环保型多功能水处理剂的研制及应用研究
本文关键词: 多功能水处理剂 CHPEI-AMPS 性能 机理 EIS 出处:《西安建筑科技大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:目前,多功能水处理剂越来越受到人们的广泛关注,同时随着工业经济的发展,开发新型、高效、价格低廉、环境友好的多功能水处理剂至关重要。因此,合成多功能水处理剂对工业循环水的除垢防腐具有重大意义。本论文针对此做了如下的研究:1.以衣康酸(IA)、马来酸酐(MA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,采用微波辐射法合成了IA-MA-AMPS三元共聚物。通过红外对其结构进行了表征;采用静态阻垢法、电化学交流阻抗(EIS)、电导法、极化曲线法和紫外分光法,测定了其阻Ca CO3垢的性能、缓蚀性能和对氧化铁(Fe2O3)的分散性能;通过Ca CO3的扫描电子显微镜(SEM)和X-衍射(XRD)以及Q235A碳钢片的SEM,探讨了其阻垢和缓蚀机理;通过分子动力学(MD)从微观上探讨了阻垢机理。并研究了共聚物在几种废水中的应用效果。结果表明:IA-MA-AMPS具有优异的阻Ca CO3垢的性能和缓蚀性能,当其投加量为50 mg/L时,阻垢率和缓蚀率均可达90%以上;可适用于中低硬度、高水温的水处理系统;其阻垢机理为晶格畸变和螯合分散作用;其缓蚀机理主要为负催化效应;此外,与静态阻垢法和电导法相比,EIS测定阻垢性能的方法更为简便、准确度高、耗时小。2.采用“准一步法”制得可携带多官能团的超支化聚酰胺酯(HBPAE),以此为模板构建HBPAE-AMPS共聚物。通过红外及测定共聚物分子量对其结构进行了表征;静态阻垢法、电导法和EIS等技术表明共聚物的阻垢性能良好,阻垢率可达91.97%;极化曲线和EIS结果表明其缓蚀性能较好,可达80.80%;紫外分光光度法表明其对水中异养菌的抗菌性能优良,可达87.21%。通过对Ca CO3垢样的SEM和XRD图谱的分析,其阻垢机理主要是晶格畸变和分散作用的共同结果;缓蚀机理主要是通过在碳钢表面形成吸附膜来达到缓蚀作用。此外,考察了其在油田模拟废水中的应用情况,结果表明其的阻垢和缓蚀性能较好,分别可达83.76%、75.60%。3.利用MA对超支化聚乙烯亚胺(HPEI)进行羧基化改性,制得羧基化HPEI(CHPEI)。以CHPEI和AMPS为原料,通过微波法合成了CHPEI-AMPS共聚物;以其为载体制备了载银CHPEI-AMPS复合物。通过红外和XRD对合成材料的结构进行了表征;采用紫外分光光度法、静态阻垢法、EIS、极化曲线对两种复合物的性能进行了表征;通过MD模拟研究了CHPEI-AMPS的阻垢机理。研究表明CHPEI-AMPS和载银CHPEI-AMPS均具有优异的阻垢和缓蚀性能,当投加量为50mg/L时,两者阻垢率均在99%,缓蚀率分别为91%和94%;在相同条件下,载银CHPEI-AMPS的杀菌性能更好;采用紫外分光光度法和EIS评价水处理剂的杀菌性能,更为准确、快速、简便;CHPEI-AMPS的阻垢机理主要是通过非键作用和Ca-O离子键合作用使得方解石发生晶格畸变,从而达到除垢的目的。以中央空调冷却水为介质,对两种复合物的实际应用情况作了研究,表明两者在中央空调冷却水中的性能优良,其阻垢率、缓蚀率和杀菌率均可达90%以上。此外,载银CHPEI-AMPS为构建以有机为载体的有机-无机复合多功能水处理剂的研制提供了一定的依据。
[Abstract]:At present, multifunctional water treatment agent is more and more attention, at the same time, with the development of industrial economy, the development of new, high efficiency, low cost, multifunction water treatment agent is environmental friendly. Therefore, the synthesis of multifunctional water treatment agent for industrial circulating water in addition to scale and corrosion is of great significance. This paper aimed at the do the following research: 1. with itaconic acid (IA), maleic anhydride (MA), 2- acrylamido -2- methylpropanesulfonic acid (AMPS) as monomer, three IA-MA-AMPS polymer was synthesized by microwave radiation method. Its chemical structure was characterized by IR; using static method, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), conductance method, polarization curve method and ultraviolet spectrophotometry, the performance of the Ca resistance CO3 scale was determined, and the corrosion inhibition performance of iron oxide (Fe2O3) dispersion; by scanning electron microscopy (SEM) and Ca CO3 X- (XRD) and Q235A diffraction of carbon steel SE M, discusses the scale and corrosion inhibition mechanism; through molecular dynamics (MD) inhibition mechanism was discussed from the microscopic. And to study the application effect of several copolymers in wastewater. The results show that the performance of IA-MA-AMPS Ca CO3 has excellent scale and corrosion resistance performance, when the dosage is 50 mg/L, scale the rate and inhibition rate was up to 90%; can be used in low hardness, high temperature water treatment system; the inhibition mechanism for lattice distortion and chelating effect; the inhibition mechanism is mainly negative catalytic effect; in addition, compared with the static method and conductance method, a EIS method for determination of scale inhibition performance is more convenient, high accuracy and less time-consuming.2. using the "quasi one-step prepared portable multifunctional hyperbranched polyamide ester (HBPAE), used as a template to construct HBPAE-AMPS copolymer. By IR and determination of the molecular weight of the copolymer on the structure were characterized by static; Inhibition method, conductivity method and EIS technique showed that the copolymer had good inhibition properties, inhibition rate of up to 91.97%; the polarization curves and EIS results show that the corrosion inhibition performance, up to 80.80%; UV spectrophotometry showed that the heterotrophic bacteria was the excellent antibacterial properties, up to 87.21%. through the analysis of the SEM and XRD of Ca CO3 the scale, the scale inhibition mechanism mainly is a common result of the lattice distortion and the dispersion effect; inhibition mechanism is mainly through the formation of adsorption film on the surface of carbon steel to corrosion. In addition, the application of simulation in oilfield wastewater, the results showed that the scaleinhibition and corrosion resistance, respectively, up to 83.76% 75.60%.3., MA use of hyperbranched polyethylenimine (HPEI) were carboxylated, prepared carboxylated HPEI (CHPEI). With CHPEI and AMPS as raw materials, CHPEI-AMPS copolymer was synthesized by microwave method; carrier preparation for the The CHPEI-AMPS Ag composites. By IR and XRD structure of the synthetic materials were characterized; UV spectrophotometry, static method, EIS, performance of polarization curves of two kinds of complexes were characterized by MD; simulation study on the inhibition mechanism of CHPEI-AMPS. It is shown that the CHPEI-AMPS and CHPEI-AMPS Ag have excellent performance of scale and corrosion, when the dosage of 50mg/L, the inhibition rate was 99%, the inhibition rates were 91% and 94%; in the same condition, silver CHPEI-AMPS sterilization performance better; UV spectrophotometry and EIS evaluation of water treatment agent with bactericidal properties, more accurate, fast, simple; the scale inhibition mechanism of CHPEI-AMPS is mainly through noncovalent interaction and Ca-O ion bonding makes the calcite lattice distortion occurs, so as to achieve the purpose of cleaning. In cooling water of central air conditioning for the media, the actual two kinds of complexes The application of the research show that the performance of both in the central air conditioning cooling water is good, the inhibition rate, corrosion rate and sterilization rate can reach more than 90%. In addition, CHPEI-AMPS Ag for the construction of the organic carrier of organic - inorganic composite agent development of multifunctional water treatment provides a basis.
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ085.4
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,本文编号:1480656
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