丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-乙烯磺酸钠共聚物及其复西己物的阻垢、缓蚀性能.pdf

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丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-乙烯磺酸钠
共聚物及其复配物的阻垢、缓蚀性能
王展,薛娟琴,于丽花,任洁,唐长斌
(西安建筑科技大学治金工程学院,映西西安710055
[摘要]为了简化已有阻垢缓饿剂的制造エ艺,降低生产成本,以水为溶剂,过硫酸盐为引发剂,用乙烯碳酸钠
(SVS)、两烯酸羟丙酯(HPA)和丙烯酸(AA)合成了兼具阻垢分散特性和缓蚀性能的AA-HPA-SVS共聚物,按国
家标准对其阻垢和缓蚀性能进行了研究。结果表明:AA-HPA-SVS三元共聚物对中性介质中CaCO3和Ca3(PO4)2
的阻垢效果良好,对Fe2O2的分散性能较好;AA-HPA-SVS共聚物对碳钢具有一定的缓蚀作用,与Na2MoO4复配后
缓蚀性能显著提高,20mg/LAA-HPA-SVS三元共聚物和150mg/LNa2MoOA组成的复配缓蚀剂对CaCO3的阻垢率
可达95%,对碳钢缓蚀率达85%,同时不影响原三元共聚物对Fe2O3的分散性能。AA-HPA-SVS三元共聚物应用
面广,阻垢和缓蚀综合性能好。
关键词]AA-HPA-SVS共聚物;阻垢分散;缓蚀;复配
[中图分类号]TG174.42
文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2011)01-0022-04
0的言
和丙烯酸羟丙酯(HPA)(含羟基)、丙烯酸(AA)(含羧
工业循环冷却水系统中的腐蚀和结垢造成设备效基),以过硫酸铵为引发剂,合成了AA-HPA-SVS三元
能降低,能源浪费和运行成本上升,用阻圻缓蚀剂防止
共聚物,考察了该共聚物对碳酸钙和磷酸钙的阻垢性
冷却水系统腐蚀和结垢,是公认的有效途径之一1-3能及对氧化铁的分散性能,研究了其与钼酸钠复配后
为了有效防止工业循环冷却水水质复杂多变和高浓缩在中性介质中对碳钢的缓蚀效果,以期为共聚物阻垢
倍数运行引发的高硬度、多垢危害以及全面提高其缨蚀剂的研究提供参考,以获得应用面宽、阻垢和缓蚀
蚀性能,运用多元聚合技术将含多种官能团的单体鍵综合性能好的循环冷却水处理剂
合到聚合物分子中,赋予阻垢剂较优异的综合性能,同
式验
时通过复配技术使环境容合性好的缓蚀组分效果得
发挥,有助于获得高效的阻垢缓蚀性能,这是一条可行1.1共聚物的合成和表征
而经济的技术手段。
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计和滴液漏斗的
以往的研究表明,磺酸基为强酸性基团,能提高聚250mL四口烧瓶中,放入100mL水和2.6gSVS,加热
合物抗阳离子沉淀的能力,稳定锌盐,抑制磷酸盐形成至80℃,同时滴加4.4gAA(混有占单体质量12.5%
以及对氧化铁有良好的分散能力*)。羧酸基属弱酸的异内醇溶液)和2.68HPA(混有占单体质量25%的
性基团,对碳酸盐垢的抑制作用很强(?。羟基作为亲过硫酸铵溶液),在0.5h内滴加完毕,保温反应2h,降
水基团对抑制磷酸盐垢有一定功效。目前,常用作至室温出料,所得浅黄色透明液即为共聚物水溶液。
磺酸基的单体多为2?丙烯酰胺基-2-甲基丙礦酸HPA和SVS为エ业级,AA,异丙醇和过硫酸铵等均为
(AMPS),但其制备工艺复杂,价格昂贵。木工作选取化学纯试剂。采用 VECTTOR-22型傅立叶变换红外光
研究较少、成本低廉的乙烯磺酸钠(SVS)(含磺酸基)谱仪,溴化钾压片法测定聚合物的红外光谱,借助官能
团的特征峰,表征聚合物的生成。
[收稿日期]2010-05-28
基金项目]西安建筑科技大学青年基金项目(QNO816)
共聚物垢性能测定
依照GB/"T16632-2008水处理剂阻垢性能的测
通信作者]薛娟琴,教授,博士,电话:029-8220115,定一一碳酸钙沉积法,测定三元共聚物对CaCOっ的阻
E-mail:xuejg0305@sohu.com
lateran/ prolect
圻率,测试条件:温度80℃,时间10b,p(Ca+)=250中的0一H伸缩振动吸收峰;1719.78cm1为羧基中
mg/L,p(HCO3)=250mg/L,采用EDTA配位滴定法C=0的伸缩振动吸收峰;1639.32cm'为酯基中C=0
测定Ca2'浓度。
的伸缩振动吸收峰;1300.80cm'为-CH2的面内弯曲
三元共聚物对磷酸钙垢的阻垢性能测试参照GB振动吸收峰;1401.17cm'和1195.91cm'为磺酸盐
11893-89水质总磷的测定一一钼酸铵分光光度法进离子R-SO2-0中不对称与对称伸缩振动吸收峰
行,测试条件:温度80℃,时间10h,p(Ca)=250591.80cm为S-0的伸缩振动吸收峰。以上特征峰
mg/L,p(PO)=5mg/工L。采用钼酸铵分光光度法测表明AA,HPA,SVS在引发剂存在下聚合形成了分子中
定PO浓度。
含有羟基(-OH)、羧基(-COOH)及磺酸基(-S03H)
分散氧化铁性能评定間:温度50℃,时间5
的AA-HPA-SVS三元共聚物
p(Ca2t)=150mg/L(以CaCO3计),p(Fe21)=10
mg/L,pH=9.0(以四硼酸钠0.5gL调节),采用721
型分光光度计(波长420mm,3cm比色皿)测定透光率
来评定。
称,959
1.3共聚物缓蚀性能表征
依据CB/T18175-2000水处理剂缓蚀性能测
4000320024001600~8000
定一一旋转挂片法,测定共聚物及复配物的缓蚀效果。
图1AA-HPA-SVS三元共聚物的红外谐
挂片材料为A3钢,尺寸为50mx25mmx2m,表
面经240,500,800,1200号水砂纸打磨至镜面,用去离2.2:元共聚物的刚阻垢分散性能
子水和丙酮清洗于净,用冷风吹于置于于燥器中备用。
图2为三元共聚物用量对CaCO。,Ca3(PO24)2阻垢
标准溶液的配制:称取7.35 g Caci2·2H120,4.93
性能和Fe2O3分散性能的影响。可见,随着共聚物用
MgSO,?7H20,6.588NaCI溶于约7L水中,完全溶量的增加,其阻垢性能不断増强,当用量超过20mg/L
解、混匀;另称取1.68 8 NAHCO3溶于约1L水中,完全后共聚物的阻垢率变化趋于平缓,此时对CaCO2的阻
溶解、混匀,将配制的后一种溶液转移至上述7L溶液垢率达95%以上,对Cea(PO,)2的阻垢率也达到93%
中,用水稀释到10.0L,混匀。试验温度保持在(45±
以上。这表明三元共聚物存在明显的非化学剂量效
1)℃,时间为72h。
应,具有较强的螯合Ca2'能力和國值效应;共聚物中羧
借助 Parstat23型电化学工作站测定共聚物及复酸基增强了对CaCO的抑制作用,而-SO,H和-OH
配物溶液的极化曲线和交流阻抗谱,采用三电极体系,对Ca(PO,)2垢抑制特性优异,表现出良好的阻垢效
以PR片为辅助电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极
果;随着三元共聚物用量的增加,透光率迅速下降,在
冷却水管道典型材料A3钢为研究电极(面积为1.020mg/L以上开始趋于缓和,表明随共聚物用量的增
cm2)。测试过程中,保持电解池温度为(30ょ1)℃,电加,共聚物分散Fe2O的能力増强,这可能归因于有效
解液与旋转挂片法中相同。极化曲线测试电位扫描范抑制Fe203沉积的特性基团磺酸基的强电负性能?。
围为-0.4~0.6V(相对开路电位),扫描速率为1由以上结果可知,三元