荧光型聚天冬氨酸的制备及其阻垢性能研究

发布时间：2017-10-20 23:22

  本文关键词：荧光型聚天冬氨酸的制备及其阻垢性能研究

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【摘要】：改革开放后,工业用水量随着经济的飞速发展呈现快速增长的趋势。对工业冷却水进行循环利用,提高工业用水的重复利用率,节约有限的水资源,是我国保持水资源可持续发展的重要组成部分。循环冷却水系统存在硬度大、碱度高的特点,所以加热过程中会有垢的生成。结垢会导致一系列的问题,如减少冷却水系统的传热效率和阻塞管道等。在循环冷却水体系中加入阻垢剂是解决实际应用过程中结垢的主要技术手段。绿色环保理念的提出,使具有无毒、阻垢效率高、易生物降解等特点的聚天冬氨酸型阻垢剂在学术界和工业界受到越来越多的关注。阻垢剂在实际应用过程中,都需要投加到一定的浓度才能够对无机难溶物起到抑制作用。浓度过低,阻垢效果不理想;浓度过高,对晶垢的阻率也不会随之而提高,甚至阻垢率可能下降,从而造成药剂的浪费。如何在生产实际中控制阻垢剂的水体浓度是一个急需解决的问题。本研究旨在用荧光分子对聚天冬氨酸的中间体进行开环改性,提高阻垢性能的同时,使其具有荧光性能来满足在线监测的需要,大大提高了实际应用价值。具体内容如下:1.聚琥珀酰亚胺(PSI中间体)和聚天冬氨酸化合物的制备。以马来酸酐和尿素为原料,摩尔比为1:1.2,添加定量的催化剂(42SOHV:43POHV=1:1),缩聚50min,合成中间体。后对产物纯化、碱性开环得到其对应氨基酸——天冬氨酸聚合物。利用红外、核磁共振仪对所得产物进行结构分析,确定了目标产物的合成。2.含萘环聚天冬氨酸的制备及性能评价。以上述合成的中间体PSI和α-萘胺为原料合成了含萘环的荧光型阻垢剂。荧光分析确认了该荧光物质在激发波长为366nm、发射波长为422nm时,荧光强度与常规添加浓度(6~14mg/L)存在正比的线性关系。当其添加量为14mg/L时,对CaCO_3垢阻率为86%,同时阻垢剂对Ca SO_4阻率为81%。3.吲哚型聚天冬氨酸(PASP-Try-SEA)的制备及性能评价。在弱碱性条件下,利用色氨酸和牛磺酸同时对PSI开环接枝,得到含有磺酸基和吲哚基的荧光型聚天冬氨酸。结果显示,PASP-Try-SEA的水溶液浓度与其光致发光强度存在正比线性关系,同时静态阻垢法测试得到,在60℃条件下,添加量为9mg/L时,阻CaCO_3垢率达78%;添加量在20mg/L时,对Ca SO_4垢阻率高达97%。通过扫描电镜观察在该阻垢剂添加前后的CaCO_3和Ca SO_4晶垢的形貌变化,发现晶格变扭曲、结构呈现疏松状。
【关键词】：荧光型聚天冬氨酸 1-萘胺 色氨酸 阻垢性能
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ085.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-30
• 1.1 循环冷却水简介10-11
• 1.2 阻垢剂11-16
• 1.2.1 天然类阻垢剂11-13
• 1.2.2 磷系聚合物阻垢剂13
• 1.2.3 共聚物阻垢剂13-15
• 1.2.4 绿色新型阻垢剂15-16
• 1.2.5 其他新型绿色阻垢剂16
• 1.3 聚天冬氨酸阻垢剂的化学改性16-20
• 1.3.1 开环改性引入羟基18
• 1.3.2 开环改性引入磺酸基18-19
• 1.3.3 开环改性引入膦酰基19
• 1.3.4 同时引入多种阻垢基团19
• 1.3.5 开环改性引入各种氨基酸19
• 1.3.6 开环改性引入含氮类物质19-20
• 1.4 阻垢机理20-21
• 1.4.1 阻垢剂的功能基团20
• 1.4.2 功能基团的作用机理20-21
• 1.5 荧光示踪型水处理剂21-23
• 1.5.1 荧光机理21-22
• 1.5.2 荧光型水处理剂的应用22-23
• 1.6 课题的提出23-25
• 1.6.1 聚琥珀酰亚胺的合成24
• 1.6.2 荧光型聚天冬氨酸阻垢剂的合成24
• 1.6.3 荧光及阻垢性能评测24-25
• 参考文献25-30
• 第二章 PSI和PASP的合成及表征30-37
• 2.1 实验部分30-32
• 2.1.1 实验试剂及主要仪器30-31
• 2.1.2 PSI及PASP的合成31-32
• 2.2 样品表征32-35
• 2.2.1 PSI的红外、核磁分析32-34
• 2.2.2 PASP的红外及热分析34-35
• 2.3 本章小结35-36
• 参考文献36-37
• 第三章 含萘环聚天冬氨酸的制备及其阻垢性能研究37-49
• 3.1 实验部分37-39
• 3.1.1 实验试剂和主要仪器37-38
• 3.1.2 FPASP的合成38-39
• 3.2 样品表征39-41
• 3.2.1 红外分析39-40
• 3.2.2 ~1H NMR分析40-41
• 3.3 性能测试41-43
• 3.3.1 荧光性能测试41
• 3.3.2 阻CaCO_3和CaSO_4垢的性能测试41-42
• 3.3.3 阻Ca_3(PO_4)_2垢的性能测试42-43
• 3.4 结果与讨论43-47
• 3.4.1 不同浓度下的FPASP水溶液的荧光性能分析43-44
• 3.4.2 不同浓度下阻CaCO_3垢性能测试44-45
• 3.4.3 不同浓度下阻CaSO_4垢性能测试45-46
• 3.4.4 不同浓度下阻Ca_3(PO_4)_2垢性能测试46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 参考文献48-49
• 第四章 吲哚型聚天冬氨酸的制备及其阻垢性能研究49-60
• 4.1 实验部分50-51
• 4.1.1 实验试剂和主要仪器50-51
• 4.1.2 PASP-SEA-Try的合成51
• 4.2 PASP-SEA-Try的结构鉴定51-53
• 4.2.1 红外分析51-52
• 4.2.2 紫外分析52-53
• 4.2.3 ~1H NMR分析53
• 4.3 结果与讨论53-58
• 4.3.1 PASP-SEA-Try与PASP的热稳定性比较53-54
• 4.3.2 不同浓度下的FPASP水溶液的荧光分析54-55
• 4.3.3 不同浓度下阻CaCO_3垢性能测试55-56
• 4.3.4 不同浓度下阻CaSO_4垢性能测试56-57
• 4.3.5 不同浓度下阻Ca_3(PO_4)_2垢性能测试57
• 4.3.6 添加该阻垢剂前后，，CaCO_3和CaSO_4晶体电镜扫描照片对比57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 参考文献59-60
• 第五章 总结60-61
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文61-62
• 致谢62-63

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