高分子水处理剂的合成文献综述

 2021-10-06 12:10

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文 献 综 述

1 引言

近年来,随着工业化进程的加快与水资源相对短缺的矛盾日渐突出,工业生产中常使用循环冷却水节约水资源。但是,循环使用冷却水会使其浓缩倍数提高,加快了一些难溶钙盐的沉淀,使结垢问题更加严。因此,国内外循环冷却水系统普遍采用加入阻垢剂来有效抑制结垢现象。共聚物阻垢剂是 20 世纪 70年代 中后期开始发展起来的一种新型水处理剂。它的大量开 发和应用是随着有机磷酸盐阻垢剂的出现而出现的。共聚物阻垢剂不仅对碳酸钙垢有很好的抑制作用,而且对磷酸钙垢具有独 特的抑制能力。

2 阻垢剂的合成方法。

2.1 膦基羧酸聚合物阻垢剂

含磷共聚物是由无机单体次磷酸与其他有机单体如丙烯酸(AA)、马来酸(MA)、含磺酸基、酰胺基的丙烯酸盐或酯的单体等共聚而成的聚合物,按膦基所处的位置可将其分为两类: 一类称之为膦酸亚基聚羧酸、膦基聚羧酸或聚膦基羧酸(PCA);另一类称之为膦酰基羧酸(POCA)。其特点是羧基与膦酸基存在于同一分子中,由于其分子上同时有-PO(OH)和-COOH,因而兼有有机磷酸和聚羧酸的阻垢与缓蚀的特点。 对许多金属离子(如 Ca2 、Mg2 、Cu2 、Zn2 等)具有优异的螯合能力,甚至对这些金属的无机盐类如 CaSO4、Ca3(PO4)2、MgSO4等也有较好的去活化作用。 国内对此类含磷羧酸聚合物阻垢剂的开发始于 20 世纪 90 年代,并逐渐引入羟基和磺酸基官能团。

党娟华等以丙烯酸 (AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、次磷酸钠为原料,过硫酸铵为引发剂,水为溶剂,合成了膦基磺酸共聚物阻垢剂 ASP。 确定该聚合物的最佳聚合条件:n( AA):n(AMPS)为 1∶0.15,次磷酸钠用量为 10%, 过硫酸铵用量为 8%, 反应温度为 90 ℃, 反应时间为 4h。 当 ASP 用量为 20 mg/L时, 对碳酸钙垢和磷酸钙垢的阻垢率均达 90 %以上,在温度不超过 80℃、pH 值为 10 时,对两种钙垢的阻垢率均高于 85%, 说明 ASP 阻垢剂具有一定的抗温抗碱能力。

周林涛等以亚磷酸(H3PO3)、丙烯酸(AA)和 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS) 为单体,水为溶剂, 过硫酸钠为引发剂, 合成了膦酰基羧酸。 确定了最佳合成工艺条件: AA 与 AMPS 质量比 1∶1 , H3PO3质量为AA 和 AMPS 总质量的 15%, Na2S2O8质量为 AA 和AMPS 总质量的 20%, 反应温度为 100 ℃, 反应时间为 5h。 最佳工艺条件下合成的阻垢分散剂膦酰基羧酸在投加量为 15 mg/L 时, 对磷酸钙的阻垢率为 100%,对碳酸钙的阻垢率为 91. 65%。

2.2磺酸类共聚物阻垢剂

20 世纪 80 年代,国外出现 了含磺酸基团共聚物的开发热潮,将AMPS 单体(2一丙烯酰胺一2一甲基丙基磺酸) 引进共聚物,其具有多功能性,在阻垢方面有 突 出的优点,不受水中金属 离子的影 响,对于Caco3、CaSO4、MgC O3等水垢,特别是对Ca3(po3)2、铁垢、锌垢有良好的抑制作用。在钙离子含量高和共聚物用量大的情况下,可 以有效地防止均聚物与水中离子反应,产生难溶性聚合物钙凝胶。

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