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绿色阻垢剂聚天冬氨酸的合成及性能评价

赵海  
【摘要】: 工业水的结垢现象严重危害了工业生产运行,是工业生产中必须解决的技术问题,加入阻垢剂是解决工业水结垢的主要措施之一。目前水处理中常用的阻垢剂有无机聚磷酸盐、含磷有机缓蚀阻垢剂、低分子量聚合物和天然阻垢剂等。国外90年代开始了无磷的绿色缓蚀阻垢剂的开发,表明绿色阻垢剂已成为水处理药剂发展的方向。 本文着重研究了以马来酸酐和氨水为原料,合成聚天冬氨酸的聚合反应工艺。采用直接液相聚合的方法合成了聚琥珀酰亚胺。将聚琥珀酰亚胺在碱性条件下水解即可得到较纯的聚天冬氨酸的钠盐产品。系统地研究了马来酸酐和氨的氨化反应;摩尔配比,反应时间,聚合时间,聚合温度对产物性能的影响;并运用正交实验确定了反应的最优工艺条件:摩尔配比:1:1.1;聚合温度:160℃;反应时间:2.5h;在最优条件下合成的PASP质量收率是93%,阻垢率是91%,粘均分子量是1.3×104g/mol。用静态阻垢法评价了PASP的阻垢性能,确定出在80℃、碱度为300mg/L、钙浓度为300mg/L的条件下,浓度为15mg/L的PASP阻垢率可达95%以上。在相同条件下,比较PASP、聚丙烯酸(604)、HEDP、ATMP对CaCO_3垢的阻垢效果,确定出PASP与传统的含磷阻垢剂有十分接近的阻垢效果。且发现PASP对氧化铁垢具有良好的阻垢分散性能。通过实验考查了温度、阻垢剂浓度、碱度对PASP阻垢效果的影响,结果表明,随着溶液的温度和碱度升高,需要加入的PASP浓度也要相应提高。经摇床法测定PASP的生物降解性,可知PASP与传统含磷阻垢剂相比具有良好生物降解性能。采用本实验方法合成的PASP具有价格低廉、工艺简单的特点,工业应用前景非常广阔。


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