聚天及其复配物对硫酸钙的阻垢性能

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聚天冬氨酸及其复配物对硫酸钙的阻垢性能
韶晖， 冷一欣
（ 江苏石油化工学院化工系， 江苏 常州! "#$$#% ）
! ! ［ 摘要］以 ! & 天冬氨酸为原料， 热聚合成聚天冬氨酸酐， 水解得到聚天冬氨酸的钠盐。采用凝胶色谱法 （ ’()） 测定了聚天冬氨酸的相对分子质量。研究了聚天冬氨酸及其复配物的阻 )*+,- 垢性能。实验表明： 聚天冬 氨酸在投加质量浓度为 - ./ 0 1 时， 阻垢率达到 2$3 ， 优于常用的阻垢剂聚马来酸和聚丙烯酸。聚天冬氨酸与三聚 磷酸钠的复配物在投加质量浓度为 4 ./ 0 1 时， 阻垢率达到 2$3 ， 与柠檬酸三钠的复配物的阻垢率达到 553 。聚天 冬氨酸及其复配物均具有一定的耐温性能， 且聚天冬氨酸优于其复配物。 ! ! ［ 关键词］聚天冬氨酸； 复配物； 硫酸钙； 阻垢性能 ! ! ［ 中图分类号］67$54 8 9 -! ［ 文献标识码］:! ［ 文章编号］#$$4 & 5"2; （ "$$< ） $= & $$<$ & $<
图 +" 复配物的阻垢性能 " " 由图 + 可以看出， 在总质量浓度为 ’ >H A ; 时， 聚天冬氨酸与三聚磷酸钠和柠檬酸三钠的复配物没 有最佳配比， 均随着聚天冬氨酸用量的增加而增加。 在考虑成本价格、 阻垢性能后， 确定配比为 + & ! 。 另外， 在用量相同时， 聚天冬氨酸与三聚磷酸钠的复 配物比与柠檬酸三钠的复配物的阻垢效果要好。 +# +# +" 复配物的用量对阻垢性能的影响 " " 不同用量的复配物对硫酸钙阻垢性能的影响见 图 1。
JB/.CDLI ［ Z］ 9 ]( =$- 4$# ， #22%
［ 参考文献］
［#］ 汤鸿霄9 用水废水化学基础 ［ W］ 9 北京：中国建筑工业出版社， #2=29 =-$ & =45 ［" ］ 李凤生9 超细粉体技术 ［ W］ 9 北京：国防工业出版社，"$$$9 " & <， #"5 X #<$ ［<］ 朱萍，施利毅，张仲燕， 等9 利用钛白副产物绿矾制备纳米 ! & YC,,@ 的研究 ［ Z］ 9 环境科学学报， "$$$ ， "$ （<） ： <5" & <5［-］ 樊耀亭9 用钛白副产硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料 ［ Z］ 9 涂料 工 业， #22" ， （%） ： "4 & "= ［4 ］ 邵建华，丁先跃9 钛白副产硫酸亚铁生产氧化铁黄的研究 ［ Z］ 9 化学世界， #22" ， （%） ： "=2 & "5"
万方数据 — <$ —
工业水处理 +**1 $ *< ， +1 （<） " " " " " " " " " " 韶晖， 等： 聚天冬氨酸及其复配物对硫酸钙的阻垢性能 """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" !" 实验部分 !# !" 原料、 主要试剂及仪器 常州市 " " ! $ 天冬氨酸为工业级 （ 纯度 %%&# ’( ， 曙光 化 工 厂） ； 聚马来酸为工业级 （质量分数为 )*( ， 常州市江海化工厂） ； 聚丙烯酸为工业级 （质 量分数为 +’( ， 武进市广益化学材料厂） ； ,-./0’!’ 高压液相色谱仪； +**! 型温度控制仪等。 !# +" 聚天冬氨酸的制备 " " 以 ! $ 天冬氨酸为原料， 加入适量的催化剂， 在 一定的温度下， 热聚合制得聚天冬氨酸， 在碱性条件 下 （ 氢氧化钠溶液） 水解得到聚天冬氨酸的钠盐。 !# 1" 聚天冬氨酸相对分子质量的测定 " " 用凝胶色谱法 （ 234 ） 分析测得聚天冬氨酸的重 均相对 分 子 质 量 （ "5 ） 。凝 胶 柱 为 678 293,:; <# & = 1** ， 流动相为 *# *’ >?@ A ;B-+ 7C) ， 流速为 *# ’ >; A >DE， 以相对分子质量 （ "5 ） 为 ) ’** 的聚丙烯酸 为标样。测得聚天冬氨酸的 " 5 为 ) <** ， 聚马来酸 和聚丙烯酸的 " 5 分别为! *** 和) 1** 。 !# )" 阻垢性能的测定 " " 阻 硫 酸 钙 垢 性 能 测 定 的 实 验 条 件： 4- （ 以 为 G &** >H A ;， 7C) （ 以 B-+ 7C) 计） 为 4-7C) 计） < !** >H A ;， 在 <* I 水浴中， 恒温 G J。 " " 水 样 分 析— — —硫 酸 盐 的 测 定， 氯化钡重量 法
［=］ [GKB\C (9 (KCJ*K*LB?D *DN AIC ?Q >B/>GH LK*DIJ*KCDL， HCGG?R BK?D ?FBNC JB/.CDLI ［ Z］ 9 ]( =$- -22 ， #22% ［5 ］ [GKB\C (9 (KCJ*K*LB?D *DN AIC ?Q >B/>GH LK*DIJ*KCDL，>C*L KCIBIL*DL， HCGG?R BK?D ?FBNC JB/.CDLI ［ Z］ 9 ]( =$- 4$$ ， #22% ［2］ 李为群，刘健9 高分子絮凝剂开发应用新动向 ［ Z］ 9 环境污染与 防治， #22= ， #2 （<） ： <" & << ［作者简介］黄稳水 （ #2=2 —! ） ， "$$# 级湖南大学在读硕士研究生。 ]S.*BG： ^P_RCDI>AB‘ #%<9 M?.。 ［ 收稿日期］"$$" & #$ & $5
万方数据
试验研究. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 工业水处理 /""3 5 "$ ， /3 （$） """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 水系统中， 聚天冬氨酸也具有较好的阻垢性能。而 三聚磷酸钠、 柠檬酸三钠的复配物在 !" # 和 $" # ， 投加质量浓度为 % &’ ( ) 时阻垢率达到 *"+ 左右， 而到 ," # 时阻垢率只有 -"+ 。可见， 这种复配物 较纯聚天冬氨酸适应高温度的性能要差。 的性能优于常用的阻垢剂聚马来酸和聚丙烯酸。因 此， 可以说聚天冬氨酸是一种良好的阻垢剂。 . . （/） 聚天冬氨酸与其复配物没有最佳配比。聚 天冬氨酸与三聚磷酸钠复配物的阻垢性能好于和柠 檬酸三钠的复配物， 且随着药剂用量的增加， 阻垢率 呈上升趋势。 . . （3） 复配物的阻垢效果均随着温度、 时间的增 大而降低。聚天冬氨酸耐高温的性能比其复配物 强。
。目前， 国内外正研制的聚
〔 "〕
天冬氨酸 （ (V+( ） 是一种具有可生物降解、 无毒、 不 破坏生态环境等特点的 “ 绿色阻垢剂” 。聚天冬
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ［%］ [GKB\C (9 (KCJ*K*LB?D *DN AIC ?Q >B/>GH LK*DIJ*KCDL，KCN BK?D ?FBNC 性作用也比以固态形式添加时的要大。
〔 #〕 〔 "〕 氨酸用 于 阻 )*),< ， :*+,- ， )*+,- 垢 效 果 很 好 。
但其价格较一般水处理剂略高。因此， 采用三聚源自文库 酸钠、 柠檬酸三钠分别与聚天冬氨酸复配， 得到一种 性能好且价廉的水处理剂， 以提高聚天冬氨酸及复 配物的性能价格比。笔者对聚天冬氨酸及复配物的 阻垢性能进行了研究。
〔 1〕 +$ +F
+# +" 聚天冬氨酸复配物对阻硫酸钙垢性能的影响 " " 由于聚天冬氨酸的合成是以 ! $ 天冬氨酸为原 料制得， 成本较高， 因此采用柠檬酸三钠、 三聚磷酸 钠分别与聚天冬氨酸复配， 测定其阻垢性能。 +# +# !" 最佳配比的筛选 " " 为了确定最佳配比， 在控制聚天冬氨酸复配物 总质量浓度为 ’ >H A ; 的条件下， 筛选最佳配方。其 与柠檬酸三钠和三聚磷酸钠复配物的阻垢性能见图 +。
ZAG9 ， "$$< 年 = 月 工业水处理 "$$< ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第 "< 卷第 = 期 UDNAILKB*G a*LCK 6KC*L.CDL b?G9 "< c?9 = """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
。
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" " 阻垢剂对硫酸钙阻垢率的计算见下式：
阻垢率 K
式中： #— — —加阻垢剂的硫酸钡沉淀的质量， >H； #* — — —没加阻垢剂硫酸钡沉淀的质量， >H； #! — — —硫酸钡沉淀的质量， >H。 +" 结果与讨论 +# !" 聚天冬氨酸与其他药剂阻垢效果的比较 " " 聚天冬氨酸与聚马来酸、 聚丙烯酸阻垢性能的 比较见图 ! 。 图 1" 不同用量的复配物对硫酸钙阻垢性能的影响 " " 图 1 说明， 复配物与聚天冬氨酸一样， 也能发挥 出优异的阻垢效果， 这对实际应用来说， 无疑可节省 药剂用量， 降低生产成本。 +# 1" 温度对阻垢率的影响 " " 温度对聚天冬氨酸， 及其与三聚磷酸钠、 柠檬酸 三钠复配物的阻垢性能的影响见图 ) L 图 G 。 " " 从图 ) 、 图 ’、 图 G 可以看出， 药剂的阻垢率均随 图 !" 聚天冬氨酸与其他药剂阻垢效果的比较 " " 由图 ! 看出， 聚天冬氨酸对硫酸钙具有优良的 阻垢性能， 是较好的阻垢剂之一。 着温度的增加而逐渐减小。聚天冬氨酸的阻垢率随 温度变化不大， 在 &* I ， 投加质量浓度为 ’ >H A ; 的 条件下， 阻垢率也能达到 %*( 以上。这说明在高温 — 1! —