新型高效水处理剂的合成
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梁海燕，路嫔(哈尔滨师范大学化学系，黑龙江哈尔滨150080)作者简介：梁海燕，女，毕业于大连工学院。 马来酸酐(MA)及其聚合物因具有优异的热稳定性、阻碳酸钙垢等性能而受到广泛应用，但其抑制磷酸钙垢的性能较差。含有磺酸单体，尤其是含2一丙烯酰胺一2一甲基丙磺酸(AMPS)单体的共聚物不仅能抑制碳酸钙垢，而且对阻磷酸钙垢也有极好的性能。膦酸盐对水中存在的多种金属离子如钙、镁、铁等有强的螯合作用，对水中金属无机盐的沉积具有良好的抑制作用，且能在较宽的pH值范围使用，特别是能在碱性条件下使用。笔者以水为溶剂，过硫酸铵为引发剂，MA、AMPS、次磷二氢钠为原料合成了含膦基、羧基和磺酸基的共调聚物(以下 简称共调聚物)。它兼具有机膦酸、羧酸和磺酸基团的优点。在水中既有良好的阻碳钙垢和磷酸钙垢能力，又有好的颗粒分散性，可以认为是一种多功 能的药剂。能广泛用于钢铁、冶金、化工等行业的工业循环冷却水以及锅炉用水等领域。 1实验 1.1主要设备及原料 电动搅拌机，真空干燥箱，超级恒温器，恒压滴液漏斗，控温仪。 MA、AMPS均为工业品；次磷酸二氢钠、过硫酸铵、乙醚、甲醇、EDrrA、氢氧化钾、碳酸氢钠、氯化钙等均为分析纯。 1.2合成 在装有电动搅拌器、滴液漏斗和回流冷凝器的四15瓶中，先装入75g马来酸酐加水，搅拌溶解；再同时滴加过硫酸铵(11.5g)水溶液、AMPS(79.2g)和次磷酸二氢钠(18.6g)的水溶液，维持反应温度70℃，加热回流，滴加时间不少于1h。滴加完毕，继续反应3h，冷却至室温，得淡黄色粘稠透明液体。 取一小部分产品溶于甲醇，再用过量乙醚重结晶，60℃真空干燥后，得白色固体。 1.3性能实验 1.3.1阻碳酸钙垢沉积实验 将含一定量药剂、Ca2+质量浓度为240mg/L、HCO质量浓度为732mg/L的450mL水样加入三颈烧瓶中，将此烧瓶浸入604-0.2℃的恒温水浴中，以80L/h的流量鼓人空气。回流6h后.停止鼓人空气，取出三颈烧瓶，放至室温，测定溶液中Ca2的稳定浓度。同时做空白实验，计算碳酸钙沉积的抑制能力。 1.3.2阻磷酸钙垢积实验 将含一定量药剂、啷质量浓度为5mg/L、Ca2质量浓度为250mg/L、pH值为9(用四硼酸钠调节)的500mL水样加入容量瓶中，将此瓶置于(80±1)℃的水浴锅中，静置10h后取出，冷却，测定溶液的POl浓度，时做空白实验，计算磷酸钙沉积的抑制能力。 2结果与讨论 2.1阻碳酸钙垢性能的评定 按照1.3.1的条件对共调聚物阻碳酸钙垢的性能进行了评定，并与水解聚马来酸酐(HPMA)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)进行了比较，实验结果见表l。  由表1可知，随加药量的增大，药剂对CaC03沉积的抑制能力提高，共调聚物的阻垢效果最好。 2.2阻磷酸钙垢性能的评定 按照1.3.2的条件对共调聚物阻磷酸钙垢的性能进行了评定，并与HPMA、HEDP进行了比较，实验结果见表2.  从表2可知，共凋聚物具有良好的阻磷酸钙垢性能，并且存在“临界效应"。在临界浓度8.0mg/L以下，共调聚物对磷酸钙垢的阻垢能力较差，浓度增至临界浓度时，其对磷酸钙垢的阻垢率发生突变，阻垢性能远远优于HPMA和HEDP，说明磺酸基团的引入有利于抑制磷酸钙垢的生成。 3结论 (1)以MA、AMPS和次磷酸二氢钠为原料，过硫酸铵为引发剂合成的共调聚物，具有优异的抑制碳酸钙垢、磷酸钙垢的性能，其综合性能优于HPMA和HEDP，是一种性能优异的水处理剂。 (2)此共调聚物合成工艺简单，成本较低，对环境无污染，易于实现工业化生产。 |
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