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树枝状大分子的合成及其阻硅性能的评价

雷金环  
【摘要】: 本文以筛选和研制在高硅水中对胶体硅和硅酸盐垢有阻垢作用的阻垢剂,减小硅在水处理过程中的危害为目的。本研究首先采用静态法考察了在高硅水中自行研制的YSM 11及其他4种线型聚合物阻垢剂对胶体硅、硅酸钙和硅酸镁垢的阻垢性能;然后以甲醇为溶剂,以乙二胺和丙烯酸甲酯为原料,采用发散法合成了0.5~3.0不同代树枝状大分子,用红外光谱和核磁共振对其结构进行了表征,利用正交试验法确定了0.5代和1.0代树枝状大分子的合成优化条件;最后通过静态法考察了在高硅水中0.5~3.0不同代树枝状大分子对胶体硅和硅酸钙及硅酸镁垢的阻硅性能。 在溶解硅初始质量浓度约为500mg·L~(-1)的中性含硅溶液中,YSM 11等5种线型聚合物阻垢剂对硅垢的阻垢性能为:5种阻垢剂对胶体硅几乎没有阻垢效果;在分别含有钙离子和镁离子浓度均为800mg·L~(-1)的中性高硅溶液中,阻垢剂YSM 11的有效浓度为100mg·L~(-1)时,30h后溶解硅的质量浓度可分别保持在411.4mg·L~(-1)和315.9mg·L~(-1)左右,高于相同条件下加入其它4种线型聚合物阻垢剂时溶液中的硅含量,YSM 11对硅酸盐垢的阻垢性能优于其它4种阻垢剂。 在树枝状大分子的合成中,通过正交试验确定0.5代和1.0代树枝状大分子的优化条件为:0.5代:反应温度35℃,反应时间24h,丙烯酸甲酯相对乙二胺过量100%,在此条件下,0.5代树枝状大分子的产率可达99.90%以上;1.0代:反应时间16h,乙二胺用量为相对0.5代树枝状大分子过量100%,反应温度30℃,该条件下1.0代树枝状大分子的产率可达99.80%。 0.5~3.0代树枝状大分子在溶解硅初始质量浓度约为500mg·L~(-1)的中性高硅溶液中,对胶体硅都有一定的阻垢效果。其中,PAMAM 1.0的有效浓度为50mg·L~(-1)时,30h后高硅溶液中溶解硅的质量浓度可以保持在400mg·L~(-1)左右,高于加入其它代数树枝状大分子的溶液中的硅含量,PAMAM 1.0对胶体硅的阻垢效果优于其它代数的树枝状大分子。 在溶解硅初始质量浓度约为500mg·L~(-1)的中性含硅溶液中,0.5代和1.0代树枝状大分子对硅酸钙和硅酸镁垢的阻垢性能为:0.5代对硅酸钙和硅酸镁几乎没有阻垢效果;在分别含有钙离子和镁离子浓度均为400mg·L~(-1)的不同中性高硅溶液中,1.0代树枝状大分子的浓度为30mg·L~(-1)时,30h后含硅溶液中溶解硅的质量浓度可以分别保持在364.9mg·L~(-1)和394.5mg·L~(-1)。


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