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多元无磷阻垢缓蚀剂的研制

胡晓静  
【摘要】:目前,由于环境的限制,重金属阻垢缓蚀剂的应用日益减少,而磷系产品在世界上大部分地区亦被列入限制排放之列。为响应环保这一措施,本文研究开发出一种无磷、可生物降解的绿色高效阻垢缓蚀剂。 为同时解决腐蚀、结垢等问题,在阻垢分散剂、缓蚀剂单药筛选的基础上,运用正交试验进行配方优化筛选,确定复合水处理剂的最佳配方,采用旋转挂片腐蚀试验、静态阻垢实验、生物摇床实验、极化曲线测试、交流阻抗测试以及扫描电镜等测试技术对复合水处理剂的缓蚀性能、阻垢性能以及生物降解性能等进行研究与评定,并探讨其阻垢机理以及缓蚀机理。 研究结果表明,复合水处理剂各组分的最佳质量浓度为:衣康酸均聚物8mg·L-1、聚环氧琥珀酸(PESA)8mg·L-1、含羧基聚天冬氨酸衍生物(PASP-ASP)20mg·L-1以及葡萄糖酸钠100mg·L-1。此复合药剂具有优异的阻垢性能,当水质总硬度为645mg·L-1,水浴温度80℃时,其阻垢率达96%以上;缓蚀性能良好,其缓蚀率达97%以上;同时具有优异的生物降解性能:7天的降解率达到43.26%,28天的降解率达90%以上。 采用极化曲线对复合水处理剂缓蚀性能的研究表明:在近中性范围内(pH值为6.0~9.0),复合水处理剂对pH变化具有较强的适应能力;低氯离子浓度(≤100 mg·L-1)下,氯离子浓度对复合水处理剂缓蚀性能的影响较小;复合水处理剂的缓蚀性能随温度的升高而降低,但当温度为55℃时,缓蚀率仍可达到50%以上;通过对铜电极的测试可知,复合水处理剂对铜合金同样具有良好的缓蚀保护性能。 静态阻垢实验垢样的SEM分析可知,复合水处理剂的加入可抑制晶格生长,扭曲晶格结构;同时,分散垢物粒子,阻碍其在固体表面的聚结。 缓蚀机理的研究表明:复合水处理剂属于阳极型缓蚀剂,可在金属表面形成较为完整的吸附膜,有效地提高了膜电阻和电荷传递电阻Rt,抑制金属表面腐蚀。同时,可稳定水中的Fe3+等离子,使得这些离子分散于溶液中,避免了沉积在金属表面引起垢下腐蚀。


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