探索绿色阻垢剂聚天冬氨酸的微波法合成及性能研究

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1、南京理工大学硕士学位论文绿色阻垢剂聚天冬氨酸的微波法合成及性能研究姓名：张磊申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：钟秦20080602硕-Jj论文绿色阻垢剂聚天冬氨酸的微波法合成及性能研究摘要聚天冬氨酸(PASP)是近年来国内渐渐兴起的一种化工产品，其最大特点是无毒。聚天冬氨酸进入环境中完全能生物降解，不破坏生态环境，是公认的绿色聚合物和水处理剂的更新换代产品。研究了微波法制备绿色阻垢剂聚天冬氨酸，并对合成反应的影响因素进行了研究，表征了合成的产品，对其阻垢性能进行了研究。以马来酸酐和氨水为原料，在一定的微波辐射强度下进

2、行缩合得到聚琥珀酰亚胺(PSI)，然后在NaOH水溶液作用下水解成聚天冬氨酸。整个过程避免了气体氨的使用，优化了合成工艺。对合成条件和水解条件进行了单因素的研究。利用正交实验方法得到最佳合成工艺条件为：原料摩尔比氨／马来酸酐为1．2，微波辐射功率为900W，微波辐射时间为12min。实验的单程平均转化率达到71．7％；最佳水解条件为：水解温度为60℃，水解时间为60rain，NaOH的浓度为10mol／L，单程水解率达到51．2％，相对分子质量为3500左右。对上述条件合成的产品进行了红外光谱表征和热重性能分析。红外光谱的特

3、征峰表明所合成的产品中含有酰胺基、羧酸基团，与相关文献进行了比较，表明合成的产物为聚天冬氨酸。热重分析表明聚天冬氨酸热稳定性好，是一种可应用于高温400"C以下的水处理系统的阻垢剂。研究了聚天冬氨酸的阻垢性能。结果表明聚天冬氨酸具有良好的阻垢性能，阻垢剂聚天冬氨酸的浓度在60mg／L即可达到良好的阻垢性能，聚天冬氨酸的分子中含有．COOH和-NHCO．两种官能团，．COOH是阻CaC03晶体粒子的表面电荷密度，增加了粒子间的相互排斥，从而降低了CaC03结晶速度，使其悬浮在水中无法沉淀下来，从而增加了聚天冬氨酸对CaC03的

4、阻垢效果；同时也对CaS04、BaS04的阻垢性能进行了研究：PASP对CaS04、BaS04两种溶液的阻垢性能区别有限。在聚天冬氨酸的阻垢实验中，通过阻垢剂的加入，研究了混合溶液中电导率的变化。分析了PASP阻垢效果的影响因素，并对聚天冬氨酸阻CaC03垢后形成微量沉淀进行了XRD谱图分析，从CaC03晶体结构和晶体外貌进行分析，研究了聚天冬氨酸抑制CaC03结垢机理。关键词：聚天冬氨酸，合成，微波，阻垢，阻垢机理AbstractPolyasparticacid(PASP)isakindofscaleinhibitoran

5、dpolymerofaminoacidswhichhasattractedmuchattentionofdomesticandinternationalresearchers．Thereisnophosphorinpasp，itisnotpoisonousandcanbetotallybiologicdecomposedintheenvironment．Thepolyasparticaeid(PASP)polymercanbeobtainedbyhydrolyzingPSI，theuseoftheammomagasWasav

6、oided．Thereactconditionwasoptimized．AllfactoI．softhesynthesizingandhydrolyzingwerestudied．Thebestpreparationcondinionwas：theratioMA：AM=1．2，themicrowaveradiationis900W,andthetimeofmicrowaveradiationis12min．Theaverageconversionrateattained71．7％onthiscondition．Thebest

7、hydrolyzingfactorswas：hydrolyzingtemperature60"C，hydrolyzingtimeis60rain．concentrationofNaOHislOmol／L．Theaverageconversionrateattained51．2％onthiscondition,andtherelativemolecularweightisabout3500．TheIRandTGtestwerecarriedoutfortheproductsynthesizedonabovecondition．

8、Thecharacyeristicpeaksindicatedtherewereamidoandcarboxylgroupsinthemolecule．AlsothechartWaScomparedwiththeconsultedoneanditprovedtheproductwasPAS