環(huán)境友好型高效水處理劑是目前水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),聚天冬氨酸(PASP)是當(dāng)前公認(rèn)的綠色,可生物降解的水處理劑之一,它具有類似于蛋白質(zhì)的酰胺鍵結(jié)構(gòu),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(yīng)用范圍。因此,工業(yè)上采用改性以及多種藥劑復(fù)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(chǎn)物,并利用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化合成產(chǎn)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(xué)法、動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)、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(duì)其進(jìn)行了表征。(2)采用正交試驗(yàn)的方法,設(shè)計(jì)了系列合成產(chǎn)物與PBTCA、ZnSO_4和PESA的濃度配比。結(jié)果表明,含PASP/ASA接枝物的復(fù)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(fù)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(fù)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(fù)合藥劑的阻垢性能。結(jié)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(dá)92.3%。(4)采用失重法和電化學(xué)法研究三種復(fù)合藥劑的緩蝕性能。結(jié)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(yīng)為主的復(fù)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(jié)構(gòu)均遭到嚴(yán)重?fù)p壞、粒徑變小、由緊密結(jié)實(shí)的結(jié)構(gòu)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(duì)三種復(fù)合藥劑進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)。在控制3倍濃縮倍率,周期15天時(shí),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(fù)合藥劑的生物降解性能。結(jié)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(dá)到61.6%,69.5%。
【學(xué)位單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

備換熱效率低，而且設(shè)備使用壽命大大減短，生產(chǎn)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(dá)到阻垢緩蝕的目的。早在上世紀(jì)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(huì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，綠色高效受到人們的關(guān)注。近年來,為提高水處理劑的綜合性能，越來研究復(fù)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(jìn)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(zhì)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(yīng)為 Ca(HCO3)2和 Mg(HCO3)2，當(dāng)它通過換熱器傳熱表面時(shí)，會(huì)受熱分解：Ca(HCO3)2= CaCO3↓ + H2O + CO2↑ （1-1）冷卻水隨循環(huán)裝置流動(dòng)通過冷卻塔，可將溶解在水中的 CO2逸出，因此水的 pH 值會(huì)升高[10]。此時(shí)循環(huán)水中的溶解性鹽類在堿性條件下也會(huì)發(fā)生如下的反應(yīng)：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?yàn)榱蛩徕}的溶解度遠(yuǎn)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(yùn)行障礙之一[11]，腐蝕產(chǎn)物會(huì)形成污垢，污垢又導(dǎo)致腐蝕，二者密切相關(guān)。金屬的腐蝕是指金屬在周圍介質(zhì)的作用下，由于化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)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(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。70 年代中期，各種有機(jī)膦酸酯和有機(jī)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(shí)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(yīng)更加惡劣的水質(zhì)，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�；鵞49]，它對(duì) CaCO3及 Ca3(PO4)2垢具有良好的阻垢和分散性能，并對(duì)忍度[50]。進(jìn)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(chǎn)品在綜合性能上有很大的提高，成為有機(jī)膦類阻垢。這類阻垢劑和無機(jī)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(chǎn)品仍然在]。

【參考文獻(xiàn)】

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1 鄧建平;;制冷系統(tǒng)蒸發(fā)式冷凝器循環(huán)冷卻水電化學(xué)處理研究及標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用[J];冷藏技術(shù);2016年01期

2 邢云卓;;電化學(xué)處理技術(shù)(EST)在循環(huán)水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];科學(xué)家;2015年09期

3 申振玲;張普玉;;改性聚天冬氨酸類阻垢劑的研究進(jìn)展[J];廣州化工;2015年08期

4 周江;;AA-HPA-AMPS阻垢劑最佳合成條件研究[J];環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊;2013年01期

5 王霞;白媛麗;羅全民;劉志輝;;水處理劑ATMP和HEDP的協(xié)同效應(yīng)研究[J];應(yīng)用化工;2013年01期

6 李鵬飛;夏志;楊修艷;賀茂才;曹晗;;環(huán)境友好型水處理劑研究進(jìn)展[J];化工技術(shù)與開發(fā);2012年11期

7 何曉云;程彥海;王立璇;霍鵬;;聚天冬氨酸復(fù)合水處理劑的緩蝕阻垢性能研究[J];煤炭技術(shù);2011年08期

8 李曉梅;;綠色阻垢劑聚環(huán)氧琥珀酸的阻垢機(jī)理的研究[J];廣州化工;2011年07期

9 朱洪濤;;綠色水處理劑的研究進(jìn)展[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2009年06期

10 曾德芳;李進(jìn)勇;;環(huán)保型無磷阻垢緩蝕劑的實(shí)驗(yàn)研究[J];北京水務(wù);2008年04期

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1 張曙光;有機(jī)阻垢緩蝕劑作用機(jī)理的理論研究[D];南京理工大學(xué);2006年

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1 賈玉柱;工業(yè)循環(huán)水中阻垢緩蝕劑測(cè)定方法研究[D];山東大學(xué);2017年

2 吳芳芳;發(fā)電廠循環(huán)水濃縮倍率對(duì)不銹鋼表面SRB生物膜腐蝕的影響研究[D];北京交通大學(xué);2016年

3 張高峰;高效可生物降解阻垢緩蝕劑的制備及其性能研究[D];河南大學(xué);2015年

4 董文華;關(guān)于循環(huán)冷卻水微生物控制的研究[D];東北石油大學(xué);2015年

5 張苯;含磺酸基、羥基和芳香雜環(huán)聚天冬氨酸接枝物的制備及阻垢緩蝕性能研究[D];河南大學(xué);2014年

6 吳玉勇;循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的復(fù)合阻垢緩蝕劑性能及緩蝕機(jī)理初探[D];浙江大學(xué);2010年

7 王躍利;復(fù)合阻垢緩蝕劑在電廠水處理中的應(yīng)用[D];華北電力大學(xué)（河北）;2006年

本文編號(hào)：2812585