绿色水处理剂聚环氧琥珀酸的合成及阻垢性能的研究

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1、鞍山科技大学硕士学位论文绿色水处理剂聚环氧琥珀酸的合成及阻垢性能的研究姓名：任姿蓉申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：赵雪飞20060313鞍山科技大学硕士论文摘要聚环氧琥珀酸(PESA)是一种无磷、非氮且生物降解性好的绿色水处理剂。它兼有阻垢、缓蚀双重功能。这些环保方面的优势必然使这类水处理剂的开发成为2l世纪水处理剂的发展方向。目前，国外合成PESA大多采用以环氧琥珀酸为原料的一步合成法。由于环氧琥珀酸不是基本化工原料，我国多以马来酸酐为原料，分两步法合成聚环氧琥珀酸。本文以马来酸酐为原料合成环氧琥珀酸，以氢氧化钙为引发剂聚合得到聚环

2、氧琥珀酸。并对中间物及产物进行了IR和核磁表征。用鼓泡法对合成的聚环氧琥珀酸的阻垢性能进行了评定，同时对聚合产物的粘度进行了测试，确定了聚环氧琥珀酸的粘度与阻垢性能之间的关系。讨论了不同阻垢剂的投入量与阻垢率之间的关系；不同阻垢剂的阻垢性能随Ca2+浓度和HC03-浓度的变化情况。采用正交试验对中间产物环氧琥珀酸的合成条件进行了优化，得出了较佳的工艺条件是：氢氧化钠与马来酸酐摩尔比为(1．8~2．2)：1，催化剂与马来酸酐的摩尔比在(O．008--．0．012)：1之间，双氧水用量为12mL，环氧化保温时间为1．5~2．5h，反应温度控制在70

3、～85℃。产物收率在98．5％左右。．采用二次回归正交实验设计对最终产物合成条件进行了优化，得到的较佳合成条件为：引发剂与马来酸酐摩尔比(O．071．--．0．086)：1，聚合温度为82～86℃，聚合保温时间为2．8～3．2h。在此优化条件下，聚合物的阻垢率在94％以上。达到此阻垢率的粘度范围为5．5～5．8cP。关键词：环氧琥珀酸，聚环氧琥珀酸，阻垢性能，粘度鞍山科技大学硕士论文ABSTRACTAsgreenwatertreatmentagentwithfinebiologicaldegradation，polyepoxysuccinica

4、cid(PESA)donotcontainphosphorusornitrogenandhasdoubleperformanceofscaleandcorrosioninhibition．Theseadvantagesmakesuchwatertreatmentchemicalsbecomethemaintopicintheresearchfieldofwatertreatmentchemicalsinthefuture．Nowadays，epoxysuccinicacidisnormallyusedasthesourcematerialtos

5、ynthesizePESAinonestepintheothercountries．Inourcountry,maleicanhydrideisadoptedasthesourcematerialtosynthesizePESAintwosteps，asepoxysuccinicacidisnotanelementarychemicalmaterial．Inthispaper,polyepoxysuccinicacidispreparedbyhydrolysisofmaleicanhydridetomaleicacid，catalyticoxi

6、dizationtoepoxysuccinieacidandthentreatmentwithalkalinecalciumcompound．BoththeintermediateproductandthefinalproductarecharacterizedbyIRand¨CNMR、1HNMR．ScaleinhibitionsofPESAareevaluatedbyrotarycoupontest．Anditsviscosityisalsotested．Accordingly,therelationshipbetweentheviscosi

7、tyandscaleinhibitionsofPESAisdetermined．Inaddition，scaleinhibitionsratioasafunctionofthecontentofthescaleinhibitorsandtheconcentrationofCa2+andHC03一arediscussed．Orthogonalexperimentsareadoptedtooptimizethetechnicalconditionsofsynthesisprocess．Theoptimalsynthesisconditionsare

8、asfollows：molarratioofNaOHtomaleicanhydride(1．8～2．2)：1，molarratioofcatalyst