新型含聚醚基三元聚合物阻垢剂合成工艺的研究

论文总字数：15746字

摘 要

本实验以马来酸酐、无水草酸和戊烯醇聚氧乙烯基醚(TPEG)为原料，马来酸酐在醇溶液中，加入一定量引发剂在80℃下发生水解反应得到聚环氧琥珀酸钠（ESA）；无水草酸和戊烯醇聚氧乙烯基醚(TPEG)在温度在65℃下发生酯化反应得到聚醚类单体TPEO。以聚环氧琥珀酸钠（ESA）、聚合单体TPEO和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为原料，发生自由基共聚反应得到一种新型聚醚类三元聚合的阻垢剂。通过改变不同的引发剂浓度和不同单体质量配比合成出来的三元聚合物阻垢剂，使用红外光谱和热重分析仪来分析该阻垢剂的表征，从而来观察产物的结构和相关特性。在通过使用EDTA滴定法来检测该阻垢剂的阻垢性能，从而选出最好的合成条件，从而得到最好的合成工艺。

关键词：马来酸酐；戊烯醇聚氧乙烯基醚；阻垢；2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸

Study on the Synthetic Process of a New Type of Scale Inhibitor Containing Ether Group Terpolymer

Abstract

This experiment uses maleic anhydride, anhydrous oxalic acid, and pentenol polyoxyethylene ether (TPEG) as raw materials. Maleic anhydride is in an alcohol solution and a certain amount of initiator is added to hydrolyze at 80°C to obtain polyepoxy amber. Sodium (ESA); Anhydrous oxalic acid and pentenol polyoxyethylene ether (TPEG) undergo an esterification reaction at a temperature of 65°C to obtain the polyether monomer TPEO. Free radical copolymerization of sodium polyepoxysuccinate (ESA), TPEO monomer and 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) to obtain a new type of polyether terpolymer scale inhibitor . The terpolymer scale inhibitor synthesized by changing different initiator concentrations and different monomer mass ratios, using infrared spectroscopy and thermogravimetric analyzer to analyze the characteristics of the scale inhibitor, so as to observe the structure and correlation of the product characteristic. The EDTA titration method is used to detect the scale inhibition performance of the scale inhibitor, so as to select the best synthesis conditions and obtain the best synthesis process.

Keywords: Maleic Anhydride， Pentenol Polyoxyethylene Ether，Scale Inhibition， 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic Acid

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 选题背景 1

1.1.2 选题意义 1

1.2 阻垢剂类型分类 1

1.3 阻垢机理 2

1.4 研究内容及创新点 2

1.4.1 研究内容 2

1.4.2 研究的创新点 2

第二章 三元聚合物ESA：TPEO：AMPS的合成工艺 3

2.1 实验 3

2.1.1 主要的仪器和试剂 3

2.1.2 ESA的合成 3

2.1.3 聚醚草酸酯TPEO的合成 4

2.1.4 共聚物ESA：TPEO：AMPS的合成 4

第三章 三元聚合物ESA·TPEO·AMPS的表征 6

3.1 三元聚合物的表征 6

3.1.1红外光谱（FT-IR） 6

3.1.2 热重分析 6

3.2 结果与讨论 6

3.2.1 红外光谱的检测 6

3.2.2 热重分析 9

3.3 小结 11

第四章 三元聚合物ESA：TPEO：AMPS的合成工艺优化 13

4.2 阻垢性能测试的方法 13

4.2.1 阻碳酸钙垢 13

4.2.2 阻硫酸钙垢 13

4.3 实验原料及仪器 14

4.4阻碳酸钙垢的合成工艺优化 14

4.4.1 引发剂浓度造成的影响 14

4.4.2 单体配比造成的影响 15

4.5阻硫酸钙垢的合成工艺优化 16

4.5.1 引发剂浓度造成的影响 16

4.5.2 单体配比造成的影响 17

4.6 结论与讨论 18

第五章 结论与展望 19

5.1 结论 19

5.2未来展望 19

致 谢 20

参考文献 21

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.1.1 选题背景

随着社会的发展，水资源的使用量也逐渐的增加，从而造成水资源慢慢的走向匮乏。由于水资源的使用量损耗量增加，国家对各个企业的工业用水量也是开始严格管控。水资源使用的最多的就是冷却水循环系统中，由于国家管控指标严格，所以冷却水系统中的冷却水基本都是使用浓缩的方法来减少冷却水的使用量和排放量^[1]。而浓缩的冷却水由于水中的钙元素等浓度不断的增加，从而达到或超过冷却水的饱和度，在其循环冷却水中会析出水垢，水垢不断增加则会造成其系统中的管道堵塞及阻碍了冷却的效率，严重时则会造成该仪器的使用寿命大幅度减少，造成该企业的经济损失。

随着不同的水阻垢剂不断出现，其阻垢剂的阻垢效果较好，能有效减少水中的水垢生成，同时还能保证了仪器的使用寿命不会减少，从而很多企业也开始使用水处理剂来减少水的使用量和排放量。阻垢剂优缺点：（1）企业中使用的水可以重复利用，因而用水量和排放量减少，从而可以达到节约水资源的效果。（2）当水垢生成时，可以将其水垢中的钙垢破坏其结构使其水垢的形成减少，提高了设备寿命,节约其成本（3）由于能减少水垢的生成，从而可以提高化工设备的传热效率；含磷的阻垢剂缺点：由于存在磷元素，不利于后期的处理，同时还会对环境造成一定的污染^[2]。水处理剂的使用不断增加，但是市场上售卖的基本上都是含磷的水处理剂，含磷的水处理剂后期的生物降解过程中会有一定程度下的污染环境。

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