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聚天冬氨酸共聚物的合成及其性能的研究

钱婷婷  
【摘要】:为了在工业生产中节省大量的冷却用水,高效、环保的水处理药剂的合成成为当今水处理领域研究的热点。本研究采用异丙醇胺(PA)或乙胺(eA)和聚琥珀酰亚胺(PSI)反应,分别合成了PA-PASP和eA-PASP两个系列的PASP共聚物,采用静态阻垢法测试了PA-PASP和eA-PASP对Ca3(PO4)2垢、CaSO4垢和CaCO3垢的阻垢性能;同时用乙醇胺(EA)和PSI反应,合成了EA-PASP。比较了EA-PASP、PA-PASP和eA-PASP三个系列的PASP共聚物在不同离子条件、不同pH值以及不同温度下阻Ca3(PO4)2垢的阻垢能力;采用核磁共振图谱表征了三个系列PASP共聚物的结构;并采用国家标准GB/T 21802-2008测试了三系列PASP共聚物的生物可降解性。所得结论如下: (1)经改性的PASP共聚物PA-PASP和eA-PASP对Ca3(PO4)2垢的阻垢性能要明显好于PASP、HEDP和HPAA。当投加量为16 mg/L时,P-1.6对Ca3(PO4)2垢的阻垢率最高可达96%;当投加量为20 mg/L时,e-1.6对Ca3(PO4)2垢的阻垢率可达97%。新官能团的引入有助于共聚物抑制Ca3 (PO4)2垢的生长;当异丙醇胺(或乙胺)与PSI的摩尔比为0.8时,合成的共聚物对CaCO3垢的阻垢率略大于PASP,说明新官能团的引入同样影响共聚物阻CaCO3垢的性能,但是随着PASP新引入羟基比例的增加,其对CaCO3垢的阻垢率有所下降,总体来说PASP共聚物对CaCO3垢的阻垢率要比HEDP和HPAA差;新官能团的引入对共聚物阻CaSO4垢的阻垢性能影响很小; (2)随着Ca2+浓度、P043-浓度的增加]EA-PASP、PA-PASP和eA-PASP系列阻垢剂对Ca3(PO4)2垢的阻垢率逐渐降低,EA-PASP、PA-PASP系列的阻垢剂要比eA-PASP系列阻垢剂对Ca2+浓度、PO43-浓度的容忍度大;当Ca2+浓度高达450 mg/L,投加量为16 mg/L时。阻垢剂E-1.6、E-2.0、P-1.6、P-2.0对Ca3(PO4)2垢的阻垢率均保持在80%以上;当P043-浓度增加到10 mg/L,投加量为16 mg/L时,阻垢剂EA-PASP系列的阻垢剂以及阻垢剂P-1.6、P-2.0的阻垢率也都保持在80%以上; (3)共聚物分子中的酰胺基也是抑制磷酸钙晶粒生长的有效官能团,羟基、酰胺基二者的协同作用使得药剂具有更好的阻Ca3(PO4)2垢的性能;当EA(或eA)与PSI的摩尔比大于1.2时,EA(或eA)与PSI在本实验条件下反应完全,而当PA与PSI的摩尔比大于1.6时,PA和PSI才在本实验条件下反应完全;用于改性的氨基化合物分子越小,反应越容易在氨基化合物与PSI摩尔比较低的情况下充分反应;pH值和温度对EA-PASP、PA-PASP和eA-PASP系列阻垢剂阻垢率的影响较小。 (4)PASP共聚物E-1.6、P-1.6和e-1.6的核磁谱图表明:新的官能团已经成功的接枝到PASP分子中。以DOC为指标的生物降解实验证明了合成的PASP共聚物为可降解聚合物,属环境友好型水处理剂。


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