esa_ia_amps共聚物的合成及其与磁场、静电场协同阻垢作用研究

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1、分类号:密级：__________________UDC:编号:____________________河北工业大学硕士学位论文ESA/IA/AMPS共聚物的合成及其与磁场、静电场协同阻垢作用研究论文作者:高美玲学生类别:全日制学科门类:工学学科专业:化学工艺指导教师:刘振法职称:研究员基金资助项目:国家自然科学基金(21376062)、河北省自然科学基金(B2015302008)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMas

2、terDegreeofChemicalTechnologySYNTHESISOFESA/IA/AMPSCOPOLYMERANDITSSYNERGISTICSCALEINHIBITIONWITHMAGNETICANDELECTROSTATICFIELDbyGaoMeilingSupervisor:Prof.LiuZhenfaMay2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(21376062)andtheNatur

3、alScienceFoundationofHebeiProvince(B2015302008)摘要以马来酸酐(MA)为原料首先制备环氧琥珀酸(ESA)，再以过硫酸铵为引发剂，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)为原料，三者共聚，得到一种含有羧基和磺酸基ESA/IA/AMPS共聚物。采用正交和单因素试验考察了单体配比、过硫酸铵用量、反应时间、反应温度等因素在合成过程中对共聚物阻垢性能的影响，并确定了最佳合成条件。利用粘度法测定了共聚物的粘均分子量。利用FT-IR、元素分析、热重

4、等分析手段对共聚物结构进行了表征。考察了不同硬度、水样温度以及恒温时间等条件下的ESA/IA/AMPS共聚物阻垢性能，并将ESA/IA/AMPS共聚物的阻垢性能、分散Fe2O3性能及生物降解性能与ESA/AMPS、PESA进行了比较。结果表明：ESA/IA/AMPS对碳酸钙垢的阻垢率明显优于ESA/AMPS和PESA。在测试范围内，ESA/IA/AMPS共聚物对Ca3(PO4)2的阻垢率高于ESA/AMPS，PESA几乎为0。ESA/IA/AMPS和ESA/AMPS两种药剂分散Fe2O3性能相当。

5、ESA/IA/AMPS、ESA/AMPS、PESA的生物降解性能都很好，且ESA/IA/AMPS共聚物的生物降解性能优于ESA/AMPS和PESA。利用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射仪(XRD)对CaCO3晶体进行了观察和分析，分别探讨了静态阻垢机理和动态阻垢机理。利用地下水探讨了静电电压，流速、药剂浓度、磁场强度等因素对静电场、磁场与ESA/IA/AMPS共聚物协同阻垢性能的影响。动态实验结果表明：当静电场或磁场与药剂协同阻垢作用时，随着药剂浓度的增加，其阻垢率均高于单独使用药剂时的阻垢

6、率。当静电电压分别为3kV和5kV时，静电场与药剂协同作用时的阻垢率比单独使用药剂时可分别提高9.8%和13.0%；当流量为60L/h和80L/h时，静电场与药剂协同作用时比单独使用药剂时的阻垢率提高了7.1%和13.0%。磁场强度为0.3T、0.5T时，磁场与药剂协同阻垢作用时的阻垢率比单独使用药剂时提高了5.2%和9.3%；当流量为60L/h和80L/h时，磁场与药剂协同作用时比单独使用药剂时的阻垢率提高了5.5%和9.3%。当三者协同作用时，其阻垢率可达到100%。关键词：ESA/IA/AM

7、PS共聚物，粘均分子量，生物降解性，阻垢机理，静电场，磁场IIIABSTRACTMaleicanhydridewasfirstlyusedtoprepareESA,then2-acrylamido-2-methylpropanesulfonicacid(AMPS)anditaconicacid(IA)wereusedasrawmaterialstosynthesizeESA/IA/AMPScopolymerwhichcontainedacarboxylgroupandasulfonicacidgr

8、oupbyusingammoniumpersulfateasinitiator.Theeffectsofmonomerratio,ammoniumpersulfatedosage,reactiontimeandtemperatureonthescaleinhibitionperformanceofthecopolymerwereinvestigatedbyorthogonalandsinglefactortest.Theoptimumsynthesisconditionswered