羧酸型阻垢剂在反渗透膜水处理中的应用研究
发布时间：2021-02-06 06:27
反渗透膜法在工业循环冷却水处理过程中发挥着重要作用,利用反渗透技术处理循环冷却水而得到的补充水满足水质和节水要求。但运行过程中水垢附着问题仍是制约其发展的瓶颈,此类现象导致反渗透膜的性能快速衰退,影响系统的运行效率和持续性。在循环水处理过程中,一般添加适用于反渗透系统水质条件下的阻垢剂来控制水垢的形成。因此,高效、无污染的反渗透膜用阻垢剂的研制,对反渗透技术处理循环水的实验研究具有重要的实际应用价值。依据绿色化学的原则,选择具有五个碳的二羧酸—衣康酸（IA）,与甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为共聚单体,采用水溶液为反应机制,分子量调节剂选用叔丁醇,引发剂选用过硫酸钾,以自由基聚合法共聚合成,得到适用于反渗透膜工艺的羧酸型共聚物IA-HEMA-AMPS。通过单因素实验和正交实验,优化聚合反应的条件,实现目标产物的高效能、低能耗和反应过程的无废化。合成条件优化为:n（（HEMA）/（IA））=1:1，n（（HEMA）/（AMPS））=1:1引发剂在单体总量中占比6%,引发温度为80℃,反应时间（包括滴加时间和保温反应时间）分别为2h和2.5h,按以上...
【文章来源】：西安工程大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
反渗透原理示意图
针对循环冷却排污水水质的特点，按照污染物种类将膜污染分为有机污染、无机污染和生物污染三种[13]。有机污染为吸附溶解性有机物造成的膜污染，主要包括油、生物大分子如 BSA、天然有机物（NOM）、腐殖酸和多糖等[14-15]。无机污染指在膜表面通过盐沉积或微溶盐结晶和生长而形成的结垢污染，包括无机结垢盐和胶体如氢氧化物胶体、二氧化硅、硅酸铝矿物和铁氧化物[16-17]，生物污染则指膜表面微生物的沉积和生长而形成强粘附性的生物膜，主要包括各类微生物以及藻类[18-19]。反渗透膜的污染情况如图 1-2 所示。本文对反渗透膜抗污染药剂的开发和研究主要集中在减轻无机物污染方面，在原水的预处理和优化运行条件等方面寻找减少结垢的对策。常见的无机物污染物有碳酸钙，硫酸钙，硫酸钡，硫酸镁，铁，锰，铝的金属氧化物等。由于敞开式循环冷却水系统在运行的过程中主要采取的是蒸发散热的原理，通过提高循环水浓缩的倍数而实现连续生产，水中水垢离子的数量在这一过程中也产生激增迹象。钙离子是膜处理进水中最常见、含量最高的多价阳离子种类，随着 Ca2+浓度的增加，膜污染速率的增加，膜污染的可逆性降低[20]。
西安工程大学硕士学位论文 CaCO3的吸附性，且具有良好的抗温、抗盐能力。含有酯基、磺酸基团等官能团时，可以防止产生聚羧酸盐基具有较强的阻垢效果，易在高硬度或羧基的含量过高的属阳离子或羧基自身产生凝胶沉淀，对聚合物的阻垢效果中引入酯键，提高了羧酸基的抵抗能力。当分子的支链中含色阻垢剂，对磷酸钙的阻垢显著，有利于生物反应的进行出高效阻垢剂，需要多种单体进行多元共聚。综合以上单文选择衣康酸、甲基丙烯酸羟乙酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙材料为共聚单体，制备适用于反渗透系统的三元共聚MPS，引入了羟基、酯基、酰胺基、磺酸等多种官能团。IA)的结构式如图 3-1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]MA/AA/AMPS共聚物的合成、结构表征及阻碳酸钙垢机理研究[J]. 郭亮,金莉,杨剑,李东旭,折利军,郭蒲,朱科. 西安石油大学学报(自然科学版). 2014(03)
[2]国内工业水处理行业的观察与展望[J]. 闫岩,卜凡龙. 山东化工. 2014(05)
[3]浅谈我国近年来阻垢剂的研究现状[J]. 任宗礼. 科技资讯. 2013(23)
[4]基于区块化的供水管网全系统多级水平衡管理[J]. 舒诗湖,郑小明,赵明,赵洪宾. 中国给水排水. 2013(12)
[5]绿色缓蚀阻垢剂的研究及应用进展[J]. 胡百顺,郭学辉,王康,马俊,白李,余海棠. 工业水处理. 2013(05)
[6]MA/AA/AM/AMPS四元共聚物的合成及其对硫酸钙和碳酸钙的阻垢性能[J]. 牟静,李小瑞,费贵强,王海花,税小军,杨杉杉. 功能材料. 2013(02)
[7]工业循环冷却水系统阻垢剂研究进展[J]. 童伟芳. 能源环境保护. 2012(05)
[8]新型马来酸酐-丙烯酰胺-丙烯酸甲酯共聚物的阻垢特性研究[J]. 叶天旭,刘延卫,李孟,李鸿. 应用化工. 2011(12)
[9]含聚乙二醇长侧链的无磷阻垢剂合成与阻磷酸钙性能[J]. 王世娟,符嫦娥,杨维本. 精细化工. 2011(12)
[10]近期国内AMPS聚合物研究进展[J]. 王中华. 精细与专用化学品. 2011(08)
博士论文
[1]基于AMPS的可聚合离子液体及其交联共聚物凝胶的合成与药物缓释作用研究[D]. 翁婷婷.广东工业大学 2013
硕士论文
[1]胡萝卜提取物、聚天冬氨酸/6-氨基-1-萘酚-3-磺酸接枝共聚物的制备及其水处理性能研究[D]. 赵琳琳.河南大学 2012
[2]新型多羧基磺酸共聚物阻垢剂的合成与性能研究[D]. 魏晓飞.山东大学 2012
[3]含磺酸基的聚羧酸阻垢分散剂的合成与性能研究[D]. 邢卫国.山东大学 2011
[4]结垢机理及阻垢性能测试研究[D]. 刘剑钊.东北石油大学 2011
[5]一种新的阻垢剂评定方法[D]. 张怡.同济大学 2008
[6]阻垢剂性能及机理研究[D]. 何爱江.四川大学 2006
本文编号：3020309
【文章来源】：西安工程大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
反渗透原理示意图
针对循环冷却排污水水质的特点，按照污染物种类将膜污染分为有机污染、无机污染和生物污染三种[13]。有机污染为吸附溶解性有机物造成的膜污染，主要包括油、生物大分子如 BSA、天然有机物（NOM）、腐殖酸和多糖等[14-15]。无机污染指在膜表面通过盐沉积或微溶盐结晶和生长而形成的结垢污染，包括无机结垢盐和胶体如氢氧化物胶体、二氧化硅、硅酸铝矿物和铁氧化物[16-17]，生物污染则指膜表面微生物的沉积和生长而形成强粘附性的生物膜，主要包括各类微生物以及藻类[18-19]。反渗透膜的污染情况如图 1-2 所示。本文对反渗透膜抗污染药剂的开发和研究主要集中在减轻无机物污染方面，在原水的预处理和优化运行条件等方面寻找减少结垢的对策。常见的无机物污染物有碳酸钙，硫酸钙，硫酸钡，硫酸镁，铁，锰，铝的金属氧化物等。由于敞开式循环冷却水系统在运行的过程中主要采取的是蒸发散热的原理，通过提高循环水浓缩的倍数而实现连续生产，水中水垢离子的数量在这一过程中也产生激增迹象。钙离子是膜处理进水中最常见、含量最高的多价阳离子种类，随着 Ca2+浓度的增加，膜污染速率的增加，膜污染的可逆性降低[20]。
西安工程大学硕士学位论文 CaCO3的吸附性，且具有良好的抗温、抗盐能力。含有酯基、磺酸基团等官能团时，可以防止产生聚羧酸盐基具有较强的阻垢效果，易在高硬度或羧基的含量过高的属阳离子或羧基自身产生凝胶沉淀，对聚合物的阻垢效果中引入酯键，提高了羧酸基的抵抗能力。当分子的支链中含色阻垢剂，对磷酸钙的阻垢显著，有利于生物反应的进行出高效阻垢剂，需要多种单体进行多元共聚。综合以上单文选择衣康酸、甲基丙烯酸羟乙酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙材料为共聚单体，制备适用于反渗透系统的三元共聚MPS，引入了羟基、酯基、酰胺基、磺酸等多种官能团。IA)的结构式如图 3-1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]MA/AA/AMPS共聚物的合成、结构表征及阻碳酸钙垢机理研究[J]. 郭亮,金莉,杨剑,李东旭,折利军,郭蒲,朱科. 西安石油大学学报(自然科学版). 2014(03)
[2]国内工业水处理行业的观察与展望[J]. 闫岩,卜凡龙. 山东化工. 2014(05)
[3]浅谈我国近年来阻垢剂的研究现状[J]. 任宗礼. 科技资讯. 2013(23)
[4]基于区块化的供水管网全系统多级水平衡管理[J]. 舒诗湖,郑小明,赵明,赵洪宾. 中国给水排水. 2013(12)
[5]绿色缓蚀阻垢剂的研究及应用进展[J]. 胡百顺,郭学辉,王康,马俊,白李,余海棠. 工业水处理. 2013(05)
[6]MA/AA/AM/AMPS四元共聚物的合成及其对硫酸钙和碳酸钙的阻垢性能[J]. 牟静,李小瑞,费贵强,王海花,税小军,杨杉杉. 功能材料. 2013(02)
[7]工业循环冷却水系统阻垢剂研究进展[J]. 童伟芳. 能源环境保护. 2012(05)
[8]新型马来酸酐-丙烯酰胺-丙烯酸甲酯共聚物的阻垢特性研究[J]. 叶天旭,刘延卫,李孟,李鸿. 应用化工. 2011(12)
[9]含聚乙二醇长侧链的无磷阻垢剂合成与阻磷酸钙性能[J]. 王世娟,符嫦娥,杨维本. 精细化工. 2011(12)
[10]近期国内AMPS聚合物研究进展[J]. 王中华. 精细与专用化学品. 2011(08)
博士论文
[1]基于AMPS的可聚合离子液体及其交联共聚物凝胶的合成与药物缓释作用研究[D]. 翁婷婷.广东工业大学 2013
硕士论文
[1]胡萝卜提取物、聚天冬氨酸/6-氨基-1-萘酚-3-磺酸接枝共聚物的制备及其水处理性能研究[D]. 赵琳琳.河南大学 2012
[2]新型多羧基磺酸共聚物阻垢剂的合成与性能研究[D]. 魏晓飞.山东大学 2012
[3]含磺酸基的聚羧酸阻垢分散剂的合成与性能研究[D]. 邢卫国.山东大学 2011
[4]结垢机理及阻垢性能测试研究[D]. 刘剑钊.东北石油大学 2011
[5]一种新的阻垢剂评定方法[D]. 张怡.同济大学 2008
[6]阻垢剂性能及机理研究[D]. 何爱江.四川大学 2006
本文编号：3020309
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