纖維素改性多功能緩蝕阻垢劑的研制

李應龍

摘 要：以羧甲基纖維素為基材，選取丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、馬來酸酐（MA）為原料，采用氧化還原體系的過硫酸銨-尿素作引發劑，通過水溶液聚合的方法，制得含有酸酐基團和磺酸基團的羧甲基纖維素接枝聚合物（CMC-g-AM-MA-AMPS）。

關鍵詞：羧甲基纖維素；接枝共聚；緩蝕劑；阻垢劑

前言

節約工業用水最有效的途徑是冷卻水循環，冷卻水循環后，補水量將大幅度降低，但循環之后，因水中鹽類和懸浮物濃縮，水質程度不同地被污染，從而導致循環水結垢，腐蝕和生物污垢等問題。因此，在循環水處理中，則需加入緩蝕劑、阻垢劑、分散劑等水處理化學品。目前，國內外工業冷卻水處理多采用無機磷/有機膦化合物配方。由于水體中氮磷含量高易造成水體富營養化，國內外都出現對內湖、沿海（赤潮）的危害。因此，出現了世界范圍的禁限磷趨勢，基于這一點，開發以天然高分子為基材，無毒，無公害，可生物降解，價位相對低廉，資源豐富，對環境友好的多功能緩蝕阻垢劑是時勢所趨，勢在必行的。

1 實驗

1.1 原料

羧甲基纖維素、丙烯酰胺、馬來酸酐，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，過硫酸銨，尿素。

1.2 分析測試

接枝效率是乙烯基單體接枝在羧甲基纖維素上的質量占乙烯基單體投料量的百分比。緩蝕性能的測定按《GB/T 18175-2000 水處理劑緩蝕性能的測定 旋轉掛片法》測定樣品的緩蝕性能。

1.3 步驟

將試片用濾紙把防銹油脂擦拭干凈，然后分別在丙酮和無水乙醇中用脫脂棉擦洗（每10片試片用不少于50ml上述試劑），置于干凈濾紙上，用濾紙吸干，置于干燥器中4h以上，稱量（精確到0.0002g），保存于干燥器中，待用。按試驗要求，配制好水處理劑儲備溶液。儲備溶液濃度一般為運轉濃度的10倍左右。儲備溶液應在當天或前一天配制。按試驗要求，準備好試驗用水。試驗用水可為現場水、按需要配制的水或推薦的標準配制水。在試杯中加入水處理劑儲備溶液，精確到0.002ml，在2000ml試杯中加試驗用水到一定體積（溶液總體積按規定計算），混勻，即為試液。在試杯外壁與液面同一水平處劃刻線。將試杯置于恒溫水浴中，向各試杯中連續通入空氣。待試液達到指定溫度時，掛入試驗用試片，啟動電動機，使試片按一定旋轉速度轉動，并開始計時。試杯不加蓋，令試液自然蒸發，每隔1h-2h補加蒸餾水一次，使液面保持在刻線處。當運轉時間達到指定值時，停止試片轉動，取出試片并進行外觀觀察并記錄。將試片用毛刷刷洗干凈，然后在酸洗溶液中浸泡3min-5min，取出，迅速用自來水沖洗后，立即浸入氫氧化鈉溶液中約30s，取出，用蒸餾水沖洗，用撼紙擦拭并吸于，在無水乙醇中浸泡約3min，于干凈濾紙上，用濾紙吸干，置于干燥器中4h以上，稱量（精確到0.0002g）。同時做試片的酸洗空白試驗。

2 結果與討論

2.1 反應溫度對聚合物的影響

反應溫度對聚合物（CMC-g-AM-MA-AMPS）接枝率及接枝效率的影響，如表1所示。

實驗結果表明，羧甲基纖維素接枝聚合物（CMC-g-AM-MA-AMPS）的最佳反應溫度為70℃。

2.2 引發劑用量對聚合物的影響

引發劑用量對聚合物（CMC-g-AM-MA-AMPS）接枝率和接枝效率的影響，如表2所示。

實驗結果表明，羧甲基纖維素接枝聚合物（CMC-g-AM-MA-AMPS）的最佳引發劑用量為0.2%。

2.3 反應時間對聚合物的影響

反應時間對聚合物（CMC-g-AM-MA-AMPS）接枝率和接枝效率的影響，如表3所示。

實驗結果表明，羧甲基纖維素接枝聚合物（CMC-g-AM-MA-AMPS）的最佳反應時間為4小時。

2.4 原料配比對聚合物的影響

原料配比對聚合物（CMC-g-AM-MA-AMPS）接枝率和接枝效率的影響，如表4所示。

實驗結果表明，羧甲基纖維素接枝聚合物（CMC-g-AM-MA-AMPS）的最佳原料配比為CMC/其它（質量比）=2：8。

3 結束語

通過實驗，確定了最佳工藝條件：引發劑用量為0.2%，反應溫度為70℃，反應時間為4小時，原料配比為CMC/其它（質量比）=2：8。