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      1. 山東鑫泰水處理技術(shù)股份有限公司

        Top-Quality Manufacturer In Water Treatment Industry

        水處理行業(yè)優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)商

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        低相對(duì)生子質(zhì)量HPMA在熱法海水淡化過(guò)程中的阻垢性能評(píng)價(jià)

        2013/11/25

          低相對(duì)生子質(zhì)量HPMA在熱法海水淡化過(guò)程中的阻垢性能評(píng)價(jià)

          韓旭 王曉玲  呂慶春 趙河立 申戰(zhàn)輝  李健生  王連軍

          1、國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所,天津3001922、南京理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系,江蘇 南京 210094

           摘要:以國(guó)標(biāo)法和銅管沉積法研究了合成低相對(duì)分子質(zhì)量水解聚馬來(lái)酸酐(HPMA)的阻垢性能,以凝膠滲透色譜證實(shí)了產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量為625,以掃描電鏡(SEM)X(XRD)技術(shù)垢樣微觀形貌和晶相組成進(jìn)行了分析.實(shí)驗(yàn)表明:HPMA在小劑量使用時(shí)鈣溶限效應(yīng)的同時(shí),還能改變垢樣的性狀,使垢樣不易在熱管表面生長(zhǎng)附著.SEMXRD結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了合成的HPMA能夠影響碳酸鈣的結(jié)晶過(guò)程,形成亞態(tài)的球霰石晶型,使垢樣軟化、在水中呈絮凝狀,不易在設(shè)備表面沉積粘附。

          關(guān)鍵詞:水解聚馬來(lái)酸酐 阻垢劑  銅管沉積法  沉積抑制率

          以多級(jí)閃蒸、低溫多效和壓汽蒸餾為主的熱法海水淡化工藝在世界范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛,其換熱器表面成垢問(wèn)題是影響海水淡化效率的關(guān)鍵因素,因而實(shí)際運(yùn)行中大多采用阻垢技術(shù)來(lái)解決成垢問(wèn)題。

          隨著阻垢劑研究的不斷進(jìn)步,曾廣泛應(yīng)用于熱法海水淡化工藝的膦系配方阻垢劑逐漸出現(xiàn)了與環(huán)境的應(yīng)用性問(wèn)題,隨后出現(xiàn)了眾多性能優(yōu)異的低膦、無(wú)膦阻垢劑,如聚天氡氨酸、聚環(huán)氧琥珀酸、水解聚馬來(lái)酸酐(HPMA),這些羧酸類綠色環(huán)保型阻垢劑也逐漸成為當(dāng)今研究熱點(diǎn)。HPMA是一種典型多元羧酸類阻垢劑,具有熱穩(wěn)定性高、無(wú)毒害作用、阻垢性能好等特點(diǎn),在循環(huán)水冷卻、鍋爐和油田灌注領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用 。有文獻(xiàn)報(bào)道,摩爾質(zhì)量在400~2000g/mol范圍內(nèi)低相對(duì)分子質(zhì)量HPMA能夠使垢樣軟化、阻垢性能較好,但熱法海水淡化中的應(yīng)用報(bào)道較少,對(duì)使用垢樣形貌、粒度和晶相的影響研究更是鮮見(jiàn)報(bào)道。

          國(guó)內(nèi)評(píng)價(jià)藥劑的阻垢性能大多僅采用靜態(tài)阻垢劑,試驗(yàn)條件不同,阻垢率也相差很大,針對(duì)熱法海水淡化需要設(shè)定其特定條件。為此,筆者合成了低相對(duì)分子質(zhì)量HPMA,采用銅管沉積法模擬熱海水淡化過(guò)程,結(jié)合國(guó)標(biāo)法評(píng)價(jià)了該阻垢劑的阻垢性能,采用SEMXRD技術(shù)研究了HPMA對(duì)垢樣形貌和晶相的影響,分析了期對(duì)碳酸鈣結(jié)晶過(guò)程的影響。

          1、實(shí)驗(yàn)

          1.1 主要試劑 

          馬來(lái)酸酐、過(guò)氧化苯甲酰、鄰苯二甲酸二甲酯,分析純,成都科龍化工廠;甲苯,分析純,上海凌峰化學(xué)試劑有限公司;甲乙酮,分析純,南京化學(xué)試劑有限公司。

          1.2合成方法
               稱取適量馬來(lái)酸酐置于多口瓶中,加入一定量甲苯升溫溶解;稱取一定量過(guò)氧化苯甲酰,用適量鄰苯二甲酸二甲酯調(diào)成糊狀后溶于甲苯,然后加入到多口燒瓶中升溫至溫度,恒溫反應(yīng)5h,得到棕褐色溫沉淀聚馬來(lái)酸酐(PMA)。反應(yīng)完成后去除上層溶劑,加入適量甲乙酮溶解,然后將溶于甲乙酮的PMA在攪拌下倒入甲苯溶解中,沉淀PMA,抽濾。真空室溫干燥得到PMA粉末,稱取一定量的PMA于燒杯 中,加入適量蒸餾水,在一定溫度下恒溫?cái)嚢柚频?/FONT>HPMA。

          1.3分析方法
             采用凝膠滲透色譜(美國(guó)安捷侖公司AGILENT1100)分析產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量;采用掃描電子顯微鏡(日本電子株式會(huì)社公司JEOLJSM-6380LV型)對(duì)國(guó)標(biāo)法和銅管沉積法得到的垢樣進(jìn)行微觀形貌觀察;采用X射錢衍射儀(德國(guó)BRUKER公司8D-ADVANCE型)對(duì)垢樣的晶相組成進(jìn)行分析,CuK,掃描范圍20-80.

          1.4 阻垢性能評(píng)價(jià)

          1.4.1 國(guó)標(biāo)法

          參考GB/T 16632-2008 水處理阻垢性能的測(cè)定,采用碳酸鈣沉積法對(duì)HPMA阻垢性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

          1.4.2 銅管沉積法

             熱法海水淡化的工況條件與國(guó)標(biāo)法中實(shí)驗(yàn)條件相差很大,筆者嘗試在濃縮海水的條件下進(jìn)行銅管沉積試驗(yàn),研究接近熱法海水淡化的工況條件下的阻垢性能,具體操作如下:

            按美國(guó)海水標(biāo)準(zhǔn)配制兩倍模擬海水,其中HCO的離子嘗試按5倍量標(biāo)準(zhǔn)配制。試驗(yàn)用銅管型號(hào)為HA-77-2,壁厚0.75mm。直徑19mm。試驗(yàn)前將長(zhǎng)度為20mm的銅管用去離子水沖洗干凈并室溫晾干。取已配制好的海水150ml150ml三角瓶中,加入一定量阻垢劑配制成一定質(zhì)量常量的溶液,將預(yù)處理好的銅管稱重,然后平放于三角瓶低部。用插有0.4m左右長(zhǎng)玻璃管的橡膠塞將三角瓶塞緊,置于90度恒溫水浴中5h,然后取出銅管室溫涼干稱重,同時(shí)做空白試驗(yàn)。用沉積抵制率來(lái)表示阻垢劑的阻垢性能.

          結(jié)果與討論

          2.1 產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量分布

             HPMA的相對(duì)分子質(zhì)量分布。PMA的相對(duì)分子質(zhì)量分布在240-1700之間,主要分布在240-900,最可幾分布集中中430左右。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,平均相對(duì)分子質(zhì)量是526.按照一分子的馬來(lái)酸酐水解后增加一分子的水計(jì)算,HPMA的平均相對(duì)分子質(zhì)量為625.

          2.2國(guó)標(biāo)法性能評(píng)介、垢樣形貌及晶相分析

             采用國(guó)標(biāo)法對(duì)HPMA阻垢性能進(jìn)行了評(píng)價(jià),結(jié)果顯示當(dāng)阻垢劑用量在2-6mg/l時(shí),阻垢率增加明顯,而在6-15mg/l時(shí),阻垢劑變化不顯著,基本維持在70%-75%。說(shuō)明HPMA具有小劑量效應(yīng),即在很小用量下也能有比較高的鈣溶限。

           

          文章來(lái)源:百度文庫(kù)

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