环保型循环冷却水处理剂的合成

Posted 2023-01-13 乌头

篇首语：莫问天涯路几重，轻衫侧帽且从容。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了环保型循环冷却水处理剂的合成相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

张彦河张利辉田彩莉郭茹辉杨维之刘振法(河北省能源研究所，石家庄050081)
1引言
为了减少水处理剂对环境的影响，人们开始着眼于绿色水处理的研究开发，一些有关无磷非氮和可生物降解的水处理剂研究结果相继报导[1，2]，这些研究推动了循环冷却水处理技术的发展。
乌头酸又称丙烯三羧酸，是乌头菌在一定条件下的代谢产物。乌头酸可以在微生物作用下进一步降解并最终转化成二氧化碳。本实验是关于以柠檬酸为原料合成乌头酸一丙烯酸水处理剂的方法及反应条件的研究结果。
2实验部分
2.1主要仪器及原料
仪器：电热套搅拌器恒温水浴锅四口反应瓶恒温摇床；
原料：柠檬酸硫酸丙烯酸异丙醇过硫酸铵均为分析纯。
2.2鸟头酸.丙烯酸共聚物的合成
在装有温度计及搅拌器的四口反应瓶中加入规定剂量的柠檬酸及硫酸，加热、熔化、搅拌、控温，在130～140cI=下反应1.5h，产物即是乌头酸，分离提纯后备用。
在装有温度计、滴液漏斗及回流冷凝器的反应瓶中，加入合成的乌头酸、一定量的异丙醇及水，控制温度，同时滴加过硫酸铵水溶液及少量的丙烯酸。滴加完毕，继续搅拌反应2h即可得乌头酸.丙烯酸共聚物。产品外观为黄色粘稠状液体，有效物质含量30%。
2.3静态阻垢率的测定
阻碳酸钙垢性能测定试验条件为：河北省科技攻关计划项目Ca2250m/L，HCO；250mg/L，(均以CaCO计)，浓缩倍数1.5，水浴温度80cI=。
2.4生物降解性能的测定
在锥形瓶中加入含有乌头酸一丙烯酸共聚物的营养液900mL，接种物0.5mL，将瓶盖好，放人204-1cI=的摇床上振荡，在试验的第1、10、15、20、25、30d分别测定样品的COD值。接种物的制备方法是将100g菜园土悬浮于1000IIlI蒸馏水中，搅拌后沉淀30min，用粗滤纸过滤，弃去最初200mL滤液，其余备用。样品的降解率按下式计算：

从表1结果可知，随着聚合温度的上升，合成产物的阻垢率明显提高。由于在反应体系中含有异丙醇，当温度超过100oC时开始回流，温度不能再提高。适当提高反应温度，有利于提高共聚物的阻垢率。
3.2异丙醇用量对阻垢率的影响
异丙醇用量对阻垢率的影响见表2。

异丙醇作为聚合反应的链转移剂，对产物的阻垢率起着很大的影响，异丙醇用量越大，产物阻垢率越高。但异丙醇用量超过10%时，链转移达到平衡，产物阻垢率提高已不再明显，相反过量的使用链转移剂，产物浑浊和其它药剂的复配能力降低。
3.3过硫酸铵对阻垢率的影响
引发剂过硫酸铵用量对阻垢率的影响见表3。

过硫酸铵作为引发剂对聚合反应起着催化作用。由表3可知，过硫酸铵质量分数5%时，既是反应适宜的量。
3.4丙烯酸用量对阻垢率的影响
丙烯酸用量对阻垢率的影响见表4。

丙烯酸属石化产品，生物降解特别困难，为了提高产物的生物降解性，应尽量减少丙烯酸的质量分数。由于丙烯酸是活性较高的单体，它能与乌头酸共聚，增加共聚链接能力，提高阻垢率，所以丙烯酸用量又不能太少。由表4可知，丙烯酸质量分数达10%时，即能满足两方面的要求。
3.5可生物降解性的测定
按照2.4的试验方法，测定了乌头酸.丙烯酸水处理剂在微生物作用下的降解性能，结果见表5。

由表5可知，乌头酸.丙烯酸共聚物具有可生物降解性，随着时间的增加，降解率提高，30d生物降解率达到60.3%。
4结论
以柠檬酸为原料，在硫酸作用下分子内脱水转化为乌头酸，然后和少量丙烯酸共聚，异丙醇作为共聚反应的链转移剂，可以制得乌头酸.丙烯酸的共聚物。异丙醇作为此聚合反应的链转移剂，对产物的阻垢性能起着很大的作用。异丙醇的最佳使用量是反应物总量的10%。乌头酸.丙烯酸共聚物具有优良可生物降解性，30d的生物降解率达到60.3%，因此共聚物是一种环保型的循环冷却水处理剂。