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聚天冬氨酸及其與膦系水處理劑復(fù)合的阻垢緩蝕研究

更新時間:2010-01-07 17:35 來源:張利輝 作者: 閱讀:1716 網(wǎng)友評論0

聚天冬氨酸(polyaspartic acid),以下簡稱PASP,是美國Donlar公司于20世紀(jì)90年代初期開發(fā)的一種環(huán)境友好型水處理劑,它分子中不含磷,可生物降解,具有較好的阻垢分散性能,并在油井中已被證明有良好的緩蝕性能,PASP作為阻垢緩蝕劑具有可完全生物降解且不含磷的優(yōu)越特性,但它本身的阻垢緩蝕效果無法達(dá)到市售水處理阻垢緩蝕劑的水平。目前國內(nèi)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中常用的藥劑大多采用全有機膦系水處理劑,由于磷的存在和大量排放將引起周圍水域的富營養(yǎng)化,促進(jìn)菌藻的滋長形成“赤潮”,污染環(huán)境,也是一種公害,因此從長遠(yuǎn)發(fā)展趨勢來看,膦系水處理劑的生產(chǎn)和應(yīng)用必將受到限制。為此,將PASP與少量膦系水處理劑復(fù)合使用,研究開發(fā)一種高效、低磷、可部分生物降解的復(fù)合水處理劑,具有很好的推廣價值和應(yīng)用前景。

1 實驗部分

1.1 PASP的合成

取一定量的L一天冬氨酸,在一定溫度下進(jìn)行熱縮聚,用氫氧化鈉溶液水解縮聚產(chǎn)物,得到紅棕色液體,即為PASP溶液。

1.2 PASP與膦系水處理劑的復(fù)合

取市場上常用的膦系阻垢緩蝕劑1一羥基亞乙基一1,1一二膦酸(HEDP)、2一膦酸基丁烷一1,2,4一三羧酸(f)E汀lCA)和二乙烯三胺五亞甲基膦酸(DETPMP)分別按一定比例加入到PASP溶液中,配制成二元復(fù)合溶液,即得到相應(yīng)的復(fù)合水處理劑。

1.3 阻垢性能測定

采用靜態(tài)阻垢試驗方法,選定實驗用水為河北省科學(xué)院地下水,總硬度621nag/L,Ca2+ 465mg/L(以CaCO3計),總堿度333mg/L(以CaCO3計),S04 2-142mg/L,電導(dǎo)率1072/us/cm。在lO00mL燒杯中準(zhǔn)確倒人750mL實驗用水,加入所要評定的水處理劑,攪勻,置于80℃恒溫水浴中并記時,當(dāng)蒸發(fā)濃縮至500mL(濃縮倍數(shù)為1.5)時,取出燒杯,迅速冷卻至室溫后將試液移至500mL容量瓶中,試液不足500mL時,用去離子水補足,并搖勻,繼續(xù)置于80℃ 恒溫水浴中,從計時開始恒溫10h。實驗結(jié)束后,取出容量瓶,冷卻至室溫,吸取上層澄清溶液,用EDTA滴定法分析測定鈣離子的質(zhì)量濃度。阻垢率按下式計算:

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 PASP的阻垢性能

按照上述1.3中實驗方法,PASP采用不同用量時,測定阻垢率。結(jié)果見圖1。從圖1可以看出,PASP具有明顯的溶限效應(yīng),在用量小于20mg/L時,阻垢率隨著用藥量的增加而迅速升高,在用量為20mg/L左右時,阻垢率達(dá)到最高,接近71% ,此后隨著用藥量的繼續(xù)增加,阻垢率不再提高,呈緩慢的下降趨勢。

2.2 PASP與膦系水處理劑復(fù)合的阻垢性能

按照上述1.3中實驗方法,PASP分別與HEDP、PBTCA、DETPMP按不同的質(zhì)量比例復(fù)合時,藥劑用量均為20mg/L,測定阻垢率。結(jié)果見圖2、圖3、圖4。

從圖2可以看出,PASP與HEDP質(zhì)量比達(dá)到3:1之前,復(fù)合物阻垢率隨著PASP質(zhì)量比例的增加而逐漸提高,當(dāng)PASP與HEDP質(zhì)量比為3:l時,復(fù)合物阻垢率達(dá)到最高,接近78% ,此時的用量比例為最佳,說明PASP與HEDP復(fù)合有一定的協(xié)同作用,比單獨使用PASP時阻垢率可提高7%左右。

從圖4可以看出,隨著PASP質(zhì)量比例的不斷增加,復(fù)合物阻垢率逐漸下降,在PASP與DETI MP質(zhì)量比達(dá)到2:1之前,阻垢率下降趨勢比較平緩,當(dāng)PASP與DETPMP質(zhì)量比為2:1時,復(fù)合物阻垢率還可以達(dá)到82%左右,但在此之后,阻垢率有一個迅速下降的過程。

由此可見,PASP 分別與PBTCA 和DETPMP復(fù)合,均可以使阻垢率有很大的提高,比單獨使用PASP時阻垢率可提高10% 以上。但是PBTCA的磷含量為11.5% ,DETPMP的磷含量為27.2% ,所以從低磷和減少環(huán)境污染的角度考慮,應(yīng)首選PBTCA作為復(fù)合藥劑較好。

2.3 PASP的緩蝕性能

按照上述1.4中試驗方法,對PASP的緩蝕性能進(jìn)行測定。結(jié)果見表1。

從表2可以看出,PASP與PBTCA復(fù)合具有很好的緩蝕性能,當(dāng)復(fù)合物用量達(dá)到20mg/L時,能使掛片的腐蝕率從空白的20.37×10 -2 mm/a降至0.99×10-2lnm/a,緩蝕率可以達(dá)到95%以上,比單獨使用PASP時緩蝕率可提高5%左右。再增大用量,緩蝕率沒有明顯的提高,當(dāng)用量為40mg/L時,緩蝕率為96.22%。

3 結(jié)論

(1)PASP與膦系水處理劑復(fù)合比單獨使用PASP具有更好的阻垢緩蝕性能。在藥劑用量均為20mg/1.時,PASP與PBTCA復(fù)合(質(zhì)量比為2:1)比單獨使用PASP,阻垢率可提高10%以上,緩蝕率可提高5%左右。

(2)PASP與膦系水處理劑復(fù)合是一種高效、低磷、可部分生物降解的水處理劑。

參考文獻(xiàn):
[1]霍字凝,劉珊,陸柱.新型聚合物阻垢劑聚天冬氨酸的合成與性能[J].精細(xì)化工。2000.17(10):581—583.
[2]王勤娜,張國華.綠色阻垢劑ZU一101的制備與阻垢性能的研究[J].石油化工.2002,31:447~449.
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[4]霍宇凝,劉珊.陸柱.聚天冬氨酸對碳酸鈣的阻垢性能研究[J].水處理技術(shù).2001.1(27):26~28.
[5]潘明.乇亞權(quán).劉騰飛等.聚天冬氨酸與含磷阻垢劑復(fù)合產(chǎn)品的阻垢性能[J].工業(yè)水處理.2003.23(6):21~22. 
 
 

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