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多功能循环冷却水处理剂的制备及其性能研究

作　者: 杜冬梅
导　师: 孙建军
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: PASP 阻垢率缓蚀率 ATMP HPMA 生物降解高温煅烧溶解性
分类号: TQ085.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着社会经济的发展,工业上循环冷却水的用量很大。为了改善水资源环境、促进节约用水、提高污水资源化程度和保护环境,开发兼具有阻垢、缓蚀和杀菌灭藻性能的多功能水处理剂成为水处理剂研究的一个重要方面。本文着重研究两种水处理剂的制备及其性能：一、以马来酸酐和氨水为原料合成聚天冬氨酸(PASP)。用红外光谱和核磁共振对聚天冬氨酸进行了结构表征,用粘度法测定了聚天冬氨酸的粘均分子量,用静态阻垢法评价聚天冬氨酸的阻垢性能,用旋转挂片法测定聚天冬氨酸的缓蚀性能,用摇床法检验聚天冬氨酸的生物降解性。比较聚天冬氨酸与水解聚马来酸酐(HPMA).氨基三亚甲基膦酸(ATMP)的阻垢缓蚀性能。结果表明：最适宜合成工艺条件为：n(马来酸酐)：n(氨水)=1：1.1,热聚温度160℃,缩聚时间60min；当阻垢剂浓度大于6.4mg-L-1时,PASP和ATMP的阻垢性能相当,均优于HPMA;当PASP用量达到40mg·L-1时,其缓蚀率达到了90%,在同样的试验条件下,PASP具有很好的缓蚀性能,优于ATMP和HPMA;聚天冬氨酸28天降解率为70%,属于易生物降解材料。二、由碳酸钠、二氧化硅、硝酸银、氢氧化铝、碳酸钾和硼酸多种无机化合物按照一定的比例采用高温煅烧技术制备非晶态固状物。通过大量实验确定固体水处理剂中各组分的含量：碳酸钠31.0%、二氧化硅17.4%、硼酸40.8%、氢氧化铝2.0%、硝酸银1.0%、碳酸钾7.8%时其各种性能均满足工业要求；按此配方制备的固体水处理剂可溶解天数约为192天,加入量在120mg·L-1时其阻垢率可达到91%以上,其缓蚀率范围在83-89%之间,具有高效、长效的杀菌抑菌作用。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-18
第一章文献综述  18-32
  1.1 水资源现状  18
    1.1.1 世界水资源状况  18
    1.1.2 我国水资源状况  18
  1.2 研究背景  18-19
  1.3 水处理化学品概述  19-25
    1.3.1 水处理化学品的定义  19-20
    1.3.2 水处理化学品的分类  20-23
      1.3.2.1 缓蚀剂  20-21
      1.3.2.2 阻垢剂  21
      1.3.2.3 杀生剂  21-22
      1.3.2.4 絮凝剂  22-23
    1.3.3 水处理化学品的发展历程  23
    1.3.4 水处理化学品的发展趋势  23-25
      1.3.4.1 水处理化学品间的复配增效技术研究  23-24
      1.3.4.2 新型合成水处理剂化学品的开发  24
      1.3.4.3 多功能水处理化学品的研究  24
      1.3.4.4 绿色水处理化学品  24-25
  1.4 多功能水处理剂  25-26
    1.4.1 阳离子型多功能水处理剂  25
    1.4.2 阴离子型多功能水处理剂  25-26
    1.4.3 两性型多功能水处理剂  26
    1.4.4 其他多功能水处理剂  26
  1.5 绿色多功能水处理剂聚天冬氨酸  26-30
    1.5.1 聚天冬氨酸(PASP)的分子结构与特点  27
    1.5.2 聚天冬氨酸的制备方法  27-28
    1.5.3 聚天冬氨酸的应用  28-30
      1.5.3.1 阻垢剂  29
      1.5.3.2 缓蚀剂  29
      1.5.3.3 分散剂  29
      1.5.3.4 肥料增效剂  29-30
      1.5.3.5 医药行业中的应用  30
      1.5.3.6 聚天冬氨酸在其他领域的应用  30
  1.6 本课题研究的内容  30-32
第二章检测方法  32-46
  2.1 相对分子测定  32-33
    2.1.1 分子量的测定方法  32-33
    2.1.2 实验步骤  33
  2.2 静态阻垢法  33-37
    2.2.1 实验原理  34
    2.2.2 EDTA法滴定钙的原理  34-35
    2.2.3 实验方法  35-36
    2.2.4 碳酸钙的结垢机理和沉积过程  36-37
  2.3 缓蚀性能检测  37-40
    2.3.1 实验原理  37-38
    2.3.2 溶液配制  38
    2.3.3 实验仪器、设备  38
    2.3.4 实验条件  38-39
    2.3.5 实验步骤  39-40
    2.3.6 结果的表示和计算  40
  2.4 生物降解性的评价  40-43
    2.4.1 营养液的配制  40-41
    2.4.2 实验操作步骤  41
    2.4.3 化学需氧量(CODCr)的测定  41-43
      2.4.3.1 实验原理  41-42
      2.4.3.2 溶液配制  42-43
      2.4.3.3 实验步骤  43
  2.5 抗菌性能检测  43-46
第三章聚天冬氨酸的制备及其性能研究  46-64
  3.1 实验仪器与试剂  46
  3.2 聚天冬氨酸的合成  46-50
    3.2.1 聚天冬氨酸的合成原理  46-49
    3.2.2 聚天冬氨酸的制备  49-50
      3.2.2.1 中间体聚琥珀酰亚胺(PSI)的合成  49-50
      3.2.2.2 产物后处理  50
  3.3 聚天冬氨酸的结构表征  50-53
    3.3.1 PASP的红外光谱图  51
    3.3.2 PASP的核磁共振谱图  51-53
  3.4 反应条件对阻垢率的影响  53-56
    3.4.1 单一因素的影响  53-55
      3.4.1.1 原料摩尔配比的选择  53
      3.4.1.2 热聚温度  53-54
      3.4.1.3 缩聚时间  54-55
    3.4.2 正交试验及数据  55-56
  3.5 PASP的性能测定  56-59
    3.5.1 粘均分子量的测定  56
    3.5.2 PASP的阻垢性能  56-58
      3.5.2.1 PASP阻CaCO_3理论  56-57
      3.5.2.2 PASP的阻垢效果  57-58
    3.5.3 PASP的缓蚀性能  58-59
  3.6 PASP的生物降解性能研究  59-61
    3.6.1 不同浓度的PASP对生物降解率的影响  59-60
    3.6.2 PASP与ATMP、HPMA的生物降解性能对比  60-61
    3.6.3 PASP的降解性的初步探讨研究  61
  3.7 本章小结  61-64
第四章固体水处理剂的制备及其性能研究  64-74
  4.1 实验仪器与药品  64
  4.2 固体水处理剂的制备  64-69
    4.2.1 阻垢、缓蚀及抑菌机理  64-66
    4.2.2 制备过程  66
    4.2.3 探究性研究  66-69
      4.2.3.1 实验温度的确定  66-68
      4.2.3.2 配方组分的探究性研究  68-69
  4.3 固体水处理剂的性能检测  69-72
    4.3.1 溶解性能  69-70
    4.3.2 缓蚀性能  70-71
      4.3.2.1 用量对缓蚀性能的影响  70-71
      4.3.2.2 pH值对缓蚀性能的影响  71
    4.3.3 阻垢性能的测定  71-72
    4.3.4 抑菌性能检测  72
  4.4 本章小结  72-74
第五章结论  74-76
参考文献  76-80
致谢  80-82
攻读硕士学位期间发表的论文  82-84
导师与作者简介  84

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