甲基丙烯酸磺酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺共聚物性能评价

才世引2010年第31卷第3期甲基丙烯酸磺酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺共聚物性能评价李孟,晏艳霞(武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉430070)摘要:以甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺为单体,在水中以过硫酸铵为引发剂,异丙醇为链转移基的条件下合成共聚物,探讨了共聚物用量、pH、温度、Ca2浓度对共聚物阻垢率的影响。结果表明,在实验室条件下,共聚物具有良好的阻垢性能关键词:甲基两烯磺酸钠;丙烯酸;丙烯酰胺;共聚物;阻垢率Sodium Methacrylate, Acrylic Acid, Acrylamide CopolymerPerformance EvaluationLI Meng, YAN Yan-xiachool of Civil Engineering Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, ChinaAbstract: In this paper, sodium methacrylate, acrylic acid, acrylamide synthesized copolymer by using persulfate ammonium as initiator and 2-propanal as chain-transfer in water. The effects of dosage of the copolymer, concentration of Ca2+, PHof solution, inhibiting temperature on the inhibition rate were discussed. The results showed that the copolymer has good in-hibition efficiency in laboratory conditionsKey words: sodium methacrylate; acrylic acid; acrylamide; copolymer; inhibition rate共聚物阻垢剂是20世纪80年代发展起来的一和异丙醇放入三口烧瓶中。再称取一定量的甲基丙类新型无公害水处理药剂(,它含有磺酸基或羟基烯磺酸钠和过硫酸铵于烧杯中,用10mL蒸馏水溶等起作用的亲水基团,从而提高对碳酸钙、磷酸钙的解,转移至滴液漏斗。把三口烧瓶放在磁力搅拌器分散能力。垢是物质从溶液中沉淀或结晶出来所的平台上,把磁力搅拌器的探头伸人三口烧瓶的致,过饱和是结垢的推动力,在不同条件下,某物质个口中控制反应的温度,把装有试剂的滴液漏斗放在溶液中若是过饱和就有结垢的可能,在水溶液中,人另外的口上,第3个口用于放冷凝管。按照此步HCO3、CO32-、CO2和CaCO3等的化学平衡收到骤安好装置后,通入自来水,打开磁力搅拌加热器进破坏,就会发生结垢或垢溶解2行加热,当三口烧瓶中的温度升到一定的温度后,打本文以甲基丙烯磺酸钠(SMAS),丙烯酸开滴液漏斗的开关,使滴液漏斗中的液体流入的速(A),丙烯酰胺(AM)为单体,在水相中合成了度保持在30min,待体系反应到一定时间后,停止SMAS-AA-AM共聚物,此共聚物中含有-SO3H,加热。待反应体系冷却后,取出测定性能。COOH,-CONH2具有强分散性的基团。该文对共聚物进行性能测试共聚物性能评价中国煤化工1共聚物的制备CN MHGaCL2和 NaHco3称取一定量的丙烯酰胺放入三口烧瓶中,加入(KH2PO4),配制水溶液中Ca2浓度为200mg,20mL蒸馏水使其溶解,再量取一定体积的丙烯酸把装有150mL配制水的锥形瓶放入恒温水浴锅7才世引010年第31卷第3期中,控制恒温水浴锅的温度为80°C,分别向锥形瓶23温度对阻垢率的影响中加入不同量的阻垢剂,待反应10h后,测定阻垢其他条件不变,改变水浴的温度,测定阻垢率,率。结果见图1。结果见图3。◆碳酸钙·磷酸钙碳酸钙■磷酸钙阻垢剂用最/ml图3温度对阻垢率的影响图1阻垢剂用量对阻垢效果的影响从图3中可以看出,碳酸钙对温度的影响比较由图1可以看出,当条件一定时,增加阻垢剂用敏感,而磷酸钙对温度不是很敏感。但是在温度超量,阻垢率也随着增加,当增加到3mL时,阻垢率的增加变小,此时阻垢剂就具有良好的阻垢效果过90°C时,阻垢率都有下降。因为Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2,温度越高,越易分解,导致当用量从5mL增加到6mL时,阻垢剂阻碳酸钙阻生成CaCO3的速度增加,所以阻垢剂的阻垢率下垢率由97.6%降到92.1%,阻磷酸钙阻垢率由84.8%降到81.2%。这说明阻垢剂用量具有低剂降。由于Ca(HPO4)2和Ca(H2PO4)2的稳定性比Ca(HCO3)2的好,所以导致它对温度的敏感度不是量效应,它并不是按鳌合反应的化学计量来反应的。很高,但是在高温下它也会分解,所以阻垢效果也会同时也说明阻垢剂的高剂量效应,即用量增加反而下降。同时,高温时部分阻垢剂也开始分解从而影影响阻垢效果。响了阻垢效果。这说明,阻垢剂在高温的时候不宜22pH对阻垢率的影响使用。其他条件不变,改变反应体系的pH值,测定阻2.4ca2浓度对阻垢率的影响垢率。结果见图2。其他条件不变,改变Ca2+浓度,测定阻垢率见◆碳酸钙·磷酸钙酸Ca浓度/(mgL)图2pH对阻垢率的影响从图2中可以看出,阻垢剂对pH的变化很敏图4C2对阻垢率的影响感。pH值为5~85是阻垢剂阻碳酸钙垢的最佳范从图4中可看出,在Ca2+浓度为100mg时围当增大溶液的pH时,阻垢率下降。而阻磷酸钙阻垢剂阻碳酸钙垢率可达到10%,阻磷酸钙垢率垢时pH为85是转折点再增大pH,阻垢效果也可达到90%。阻垢剂的阻垢性能随ca2浓度的提会降低。以碳酸钙为例说明高而下降特别是阻确酸钙垢时,当Ca2+浓度达到在水溶液中CO32和HCO3存在如下平衡:500mg1时,阻垢率只有578%。这说明阻垢率HO3=CO23+H',当pH增大时,反应向左,对C2·的容忍度不是很高,主要是在水溶液中存在使得生成CO2的速度增加,必然导致大量的如下反应C1(HCO1),CaC0+HO+C2,当CO2生成,从而使得阻垢剂效果降低。低pH值中国煤化工加,导致阻垢剂的时,阻垢剂的效率也不高,主要是因为制得的阻垢剂速度CNMHG剂不适合高钙水系是显弱酸性的,低pH影响了阻垢剂的解离从而影统响了阻垢效果。衬世习2010年第31卷第3期3结论a采用单因素方法分析甲基丙烯磺酸钠、丙烯参考文献酸、丙烯酰胺为单体合成共聚物的最佳条件是引发[1]李凡修辛焰,陈武.共聚物类阻垢剂的研制进展剂用量为单体总质量的2%,反应温度为85C,反[J].工业水处理,2000,20(3):710应时间4h。[2]罗跃,刘清云,郑力军马来酸酐丙烯酸含磷共聚物b实验室条件下合成的阻垢剂在用量为3mL阻垢剂的合成与性能评价[J]石油天然气学报,2008,pH为5~85,温度为60°C左右,低Ca2条件下具30(1):124126有良好的阻垢性能。收稿日期:2010-0422c阻垢剂的阻垢性能对温度和Ca2+浓度的影作者简介:李孟(1972-),教授响变化幅度较小,对pH最敏感,当p值为10的时Emal1my216.m候,阻碳酸钙的阻垢率由原来的95.3%降到(上接第6页)[6 Hasan A. Phase Change Material Energy Storage SystemWax-impregnated Wallboard Concept [C]//.S.Department of Energy: Thermal Energy Storage Research143-154.[7] Farid MM, Kim Y, Kanzawa A. Thermal Performance [12] Meng Z, Mario A M, Jennifer B K. Development of aof Heat Storage Module Using PCMs with DifferenThermally Enhanced Frame Wall with Phase Change MaMelting Temperatures-experimental[J]. Trans ASME,Jterials for On-peak Air-conditioning Demand ReductionSolar Energy Eng, 1990, 112: 125 31and Energy Savings in Residential Buildings [ CJ//nt J[8]涂逢祥.建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社,Energy Res WI, USA: Greenheck Fan Corporation,2002Schofield, 2005: 23-89[9] Hawes D W, Feldman D Absorption of Phase Change [13] Peippo K, Kauranen P, Lund PD. A MulticomponentMaterials in Concrete[J]. Solar Energy Materials and SoPCM Wall Optimized for Passive Solar Heating[J].Enlar Cells,1992,27(2):91-10ergy Build,1991,17:25927[10] Inaba H, P Tu. Evaluation of Thermo-physical Characteristics on Shape2 stabilized Parafin as a Solid-liquid收稿日期:2010-03-13Phase Change Material[. Heat and Mass Transfe,作者简介:王磊(1972),工程师1997,32:307-312.E-mail:wangzichina@foxmail.com[11] KedI R J, Studies T K. Activities in Support of the中国煤化工CNMHG