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多元无磷阻垢缓蚀剂的研制

作　者: 胡晓静
导　师: 刘振法
学　校: 河北工业大学
专　业: 化学工艺
关键词: 缓蚀剂阻垢剂循环冷却水无磷生物降解性
分类号: TQ085.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前，由于环境的限制，重金属阻垢缓蚀剂的应用日益减少，而磷系产品在世界上大部分地区亦被列入限制排放之列。为响应环保这一措施，本文研究开发出一种无磷、可生物降解的绿色高效阻垢缓蚀剂。为同时解决腐蚀、结垢等问题，在阻垢分散剂、缓蚀剂单药筛选的基础上，运用正交试验进行配方优化筛选，确定复合水处理剂的最佳配方，采用旋转挂片腐蚀试验、静态阻垢实验、生物摇床实验、极化曲线测试、交流阻抗测试以及扫描电镜等测试技术对复合水处理剂的缓蚀性能、阻垢性能以及生物降解性能等进行研究与评定，并探讨其阻垢机理以及缓蚀机理。研究结果表明，复合水处理剂各组分的最佳质量浓度为：衣康酸均聚物8mg·L-1、聚环氧琥珀酸（PESA）8mg·L-1、含羧基聚天冬氨酸衍生物（PASP-ASP）20mg·L-1以及葡萄糖酸钠100mg·L-1。此复合药剂具有优异的阻垢性能，当水质总硬度为645mg·L-1，水浴温度80℃时，其阻垢率达96%以上；缓蚀性能良好，其缓蚀率达97％以上；同时具有优异的生物降解性能：7天的降解率达到43.26％，28天的降解率达90%以上。采用极化曲线对复合水处理剂缓蚀性能的研究表明：在近中性范围内（pH值为6.0~9.0），复合水处理剂对pH变化具有较强的适应能力；低氯离子浓度（≤100 mg·L-1）下，氯离子浓度对复合水处理剂缓蚀性能的影响较小；复合水处理剂的缓蚀性能随温度的升高而降低，但当温度为55℃时，缓蚀率仍可达到50%以上；通过对铜电极的测试可知，复合水处理剂对铜合金同样具有良好的缓蚀保护性能。静态阻垢实验垢样的SEM分析可知，复合水处理剂的加入可抑制晶格生长，扭曲晶格结构；同时，分散垢物粒子，阻碍其在固体表面的聚结。缓蚀机理的研究表明：复合水处理剂属于阳极型缓蚀剂，可在金属表面形成较为完整的吸附膜，有效地提高了膜电阻和电荷传递电阻Rt，抑制金属表面腐蚀。同时，可稳定水中的Fe3+等离子，使得这些离子分散于溶液中，避免了沉积在金属表面引起垢下腐蚀。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-22
  §1-1 前言  9
  §1-2 循环冷却水系统  9-13
    1-2-1 循环冷却水系统  9-10
    1-2-2 循环冷却水系统中的结垢及其控制  10-11
    1-2-3 循环冷却水系统中的腐蚀和控制  11-13
  §1-3 无磷水处理阻垢缓蚀剂的发展  13-19
    1-3-1 无磷水处理阻垢分散剂的研究现状  13-16
    1-3-2 无磷水处理缓蚀剂的研究现状  16-19
  §1-4 阻垢缓蚀剂之间的复配增效  19-20
    1-4-1 水处理剂的复配  19-20
    1-4-2 缓蚀剂和阻垢剂的复配协同效应  20
  §1-5 本课题研究的目的、意义及主要内容  20-22
    1-5-1 本课题研究的目的和意义  20
    1-5-2 本课题研究的主要内容  20-22
第二章实验部分  22-30
  §2-1 实验试剂与实验仪器  22-23
    2-1-1 实验试剂  22-23
    2-1-2 实验仪器  23
  §2-2 实验方法及原理  23-30
    2-2-1 阻垢性能的评定方法－静态阻垢法  24
    2-2-2 缓蚀性能的测试——旋转挂片法  24-25
    2-2-3 分散氧化铁的性能评定  25-26
    2-2-4 生物降解性的测定——摇床实验法  26
    2-2-5 强极化区测量——Tafel 外推法  26-27
    2-2-6 交流阻抗法  27-29
    2-2-7 扫描电子显微镜的测量（SEM）  29-30
第三章复合水处理剂配方的获得及其性能研究  30-45
  §3-1 阻垢分散剂的筛选及协同作用研究  30-34
    3-1-1 试验用水水质  30
    3-1-2 阻垢分散剂的筛选  30-32
    3-1-3 阻垢分散剂之间协同效应的研究  32-34
  §3-2 无磷缓蚀剂的筛选  34-35
    3-2-1 试验用水水质  34
    3-2-2 无磷缓蚀剂的筛选  34-35
  §3-3 复合阻垢缓蚀剂配方的确定  35-37
    3-3-1 配方的初步确定  35-36
    3-3-2 配方的优化  36-37
  §3-4 复合阻垢缓蚀剂性能的测定  37-43
    3-4-1 复合水处理剂的阻垢性能  37
    3-4-2 复合水处理剂的生物降解性能  37-38
    3-4-3 极化曲线法对复合水处理剂缓蚀性能的研究  38-43
  §3-5 本章小结  43-45
第四章复合水处理剂阻垢缓蚀机理研究  45-55
  §4-1 复合水处理剂阻垢机理的分析  45-48
    4-1-1 静态阻垢实验垢样的SEM 分析  45-46
    4-1-2 阻垢机理的讨论  46-48
  §4-2 复合水处理剂缓蚀机理研究  48-54
    4-2-1 碳钢挂片的扫描电子显微镜（SEM）观察分析  48
    4-2-2 含羧基聚天冬氨酸衍生物（PASP-ASP）和葡萄糖酸钠缓蚀性能的研究  48-50
    4-2-3 交流阻抗法对复合水处理剂缓蚀性能的研究  50-54
    4-2-4 复合水处理剂缓蚀机理的讨论  54
  §4-3 本章小结  54-55
第五章结论  55-56
参考文献  56-60
致谢  60-61
攻读学位期间所取得的相关科研成果  61

多元无磷阻垢缓蚀剂的研制

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