聚羧酸减水剂常温制备工艺及性能研究

2018年05

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聚羧酸减水剂常温制备工艺及性能研究

张小虎王剑锋（中交二公局东萌工程有限公司，陕西西安710065）

摘要：随着社会经济的发展，建筑行业的发展较快，建筑

工程项目在施工建设中，应用绿色环保技术，对于提升项目建设效益，促进经济可持续发展具有重要作用。隧道工程、桥梁工程、大坝工程、公路工程以及高层建筑在施工中，需要适用大量的建筑材料，其中混凝土材料的使用量大，水泥配置比影响其性能，在水泥混凝土中使用水泥分散剂，即聚羧酸减水剂，对于混凝土的搅拌和性能优化作用明显。聚羧酸减水剂性能高，在建筑工程领域应用广泛，适用于水泥混凝土的搅拌，并且具有不易燃易爆和绿色环保的特征，工程实用性强。聚羧酸减水剂常温制备工艺简单、操作方便，生产成本和能耗也低，本篇文章在此基础上，主要对聚羧酸减水剂常温制备工艺及性能方面进行研究和分析。

关键词：聚羧酸减水剂；常温制备；合成工艺；材料性能建筑工程项目在施工建设中，对于工程材料方面要严格把好关，不同类型的建筑项目施工需要使用大量的水泥混凝土，在混凝土材料中适当添加减水剂，对于混凝土材料性能优化和

施工质量控制等具有良好效果[1]

。聚羧酸减水剂的分子结构中含有羧酸，是一种接枝共聚物，聚羧酸减水剂的支链结构特征较为明显，一般是聚氧乙烯形成的“接枝状”支链或者是“梳状”支链，这种组成形式比较有利于提高分子功能基团的表面活性。现代建筑业发展中，无论是高速公路、机场还是桥梁、房屋等的建设，水泥混凝土材料的拌制对于聚羧酸减水剂需求量较大，市场上的聚羧酸减水剂通常有两种类型，一种是酯类聚羧酸减水剂，是先酯化后共聚合成的减水剂材料，制备工艺较为复杂，操作难度也大，而另一种则是醚类聚羧酸减水剂，一步合成、工艺简单，因而市场份额较大。关于聚羧酸减水剂常温制备工艺及性能方面的内容，均需要结合实践情况，展开研究与探讨。

1聚羧酸减水剂常温制备工艺的实验研究

（1）工艺分析

聚羧酸减水剂是一种新型的混凝土外加剂，在水泥混凝土材料中的掺量低，但是减水率高，使用环保，因而工程效益显著，聚羧酸减水剂在自由度设计方面，能够对其进行改性，具有多种功能，改性产品包括保坍剂和早强减水剂等[2]。对聚羧酸减水剂的常温制备工艺进行分析，能够对其技术环节进行适当的改进，一般聚羧酸减水剂合成温度在60℃~80℃之间，聚羧酸减水剂常温制备过程中的升温和调温会对生产周期造成影响，能耗和成本均会增加，在这种情况下，将聚羧酸减水剂合成用原材料和反应单体等，放置在常温的储罐中通过滴加搅拌使其充分反应，不需要再对其进行加温，直接保温6小时，然后得到成品，其分散性能高。（2）合成材料

聚羧酸减水剂在常温制备的过程中，由于聚合反应的温度明显降低，反应速率也会同步降低，同一反应时间内，聚羧酸减水剂产物聚合度低，产品性能受影响，对此，要对聚羧酸减水剂制备材料进行分析。聚羧酸减水剂合成的实验材料包括甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、抗坏血酸、氢氧化钠和过硫酸铵等。其中

工业级的甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为2400，合成聚羧酸减水剂，是将一定量的去离子水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚加入到容量为500ml 的烧瓶中，调制氢氧化钠的ph 值在7.0左右，氢氧化钠质量分数为40%。获得试样后，调制去离子水固含量40%，整个工艺流程不需要进行加热处理，控制聚合体系的温度在25℃[3]。（3）性能测试

对聚羧酸减水剂的常温制备工艺进行研究，能够及时发现减水剂合成中的技术问题，改进合成方案，控制产品的生产能耗以及制备成本等[4]。在实验分析中，对聚羧酸减水剂常温制备的性能进行测试，水泥净浆流动度要根据《混凝土外加剂匀质性实验方法》标准，测定聚羧酸减水剂合成样品初始的净浆流动度是否固掺量0.13%、水灰比0.29。对于聚羧酸减水剂水泥净浆流动度较大的，还要对其1h 保坍效果、扩展度和初始坍落度进行测定，其中细骨料为河沙，细度模数1.1，粗骨料为碎石，连续级配为5~10mm 和10~20mm ，粉煤灰样品固含量配成8%，应用红外光谱测定聚羧酸减水剂中含有的官能团。

2聚羧酸减水剂性能分析

（1）合成温度对聚羧酸减水剂性能的影响

在对聚羧酸减水剂合成工艺进行研究分析中发现，聚羧酸减水剂常温制备的水泥净浆流动度受聚羧酸减水剂合成温度的影响[5]。根据合成实验，在其他因素不变的情况下，聚羧酸减水剂合成温度升高，水泥净浆流动度也在明显的增加，聚羧酸减水剂对于水泥混凝土的颗粒分散能力增强。但是在聚羧酸减水剂合成温度较低的情况下，引发剂引发率显著降低，总反应速率也受到影响明显降低，同时降低了聚羧酸减水剂聚合物聚合度，聚羧酸减水剂分散性降低。根据实验分析发现，聚羧酸减水剂的合成温度在20~40℃时聚合物分散能力无明显变化，温度在40~60℃时水泥净浆流动度增加，且引发剂引发效果最佳是在60℃，其引发作用受温度降低影响，水泥净浆流动度减弱。（2）引发剂用量对聚羧酸减水剂性能的影响聚羧酸减水剂常温制备的实验分析中发现，引发剂用量不同，水泥净浆流动度受到的影响也不同。在20℃对聚羧酸减水剂制备氧化剂的用量进行调整，在40℃对聚羧酸减水剂制备还原剂的用量进行调整，但是氧化剂和还原剂的摩尔比一致，不改变其他的合成条件，对制备的聚羧酸减水剂试样进行水泥净浆流动度测试。增加引发剂用量，水泥净浆流动度也随之增加，20℃以下的聚羧酸减水剂，PC5初始水泥净浆流动度值达到最大，其中PC1、PC2的水泥净浆流动度增长速度快，一小时内损失小，PC4、PC5水泥净浆流动度在经过一小时后出现流化现象。聚羧酸减水剂在40℃以下条件下的合成，PC5水泥净浆流

动度初始值达到最大[6]

。（3）合成比对聚羧酸减水剂性能的影响聚羧酸减水剂常温制备中，合成配比条件不变，合成温度升高，水泥净浆流动度加快，且聚羧酸减水剂的水泥颗粒分散性增强，温度降低后，引发剂速率降低，聚羧酸减水剂聚合物聚

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合度降低，其分散性也受到影响[7]。聚羧酸减水剂常温制备，合成比对于聚羧酸减水剂性能影响明显，在工艺操作中，要注意聚羧酸减水剂在高温条件下，保坍性不足，并且对于合成温度具有较高的敏感性。在不同季节进行聚羧酸减水剂制备和施工，水泥混凝土材料的保坍性差异较大，且功能性的聚羧酸减水剂产品较少，难以满足长距离的混凝土泵送以及高负荷施工，在聚羧酸减水剂制备中，要对合成比进行有效控制，严格把关聚羧酸减水剂性能。

3结语

减水剂在混凝土材料中的应用较为普遍，这主要是因为不

同类型的工程项目在施工建设中的质量要求不同，添加适当的减水剂到混凝土材料中，能够调和水泥混凝土的性能，优化其施工效果，提高项目质量。现代建筑业发展中，聚羧酸减水剂的单体合成技术发展较快，新技术和新材料的应用，促使聚羧酸减水剂常温制备工艺得到进步，在这种情况下，生产厂家不断研究降低聚羧酸减水剂合成成本的方法，对此，要重点从聚羧酸减水剂常温制备工艺流程、技术方法、材料内容和质量要求等方面入手。多元共聚的方法在聚羧酸减水剂常温制备中的应用效果突出，在聚羧酸减水剂分子结构中引入聚氧乙烯基、羧基等，功能性官能团增加，保证了醚类聚羧酸减水剂具有较好的减水率、分散性以及保坍性等，且这种合成方法不需要对聚羧酸减水剂进行加热处理，生产能耗明显降低，节约成本和节能减排效用突出，符合建筑发展的绿色发展要求。

参考文献：

[1]孙申美,徐海军,邵强.β-环糊精侧链对聚羧酸减水剂抑制蒙脱土的影响[J].化工学报,2017,68(05):2204-2210.

[2]王智,考友哲,王林龙,胡倩文,贾兴文.单矿物黏土对聚羧酸减水剂分散性的影响与机理[J].建筑材料学报,2015,18(05):879-887.

[3]王浩.常温制备聚羧酸减水剂工艺及性能研究[A].中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会.中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会第十四次会员代表大会--“科隆杯”混凝土外加

剂论文集（上册）[C].中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会:,2014:8.

[4]王智,江楠,王应,万煜,贾兴文.硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附量及吸附动力学的影响[J].硅酸盐学报,2012,40(11):1586-1591.

[5]李顺,余其俊,韦江雄.聚羧酸减水剂的分子结构对水泥水化过程的影响[J].硅酸盐学报,2012,40(04):613-619.

[6]段国荣.一种高保坍性聚羧酸高效减水剂的常温制备[A].中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品分会混凝土外加剂专业委员会、中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会.混凝土外加剂生产技术和应用新进展学术交流会议论文集[C].中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品分会混凝土外加剂专业委员会、中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会:,2012:4.

[7]李有光,李苑,万煜,邓成,王智,钱觉时.泥对掺聚羧酸减水剂的水泥浆体分散性的影响[J].重庆大学学报,2012,35(01):86-92.

作者简介：张小虎（1983-）,性别：男；民族：汉；籍贯：陕西渭南；学历：本科；职称：中级工程师；研究方向：混凝土及外加剂性能。

王剑锋(1980-),性别：男；民族：汉；籍贯：陕西宝鸡；学历：本科；职称：中级工程师；研究方向：混凝土及外加剂性能。

石油化工企业含油污水处理和回用水处理工艺

设计浅析

赵军平

（河北省科学院能源研究所，河北石家庄050081）

摘要：工业污水的排放量正随着工业化的迅速发展同步增长，这也是污水处理工作引起人们重视的主要原因。本文对石油化工产业的含油污水的特征以及危害进行分析，主要分析含油污水以及回用水的处理工艺，以期提高含油污水以及回用水处理水平。

关键词:石油化工企业；含油污水；回用水；处理工艺随着石油化工企业规模的扩大，石油化工企业的污水排放量以及处理难度也逐渐加大，需要提高对废水的处理以及回收的重视度，做好废水处理工作。

1含油污水主要污染物

1.1硫化物

含油污水的硫化物主要产生自二次加工装置如催化裂化、催化裂解、加氢裂解以及焦化过程中塔顶油水分离器、液态烃水洗等装置的排水过程。硫元素是组成生命物质的重要元素之一，能通过硫键将蛋白质连接起来，也是有机蛋白质和氨基酸的重要组成成分。但是硫化物含量过高的污水对生物具有毒害作用。标准上要求进入生化系统的硫成分的质量浓度在20mg /L 以内就可以，但是石油废水复杂的水质以及回收石化废水的目的要求石化废水中硫化物的含量要比标准更低，硫化物会抑制生化池中细菌的生长，从而降低生化池生物除碳脱氮的能力。

1.2有机污染物和氨氮

有机污染物和氨氮主要产生自催化裂化、延迟焦化、加氢裂化等工艺装置的排水过程。有机污染物破坏生态环境的方式是在进入水体后，有机污染物的分解过程中大量消耗溶解氧；作为植物的营养元素之一，大量的氨氮进入天然水体会导致湖泊衰老为沼泽或者干地，还会导致水体富营养化，因此对氨氮的处理是石油化工企业工业废水处理的主要对象之一。1.3石油类

含油污水中，油主要产生自炼油设备的凝缩水、油气冷凝水、由泵轴封、油品油气水洗水以及油罐等设备的洗涤水、化验室排水等[1]。由于石油类物质是生物难降解物质，石油类污染能影响生物呼吸、降低生物生长速度，除此之外，还会降低BOD 5、COD Cr 的去除率，恶化出水水质，影响到回用装置的正常运行。1.4溶解盐

电脱盐装置的排水以及循环水场的排污水是含油污水中溶解盐的主要来源。生物的活性会随着污水中盐度的高低而产生变化，盐度越高的污水会降低脱氢酶的活性，减慢微生物的新陈代谢活动，降低微生物活性，微生物对有机物的去除效果会随着盐度的波动而受到影响，过高的盐度会降低出水效果。

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