衣康酸共聚物合成工藝的優化及其阻垢性能研究

高 鶴蔣雙雙毛連山

工業冷卻水在長時間循環使用過程中,由于蒸發和濃縮通常會伴有結垢現象[1],其中最為常見的就是碳酸鈣垢和硫酸鈣垢[2,3]。 這些難溶性的無機鹽垢在換熱設備和管道內壁沉積后[4],會大大降低換熱效率,增加能源消耗[5],甚至堵塞管道,影響正常生產[6]。 為降低無機鹽水垢帶來的危害,保證生產設備的正常運行,添加適當的水處理劑是較為流行且可靠的方法[7,8]。

隨著環保要求的不斷提高,水處理劑不斷朝著綠色、多功能的方向研究和發展[9]。 目前,水處理劑的研究主要以聚環氧琥珀酸類[10]、聚天冬胺酸類[11]及羧酸-聚醚類[12]為主。 衣康酸(IA)是1 種可以通過生物發酵獲得的單體,具有成本低,可生物降解等優點,其結構中的雙鍵化學性質活潑,易與烯丙氧基羥丙基磺酸鈉(AHPS)和烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)單體發生共聚,將磺酸基、羥基和醚基等官能團引入聚合物分子結構中,增強聚合物與Ca2+的螯合作用,提高Ca2+的溶解性;同時,還可以提高聚合物的負電分散性能。

在近年阻垢劑的合成研究中,通過中心復合設計建立數學模型討論反應條件與阻垢劑性能之間關系的研究較少。 相較于正交實驗,中心復合設計的三維曲線及等高線對結果的反映更為直觀,且根據實驗結果得到的擬合方程具有優異的預測性。 因此,選擇采用中心復合設計法,以靜態阻垢實驗IA-AHPS-APEG對碳酸鈣的阻垢率作為評價指標,通過全因子設計、軸點設計及零水平中心點重復實驗,擬合響應曲面模型,建立非線性數學模型描繪效應面,對IA-AHPSAPEG 的合成工藝條件進行了優化。……