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摘 要

ESA全名为环氧琥珀酸，ESA由马来酸酐在碱性乙醇条件下，经过水解，再由催化剂催化，与双氧水环氧化反应，经旋转蒸发提纯得到的白色晶状固体。TPEO是由异戊烯醇聚氧乙烯基醚（TPEG）与无水草酸在催化剂DMAP的催化下生成的一种封端聚醚大分子，呈石蜡状，70°C加热后熔化为透明澄清液体。ESA与TPEO在引发剂和链引发剂的共同催化下，共聚生成具有双亲水性的绿色环保阻垢剂ESA-TPEO共聚物。本文对该共聚物阻碳酸钙的阻垢性能及阻碳酸钙的最佳条件——最佳合成比例，最适钙离子浓度以及最适温度进行探讨。本文采用静态阻垢法，测定ESA-TPEO共聚物对碳酸钙的阻垢性能，并与市面上销售的阻垢剂性能进行对照，并探究其最佳条件。得出以下结论：ESA-TPEO共聚物ESA与TPEO共聚比例为2:1，链引发剂加入量为6%，钙离子浓度为3ppm，温度为60°C时其阻垢性能最佳，本实验合成的ESA-TPEO共聚物阻垢性能略高于市面上所销售的阻垢剂。

关键词：双亲水性聚合物；ESA-TPEO共聚物；阻垢；阻碳酸钙垢；

Abstract

The ESA - TPEO copolymer is a parent water-based green scale inhibitor, ESA and TPEO is hydrophilic, the ESA - TPEO copolymer, thus, their parents water, in this paper, the developing process and the calcium carbonate scale inhibition performance and resistance of calcium carbonate in the best condition, the best synthetic proportion, optimal calcium ion concentration, as well as the optimum temperature were discussed.ESA full name is epoxy succinic acid, ESA by maleic anhydride after hydrolysis, in the condition of basic ethanol, catalyzed by a catalyst, and hydrogen peroxide reaction, by rotary evaporation purified white crystalline solid.TPEO consists of isoamyl enol polyoxymethylene ether (TPEG) and anhydrous oxalic acid on the catalyst under the catalysis of DMAP generated a sealing and polyether macromolecules, paraffin shaped, 70 °C melt when heated to clear transparent liquid.ESA and TPEO copolymerize to form esa-tpeo copolymer under the catalysis of initiator and chain initiator.In this paper, the static scale inhibition method was used to determine the scale inhibition performance of escape copolymer on calcium carbonate, and compared with the performance of scale inhibitor on the market, and to explore the best conditions.ESA and the following conclusions: ESA - TPEO copolymer TPEO copolymerization ratio of 2:1, chain for the 6% for the amount of initiator, calcium ion concentration is 3 PPM, when its temperature is 60 °C anti-scaling performance is the best, the experimental synthesis of ESA - TPEO copolymer scale inhibitor performance is slightly lower than the sales of scale inhibitors on the market.

Keywords: amphiphilic hydrophilic polymer;ESA - TPEO;Scale inhibition;Calcium carbonate scale inhibition;

目录

第一章 引言 1

1.1我国水资源严峻现状 1

1.2研究背景 1

1.3清阻垢技术与措施 1

1.4阻垢剂阻垢机理 2

1.5研究内容和创新点 3

1.5.1研究内容 3

1.5.2创新点 3

第二章 化合物合成步骤与其合成原理 4

2.1试剂表 4

2.2ESA-TPEO聚合物制备 4

2.2.1ESA合成 4

2.2.2TPEO合成 5

2.2.3ESA与TPEO的共聚 5

第三章 化合物测试步骤与其测试原理 7

3.1试剂表 7

3.2阻碳酸钙垢性能测试 7

3.2.1碳酸钙阻垢性能测试剂配制 7

3.2.2碳酸钙阻垢性能测试 7

3.2.3计算： 8

第四章 数据与结论 8

4.1引言： 8

4.2 ESA单体与 ESA-TPEO共聚物的的红外谱图： 8

4.3不同比例的ESA和TPEO合成的ESA-TPEO共聚物的阻碳酸钙垢性能对比： 9

4.4不同钙离子浓度条件下ESA-TPEO共聚物的阻碳酸钙垢性能对比： 11

4.5不同加热温度条件下ESA-TPEO共聚物的阻碳酸钙垢性能对比： 13

4.6加入不同比例链引发剂的ESA-TPEO共聚物的阻碳酸钙垢性能对比： 16

4.7市售阻垢剂阻碳酸钙垢性能测试： 17

4.8总结 19

致谢 20

参考文献： 21

第一章 引言

1.1我国水资源严峻现状

水是生命之源，也是国家战略资源。然而我国的人均水资源占有量却微乎其微仅有2050立方米，在全球排名中位于第109位，成为世界排名第13的缺水国。^[1]随着人口增长，人均淡水持有量正逐年下降，人们正面临水资源供应短缺的风险。特别是工业发达但水资源匮乏的的我国北方区域，工业用水一度紧缺，农业，工业，以及生活用水甚至曾经造成了黄河断流的严重问题。^[2]同时在飞速发展的西部地区，水资源本就不丰富，加上工业农业的快速增长，水资源的需求不断攀升，水资源短缺的红灯不断亮起，传说中仙女眼泪创造的内陆湖泊正逐渐萎缩，甚至消失，荒漠中自千年冰雪创造绿洲源的大动脉也因失血过多时断时续，人们的生活备受影响。^[3]在曾经湖泽遍地，鱼鸟栖息的南方地区，随着工业化的发展，每年的污水排放量正逐年增长，可用水资源储量正逐年下降，一度使得长江之中水鸟不再，大湖之中遍地水华，人们对环保的关注度也不断提高，反对水污染的呼声也越来越高。^[4]面对这一严峻的问题如何高效用水，减少污水排放成为每个人关注的重点。所以我们必须摆脱工业用水“高投入，高消耗，高污染”的三高方式，提高工业用水的效率，增加工业用水循环利用率。

1.2研究背景

由于水的比热容大，稳定无毒，安全便宜，方便获取，是近乎完美的工业用冷却剂，所以工业生产中常常使用循环水作为冷却介质对需要冷却的介质进行降温。但是在工业生产中，由于成本与效率因素，循环冷却水系统常常使用敞开式循环冷却水系统，由于循环水与空气直接接触，导致部分循环水蒸发，从而使循环水水量不断减少，以至于水中的无机盐离子浓度会不断增加，最终形成过饱和溶液，而产生过饱和溶液，经过生成微小晶核，微小晶核生长这样几个步骤，便会使得冷却水中游离的无机盐离子析出在管道内壁形成水垢，水垢主要成分为碳酸钙，磷酸钙，硫酸钙等无机盐，其中最主要的是碳酸钙。水垢在管道内壁积蓄越多其危害也越大，会造成管道内流体阻力增大，管道阻塞，阀门栓塞，传热不均，甚至管道破裂，对工业生产成本，生产效率，生产安全都有重大影响，所以如何除垢成为了一项关乎工业生产命脉的重点问题。^[5-6]

1.3清阻垢技术与措施

常见清阻垢技术与措施分为物理法与化学法两类。

1.3.1物理法：

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