四元共聚物的合成及缓蚀阻垢性能研究

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1、四元共聚物的合成及缓蚀阻垢性能研究摘要：以水为溶剂，采用过氧化物一次磷酸盐为引发体系，用马来酸本刊酐(MA)，2-丙烯酞胺-2-甲基丙碳酸(AMPS)，丙烯酸(AA)为单体在水相中合成了MA－AMPS－AA－POCA共聚物。试验表明该共聚物适于pH小于9的水质。在文中所述试验条件下，当共聚物的用量分别达到35mg/L和50mg/L，缓蚀率和阻垢率均达到95％。关键词：共聚物缓蚀剂阻垢剂StudyonthePolymerizationandCorrosionandScaleInhibitionBehavioursofaTetra-Co

2、polymer　　Abstract:AcopolymercalledMA-AMPS-AA-POCAMA(malEicanhydride),APMS(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonicacid),andAA(Acrylicacid)inA)，2-丙烯酸胺-2-甲基丙碳酸(AMPS)，丙烯酸(AA)等为单体合成了一种新型四元缓蚀阻垢共聚物(MA－AMPS－AA－POCA)，并探讨了该共聚物的缓蚀阻垢性能，考察了水质条件变化以及水中常见离子对其性能的影响。1实验部分1.1主要原科　　马来酸酐(MA)、

3、丙烯酸(AA)、次磷酸二氢钠(NaH2PO2·2H2O)为化学纯；AMPS为工业品；CaCl2、FeSO4·7H2O、NaHCO3、EDTA等均为分析纯。1.2MA-AMPS-AA-POCA的合成　　在装有冷凝器、温度计、滴液漏斗和电子恒温恒速搅拌器的四颈烧瓶中加入一定量的马来酸酐、引发剂，再加入丙烯酸、AMPS等控温反应2－4h，然后再保温2－3h，得到浅黄色透明共聚物。1.3静态阻垢性能测定1.3.1静态阻碳酸钙垢实验　　试验温度为80℃，浓缩倍数1.5，试验水质为：pH为9，Ca2+(以CaCO3计)250mg/L，HCO3-

4、(以Ca-CO3计)250mg/L，恒温10h。1.3.2静态阻磷酸钙实验　　试验温度为80℃，试验水质为：PH为9，Ca2+(以CaCO3计)250mg/L，PO43-5mg/L，不浓缩，恒温10h。1.4旋转挂片腐蚀实验　　试验温度为50±1℃，转速75r/min脓缩倍数1.5倍，水质条件为Cl-100m/L，HCO3-100mg/L，SO42-100mg/L。试片材质为20＃碳钢(GB699－65)。2共聚物性能的综合评价2.1共聚物用量　　共聚物用量对缓蚀阻垢效果影响见图1，图2。　　从图1和图2可以看出，阻垢率和缓蚀率都是

5、随着共聚物用量增大而增大，当共聚物用量达到35mg/L后，缓蚀效果就已经非常好，缓蚀率能达到95％，当达到50mg/L后，阻垢性能已经非常好，阻垢率能达到95％。2.2pH值对阻垢率的影响　　工业冷却水处理中,pH值对水质稳定剂的缓蚀阻垢性能有很大影响。图3表示在配制水中随着pH值的提高，阻垢率随之降低。当pH值小于9.0时阻垢率较好。但当pH值为9.5时阻垢率大幅度降低。说明pH值为9.0时，是一个临界点，即该共聚物适用于pH值小于9.0的水质体系。　　图4表示在配制水中该共聚物与锌盐复配后对碳钢的缓蚀率与pH值的关系。当pH为4

6、－6时，缓蚀率迅速上升,pH值在6－10范围内时，该共聚物显示出良好的抑制腐蚀作用，避免了介质pH值在9左右时，锌盐易于从溶液中沉积出来，导致腐蚀增强[2]。　　图3和图4表明该共聚物适用于碱性水处理体系。2.3钙硬和碱度的影响2.3.1钙硬对阻垢率的影响　　从图5的4组数据可以得出：共聚物的阻垢率随着钙硬的增加而降低。但Ca2+浓度即便为400mg/L，当共聚物投加量为50mg/L时，仍有很好的阻垢性能，表明该共聚物能适用于高硬水质。　　从图6的4组数据可以得出：共聚物的阻垢率随着碱度的增加而降低，且下降的趋势比钙硬的影响要明显，

7、说明在试验范围内碱度对阻垢性能的影响比钙硬大。2.4水中常见离子对缓蚀性能的影响2.4.1钙离子的影响　　钙离子对缓蚀性能的影响见图7。　　由实验结果我们可以看出，当水中没有钙离子或者钙离子浓度偏低时，缓蚀效果较差，只有在钙离子浓度提高到大于20mg/L时，才能获得较好的缓蚀效果，表明该药剂体系与钙离子之间存在缓蚀协同效应。2.4.2铁离子的影响　　铁离子对缓蚀性能的影响见图8。　　当循环水中铁离子的浓度增大时，腐蚀率迅速增大，导致药剂的缓蚀效果明显下降。这可能是由于一是二价铁、三价铁与药剂发生配合反应，使药剂的有效浓度下降；二是介

8、质中有三价铁离子存在时，它可以作为电化学过程中的去极化剂。　　因此铁离子对药剂的缓蚀性能有很大影响，循环水中的总铁浓度最好控制在3mg/t以内方能保证缓蚀剂有效。2.4.3氯离子、硫酸根离子的影响　　氯离子、硫酸根离子对缓蚀性能的影响