缓蚀阻垢剂水解聚马来酸酐的研究和应用.pdf

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1、2014年2月韶关学院学报·自然科学Feb.2014第35卷第2期JournalofShaoguanUniversity·NaturalScienceVol.35No.2缓蚀阻垢剂水解聚马来酸酐的研究和应用1122杨祥晴，颜幼平，奚长生，黎绮娜（1.广东工业大学环境科学与工程学院，广东广州510006；2.韶关学院化学与环境工程学院，广东韶关512005）摘要：水解聚马来酸酐（HPMA）是一种无磷水处理剂，能与水中钙、镁等离子形成螯合物，并能促使晶格畸变.HP-MA的阴离子被碳酸钙晶核吸附后，使晶核带有电荷，由于同性电相斥，微小的晶粒分散到水溶液中，使沉淀转为流动性好的松

2、散性水渣，对剥离老垢有良好的效果.HPMA与其他低磷缓蚀阻垢剂如ATMP、PBTCA等配伍，形成的复合缓蚀阻垢剂，广泛应用于工业循环水处理.简述水解聚马来酸酐（HPMA）的合成、性能以及以水解聚马来酸酐为主体的复配新型缓蚀阻垢剂，分析水解聚马来酸酐（HPMA）的发展和应用前景.关键词：水处理；缓蚀；阻垢；水解聚马来酸酐；分散剂；复配中图分类号：TQ421.1+2文献标识码：A文章编号：1007-5348（2014）02-0043-06发电、化工等工业要用大量冷却循环水，随着循环次数的增多，循环冷却水浓缩倍数增大，水中盐类浓度增加，容易腐蚀设备，在换热面上析出结晶，聚积成为

3、致密的垢层，对工业生产设备产生不利影响.因此，在工业循环水中必须加入缓蚀阻垢剂，减缓和阻止难溶物质在金属表面的沉淀、结垢，维护金属设备的使用寿命和传热效果.［1］水解聚马来酸酐（HPMA）是一种原料易得，性能优良，多用途的绿色环保的水处理剂，上世纪70年代［2］初由以色列Chemed公司研制成功，由瑞士Ciba-Geigy公司首先将HPMA工业化，作为缓蚀阻垢剂用于冷却水处理，之后应用于海水淡化和锅炉水处理.80年代应用扩大至洗涤剂及油田水处理等领域.国内聚马来酸生产始于1979年，由天津材料研究所和华东化工学院以聚马来酸酐水解而制得.水解聚马来酸酐无磷，具有一定的缓蚀阻

4、垢性能，有很强的分散能力，作为性能优良的水处理剂得到广泛的应用.本文介绍水解聚马来酸酐（HPMA）的合成、性能及应用，将HPMA与ATMP、PESA、HEDP等其它缓蚀阻垢剂的缓蚀、阻垢能力比较，分析水解聚马来酸酐（HPMA）的性能特点；通过水解聚马来酸酐（HPMA）与其他有机磷酸盐缓蚀阻垢剂复配，阐述水解聚马来酸酐（HPMA）在形成复配缓蚀阻垢剂的重要作用，并对其中缓蚀阻垢性能较强的配方进行简要评述.1水解聚马来酸酐结构与合成工艺1.1水解聚马来酸酐的结构分析马来酸酐又名顺丁烯二酸酐或失水苹果酸酐，其结构式见图1.聚马来酸由聚马来酸酐水解而得，其结构式见图2.收稿日期：

5、2013-10-15作者简介：杨祥晴（1980-），女，湖南双峰人，广东工业大学环境科学与工程学院硕士研究生，主要从事水处理剂方面的研究.·44·韶关学院学报·自然科学2014年图1马来酸酐结构图2水解聚马来酸酐结构式水解聚马来酸酐是聚马来酸酐部分水解的产物.据测定，约60%～70%的酸酐结构被水解为羧酸，并非［3］完全水解.通过分子微观结构的构-效关系研究表明：水解度增大有利于水解聚马来酸酐阻垢性能的提高，因此在水解聚马来酸酐的合成过程中尽可能保证较大的水解度.从水解聚马来酸酐的结构式分析：分子中羧基能与水中钙、镁等离子形成化合物，并能促进晶格畸变，使沉淀转为流动性好的

6、松散性水渣.HPMA与带有羟基或磺酸基的聚合物一样，溶于水后，能离解成氢离子和酸根阴离子，使链状分子上带负电荷.这种长链的带负电荷的阴离子被碳酸钙晶核及微小晶粒吸附后，使其带有更多的负电荷，由于同性［4］电相斥，晶粒分散到水溶液中，阻止了它们聚凝而生成更大的晶体，因而，HPMA有溶限效应，低剂量使用［5］时有高阻垢效能.此外，水解聚马来酸酐的羰基＝O作为电子给予体，具有很强的络合作用，改变碳酸钙、磷酸钙结晶正常形态，阻碍其成长为较大的结晶，从而使得水解聚马来酸酐有抑制水垢生成和剥离老垢的作用.1.2水解聚马来酸酐的三种合成工艺对比HPMA的合成方法大致分为三种：第一种是传

7、统的生产工艺，即以苯、甲苯作溶剂，过氧化苯甲酰作引［6］发剂，产物经过洗涤、分离、水解得到目标产物.第二种方法是加入少量的丙烯酸（如总单体质量的2%），在水溶液中以过硫酸盐作引发剂，直接得到目标产物.第三种方法是直接将马来酸酐在水溶液中以过氧化［7］物作引发剂的水溶液法.方法一的生产工艺合成原理见图3.图3方法一生产工艺中马来酸酐的合成原理国内厂家一般都用甲苯作溶剂，过氧化二苯甲酰（简称BPO）作引发剂，先聚合后水解的生产工艺，如图4所示.图4水解聚马来酸酐传统合成工艺流程图该法的优点是产物分子量可以控制，缺点是工艺周期长（2