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研究聚羧酸类阻垢剂的阻垢效果

2013-09-25 14:18:26

从聚合反应的角度,介绍了羧酸类聚合物,磺酸类聚合物,含磷水溶性聚合物以及新型绿色聚合物等水处
理阻垢剂的研究进展,并提出了今后发展水处理阻垢剂的一些建议.

水处理阻垢剂从问世发展到现在,药剂配方经历了无机盐类,有机膦酸盐类以及聚合物类等.聚合物类药剂由于它对磷酸钙垢具有独特高效的抑制能力而进入水处理药剂或配方的行列.据目前的研究和应用表明,不但出现了能抑制碳酸钙垢,硫酸钙垢,磷酸钙垢的共聚物,同时也出现了抑制锌垢,铁垢和其它污垢的共聚物.
共聚物类阻垢分散剂
 
羧酸类共聚物
    羧酸类聚合物阻垢剂是由丙烯酸(AA),马来酸或马来酸酐(MA)通过均聚或与其它单体共聚形成的一类水溶性高分子物质,主要有聚丙烯酸及其钠盐(PAA),聚甲基丙烯酸(PMAA),水解马来酸(HPMA),马来酸—丙烯酸共聚物(MA-AA)等.此类阻垢分散剂起作用的是聚合物中的COOH基团,它对Ba2 ,Ca2 ,Mg2 ,Fe3 ,Cu2 等离子具有较强的螯合能力,不仅有分散和凝聚作用,还能在无机结晶过程中干扰晶格的正常排列,从而达到阻垢和防垢的目的.20世纪80年代,国内就有工业品投放市场,并在工业生产中得到广泛应用.目前研究的重点是通过改变单体或引发剂来合成新的共聚物以提高产品的综合性能.
丙烯酸类共聚物
    丙烯酸类共聚物是国内开发最早的共聚物类阻垢剂,以丙烯酸为主要单体,对钙和镁等离子具有较强的螯合能力,其生产成本低,用量少,对环境无污染,不滋养菌藻,一直受到人们的重视.20世纪80年代中期,国内丙烯酸/丙烯酸甲酯共聚物开发成功.此后,有关这方面的研究开发成为20世纪90年代初的热点. 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等为原料,合成了MA/AA/AMPS三元共聚物.试验结果表明,该共聚物不仅具有优异的抑制碳酸钙垢,磷酸钙垢,稳定锌盐和分散氧化铁的性能,而且还具有较好的缓蚀性能,是一种性能优异的水质稳定剂。马来酸酐类共聚物
    马来酸酐类共聚物阻垢剂是以马来酸或水解马来酸酐为主要单体的一类共聚物阻垢分散剂,其结构中羟基数目较丙烯酸类阻垢剂多,因此具有良好的热稳定性和阻碳酸钙,硫酸钙垢性能.何焕杰等[4]以马来酸酐,丙烯酸羟丙酯和异丙烯膦酸为原料合成的膦酰基羧酸三元共聚物MA/HPA/IPPA,其在中高硬度,高碱度,高pH值和高温条件下,不仅具有优异的阻碳酸钙,硫酸钙和磷酸钙等垢的性能,而且具有良好的稳定锌和分散氧化铁的能力,性能优于HEDP,PBTCA,PAA和HPMA.
磺酸类共聚物
    磺酸类共聚物的研发,始于20世纪80年代.由于磺酸类共聚物可有效地防止由于均聚物与水中离子反应产生难溶性聚合物钙凝胶,特别对磷酸钙垢有较好的抑制作用,能有效地分散颗粒物,稳定金属离子和有机膦酸,尤其对铁垢有好的阻
    .由于其分子上同时含有PO(OH)基团和COOH基团,按膦酰基所处的位置可将含磷聚合物分为两类:一类是磷酸亚基聚羧酸,膦酰基聚羧酸或聚膦酰基羧酸(PCA)化合物,其特点是膦酰基处于聚合物中间,这类聚合物主要对抑制碳酸钙垢有效,复配后对抑制碳酸钙,磷酸钙,硫酸钙等垢以及分散黏泥和氧化铁有协同效果;另一类是被称之为膦酰基羧酸聚合物(POCA),其特点是膦酰基在聚合物的一端,在冷却水中它既能阻垢又能缓蚀,有很高的钙容忍度,抗氯离子侵蚀性好.POCA阻碳酸钙垢的效果与PBTCA相当,,在过氧化氢—次磷酸钠构成的氧化还原引发体系下反应,阻垢与缓蚀性能明显优于HEDP和PAA,是一种综合性能优良的多功能环保型水处理剂.以PHP,磺化剂,磷化剂为原料,合成了具有良好阻垢和缓蚀双重功能的低磷聚合物水处理剂PPSA,该聚合物含有羧酸基,酰胺基,磺酸基和膦酰基等基团,反应温度和时间分别以和2.5h为宜,样品为含固质量分数25%~30%,pH值1~5的水溶液.以丙烯酸,AMPS,次磷酸钠为原料,过硫酸铵为引发剂,水为溶剂,.共聚物类阻垢剂作为水处理药剂,具有品种繁多,合成方法较成熟,适用水质范围宽,低毒无公害等优点,是一类极具发展前途的绿色阻垢剂,在我国具有广阔的研究,开发及应用前景.

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