸钙垢性能的研究 7

3.2.3阻硫酸钙垢性能方法 8

3.2.4 聚合工艺对APEU/MA阻硫酸钙垢性能的影响 8

3.2.4.1 单体比例对APEU/MA阻硫酸钙垢性能的影响 8

3.2.4.2 引发剂用量对APEU/MA阻硫酸钙垢性能的影响 9

3.2.4.3 链转移剂用量对APEU/MA阻硫酸钙垢性能的影响 9

3.2.4.4 反应时间对APEU/MAA阻硫酸钙性能的影响 10

3.3 阻碳酸钙垢性能的研究 11

3.3.1 阻碳酸钙垢性能方法 11

3.3.2 聚合工艺对APEU/MA阻碳酸钙垢性能的影响 11

3.3.2.1 单体比例对APEU/MA阻碳酸钙垢性能的影响 11

3.3.2.2 引发剂用量对APEU/MA阻碳酸钙垢性能的影响 12

3.3.2.3 链转移剂用量对APEU/MA阻碳酸钙垢性能的影响 13

3.3.2.4 反应时间对APEU/MAA阻碳酸钙性能的影响 13

3.3.3 APEU/MA阻碳酸钙机理 14

3.3.3.1 X-射线粉末衍射(XRD) 14

3.4 小结 14

第四章 APEU/MA海水淡化消除膜垢性能的研究 15

4.1 发展海水淡化消除膜垢的必要性 15

4.2 主要原料与实验仪器 15

4.3 海水淡化消除膜垢性能研究 16

4.3.1 实验方法 16

4.3.2 聚合工艺对APEU/MA海水阻钙镁垢性能的影响 17

4.3.2.1 恒温时间对海水阻钙镁的影响 17

4.3.2.2 温度对海水阻钙镁的影响 19

4.4 小结 19

第五章 结论 20

致 谢 21

参考文献 22

第一章 前言

1.1 研究背景

水是生命之源，是人类从古至今一直关注的焦点。人类生活用水中，一方面是人类对水资源的污染，另一方面是人类对水资源的不合理利用，缺少节约、环保意识。

在人类用水中，其中大部分是工业用水，特别是循环冷却水的使用，随着工业的飞速发展，工业用废水的大量排放导致水污染日趋严重，污水处理问题越来越被重视。在工业循环冷却水的使用过程中，由于较高的水温和设备管道的长期使用，在设备管道的内部就容易出现各种水垢，腐蚀设备、堵塞管道，降低了交换设备之间的传热效率，导致设备所承受的负荷增大，降低了设备的生产效率，严重时还会发生局部高温高压引发爆炸。往往工业循环冷却水都是在高浓度、高硬度、高碱度、高温等情况下使用的，这就对水处理剂的性能提出了更高的要求。

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