环保型阻垢分散剂乌头酸烯丙基磺酸共聚物的合成

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1、万方数据第35卷第3期462009年3月水处理技术TECHNOLoGYOFWATERTREATMENTV01．35NO．3Mar．，2009环保型阻垢分散剂乌头酸一烯丙基磺酸．共聚物的合成郭茹辉，刘振法，高玉华，李海花，赵军平，田彩莉(河北省能源研究所，河北省工业节水工程技术研究中心，河北石家庄050081)摘要：以廉价的柠檬酸为基础原料，通过柠檬酸分子内脱水产生鸟头酸，而后在催化剂作用下由乌头酸与烯丙基磺酸共聚，采用异丙醇为链转移剂调节聚合物的相对分子质量。对共聚物的阻垢、缓蚀、分散性能和生物降解性进行了测试，结果表明此共聚物不仅具有很好的阻

2、垢分散性，而且具有良好生物降解性，28天的生物降解率可接近90％，有利于环境保护．关键词：鸟头酸；烯丙基磺酸；阻垢；分散中图分类号sTQ085+．412文献标识码：A文章缩号l1000．3770(2009)03．046—03目前使用的阻垢分散剂多以石油化工产品为原料合成生产，主要原料是丙烯酸和马来酸酐。石油化工产品性质稳定，很难生物降解，对环境带来一定的危害。美国从20世纪30年代开始研究阻垢分散剂，日本从50年代开始【l】，60年代相继开发出了聚磷酸盐、聚丙烯酸、有机多元膦酸等阻垢分散剂，使得水处理技术有了突破。70年代以后阻垢分散剂的研究已

3、被公认为一门综合性的应用学科回。我国自20世纪70年代开始引进阻垢分散剂。目前，国内外流行的是磷系配方，此技术已经广泛应用于我国绝大多数的工业企业的循环冷却水系统中，而且取得了较好的使用效果。但随着我国水质的不断恶化，水质硬度越来越高，国内外对含磷废水排放的要求日益严格，目前通用的磷系配方将逐渐被新型环保型水处理剂所代替[31。随着人们环保意识的日益增强，“绿色阻垢剂”的概念已被提出并成为21世纪水处理剂的发展方向[4-51。利用廉价柠檬酸分子内脱水产生乌头酸，再利用其双键的聚合功能和其它不饱和单体共聚，可以得到可生物降解的乌头酸．烯丙基磺酸共

4、聚物，我国在近几年也开始从事这方面的研究阀，从环境可接受和消除污染的观点看，本聚合物特别有价值[7-ol，有利于环境保护，作为阻垢分散剂特别适用于抑制循环冷却水中的CaC03、Ca3(P04)2的成垢阻121。1试验部分1．1主要仪■及原科仪器：安捷伦1100液相色谱仪，721分光光度计，zJ型浸渍腐蚀试验仪，恒温摇床，电热套，搅拌器，恒温水浴锅，四口烧瓶。原料：柠檬酸、硫酸、烯丙基磺酸、异丙醇、硫酸亚铁铵、过硫酸铵均为分析纯。1．2共聚物的合成1．2．1鸟头酸的合成在装有温度计及搅拌器的四口烧瓶中加入一定量的柠檬酸及硫酸，加热、熔化、搅拌、控

5、温，在一定温度下反应1．5h，使用液相色谱仪测定收率，产物备用。1．2．2乌头酸．烯丙基磺酸共聚的合成在装有温度计、滴液漏斗及回流冷凝器的反应瓶中，加入1．2．1的反应产物、一定量的异丙醇及水，控制温度，在95"-100。C下同时滴加过硫酸铵水溶液及少晕的烯丙基磺酸，滴加完毕，继续搅拌反应2h即可得乌头酸．丙烯酸共聚物。产品外观为黄色粘稠状液体，有效物质含量30％。收稿日期：2008．11．12基金项目：石家庄市科学技术与发展计划项目(0612423IA)作者简介：郭茹辉(1975．)，男，助理研究员，主要从事水质稳定剂的研究开发与应用联系电话

6、：031l·83053046：E—mail：grhl1@tom．com。万方数据郭茹辉等，环保型阻垢分散剂鸟头酸．烯丙基磺酸共聚物的合成471．3●争态阻垢性能测定根据中国石化总公司冷却水和试验方法中“碳酸钙沉积试验法”。试验条件：温度80℃，浓缩倍数1．5，恒温10h，试验用水中Ca2+(以CaCO、计)250mg·L-iHCOf为172mg·L～。阻垢率见式(1)：r—r阻垢率=÷!≥：妥x100％(1)l·3G2-Go式中：co为不加阻垢分散剂时加热浓缩后溶液中的Ca2+含量，mg·L．t；C。为加阻垢分散剂时加热浓缩后溶液中的Ca2+含

7、龟，mg·L--；C2为不加阻垢分散剂和不加热时试验用水的Ca2+含量，mg·L-l；1．5为浓缩倍数。1．4缓蚀性能评价嗍试验方法参照GB／T18175．2000，试验条件为温度50℃，试片材质为A，碳钢，转速80r·min一，不预膜，试验时间72h，试验用水为河北省科学院生活用水，水质指标为：Ca2+470mg·L_1(以CaCO，计)，碱度333mg·L．1(以CaC03计)，总硬度600mg·L_1(以CaC03计)，电导率l072Ixs·cm～。‘1．5分散氯化铁性能评价硼分散氧化铁性能评价试验条件为：Ca2+150mg·L．1(以C

8、aC03计)，F矿10mg·L-1，pH=9．0，水浴温度50℃，时间5h，药剂浓度10mg·L-1。1．6生物降解性能的测定在l000mL锥形瓶中加