發(fā)布時間：2020-09-04 21:02

　　 環(huán)境友好型高效水處理劑是目前水處理領域的研究熱點,聚天冬氨酸(PASP)是當前公認的綠色,可生物降解的水處理劑之一,它具有類似于蛋白質的酰胺鍵結構,有著優(yōu)秀的阻CaCO_3和CaSO_4垢性能,但其阻Ca_3(PO_4)_2垢、緩蝕性能以及分散氧化鐵性能并不突出,限制了其應用范圍。因此,工業(yè)上采用改性以及多種藥劑復配的方法來提高水處理劑的綜合性能。本文采用氨基開環(huán)法制備聚天冬氨酸改性產物,并利用正交實驗優(yōu)化合成產物與2膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷(PBTCA)、硫酸鋅和聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)的濃度配比。通過靜態(tài)阻垢法、失重法、電化學法、動態(tài)模擬實驗、好氧生物降解法等手段來探討其阻垢、緩蝕和生物降解性能。(1)采用熱縮聚的方法分別以氨基甲磺酸(Aminomethanesulfonic acid)、糠胺(Furfurylamine)、4-氨甲基吡啶(4-Aminopyridine)等為原料,合成了聚天冬氨酸/氨基甲磺酸接枝物(PASP/ASA)、聚天冬氨酸/糠胺接枝物(PASP/FA)、聚天冬氨酸/4-甲氨基吡啶接枝物(PASP/4-AMPY),并用核磁共振氫譜(~1H-NMR)對其進行了表征。(2)采用正交試驗的方法,設計了系列合成產物與PBTCA、ZnSO_4和PESA的濃度配比。結果表明,含PASP/ASA接枝物的復合型阻垢緩蝕劑(Comp-1)最佳濃度配比為:PASP/ASA為10 mg/L,PESA為20 mg/L,硫酸鋅為2 mg/L和PBTCA為8 mg/L。含PASP/FA接枝物的復合型阻垢緩蝕劑(Comp-2)的最佳濃度配比:PASP/FA為30 mg/L,PESA為40 mg/L,硫酸鋅為4 mg/L和PBTCA為8 mg/L。含PASP/4-AMPY接枝物的復合型阻垢緩蝕劑(Comp-3)最佳濃度:PASP/4-AMPY為20 mg/L,PESA為30 mg/L,硫酸鋅為4 mg/L,PBTCA為15 mg/L。(3)采用靜態(tài)阻垢法研究三種復合藥劑的阻垢性能。結果表明,Comp-1、Comp-2和Comp-3均表現(xiàn)出優(yōu)秀的阻垢效率,在80℃下加熱10 h,Comp-2的阻CaCO_3垢效率高達92.3%。(4)采用失重法和電化學法研究三種復合藥劑的緩蝕性能。結果顯示,Comp-1、Comp-2和Comp-3均表現(xiàn)出優(yōu)秀的緩蝕性能,其中Comp-3表現(xiàn)為一種以陰極反應為主的復合型阻垢緩蝕劑,其緩蝕率最高為98.1%。(5)利用掃描電鏡(SEM)研究了CaCO_3,CaSO_4和Ca_3(PO_4)_2晶型及碳鋼片表面的變化。研究表明加藥后三種不同鈣垢晶體結構均遭到嚴重損壞、粒徑變小、由緊密結實的結構變成疏松無規(guī)則形狀;碳鋼片表面沒有明顯的腐蝕區(qū)域和腐蝕坑。(6)利用WKMZ-II型裝置對三種復合藥劑進行動態(tài)模擬試驗。在控制3倍濃縮倍率,周期15天時,Comp-1、Comp-2和Comp-3的年腐蝕速率分別為0.123 mm/a、0.049mm/a和0.056 mm/a,污垢熱阻分別為1.0564 m~(2.)K/W、2.0759 m~(2.)K/W和0.8646 m~(2.)K/W。(7)采用好氧生物降解法考察了三種復合藥劑的生物降解性能。結果表明,Comp-2和Comp-3表現(xiàn)出優(yōu)秀的生物降解效率,降解率分別達到61.6%,69.5%。
【學位單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

備換熱效率低，而且設備使用壽命大大減短，生產能力降低，解決這些問題刻不容緩[1]。工業(yè)上最常用的方法是在循環(huán)冷卻緩蝕劑，來達到阻垢緩蝕的目的。早在上世紀中期，就有將木高分子聚合物作為阻垢劑用于工業(yè)中，但其阻垢性能較差，用量現(xiàn)的合成阻垢劑取代[2]。隨著社會環(huán)保意識的增強，綠色高效受到人們的關注。近年來,為提高水處理劑的綜合性能，越來研究復合型綠色水處理劑，在確保不污染環(huán)境的前提下，通過式，進一步提高阻垢緩蝕效率[3]。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)卻水系統(tǒng)（如圖 1-1 所示）是指以水作為冷卻介質并循環(huán)使用統(tǒng)，主要包括換熱器、冷凝器、冷卻塔、空氣冷卻器、水泵和

循環(huán)水中含有各種鹽類，如碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物等，其中最多并且最不穩(wěn)定的應為 Ca(HCO3)2和 Mg(HCO3)2，當它通過換熱器傳熱表面時，會受熱分解：Ca(HCO3)2= CaCO3↓ + H2O + CO2↑ （1-1）冷卻水隨循環(huán)裝置流動通過冷卻塔，可將溶解在水中的 CO2逸出，因此水的 pH 值會升高[10]。此時循環(huán)水中的溶解性鹽類在堿性條件下也會發(fā)生如下的反應：Ca(HCO3)2+ 2OH-= CaCO3↓ + 2H2O + CO32-(1-2)換熱器傳熱表面上形成的水垢主要以碳酸鈣為主，這是因為硫酸鈣的溶解度遠大于碳酸鈣，并且在一般天然水中溶解的磷酸鹽較少。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，除了上述的污垢問題，腐蝕也是其主要的運行障礙之一[11]，腐蝕產物會形成污垢，污垢又導致腐蝕，二者密切相關。金屬的腐蝕是指金屬在周圍介質的作用下，由于化學反應、電化學反應或物理作用而使金屬受到破壞或性能惡化的現(xiàn)象（圖 1-2）。

并應用于工業(yè)生產。70 年代中期，各種有機膦酸酯和有機磷酸鹽被成功開發(fā)，其典型代表（圖 1-3）為羥基乙叉二磷酸（HEDP）基膦酸（ATMP），至今仍然作為磷系阻垢配方的主要成分而被一時期出現(xiàn)的還有甘氨酸二甲叉磷酸（GDMP）和甲胺二甲叉P）等[45-47]。為了適應更加惡劣的水質，德國歸麗晶公司研制出了2-膦酸-1,2,4-三羧酸丁烷（PBTCA），其分子中含有羧基和磷酸的阻垢和緩蝕性能[48]。80 年代后期，美國研制出了 2-羥基-膦酰基[49]，它對 CaCO3及 Ca3(PO4)2垢具有良好的阻垢和分散性能，并對忍度[50]。進入 90 年代，Calgon 公司研制開發(fā)了聚氨基聚醚基亞甲EMP）[51]。該產品在綜合性能上有很大的提高，成為有機膦類阻垢。這類阻垢劑和無機聚磷酸鹽相比，擁有穩(wěn)定性好和用量少等優(yōu)好的阻垢分散性能，也擁有良好的緩蝕能力。目前這類產品仍然在]。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2812585