论文部分内容阅读
在工业循环冷却水系统和油田管道中普遍存在较为严重的结垢问题,直接导致了产率下降和能量损耗。而阻垢剂的应用是抑制垢形成的最佳方法。本论文主要研究了四种阻垢剂的合成,分别是二乙烯三胺接枝丙烯酸-丙烯酸甲酯聚合物、马来酸酐-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物、盐酸羟胺接枝丙烯酸-丙烯酸甲酯聚合物和对壳聚糖的酰胺化改性。通过红外(IR)、热重(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)、元素分析等手段对合成产物进行了表征,并利用扫描电镜(SEM)、静态图片等实验方法对加入阻垢剂前后的垢进行了分析,通过实验考察不同因素对阻垢剂性能的影响。主要工作可概括如下:以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过聚合反应合成丙烯酸-丙烯酸甲酯聚合物(P-AAMA),聚合物P-AAMA与二乙烯三胺发生迈克尔加成反应合成了二乙烯三胺接枝聚丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物(P-AAMA-DETA),并对产物进行了表征,测定了其阻硫酸钙性能,当P-AAMA-DETA的浓度为1 mg/L时,阻垢率达到了94.27%;且在不同温度和钙离子浓度下也对其阻硫酸钙性能进行了测定,实验结果表明,在温度范围60-80℃时,最佳阻垢率随温度增加而有所降低,但阻垢率均达到80%以上;当钙离子浓度增加,达到最佳阻垢率所需要阻垢剂的含量也相应增加。采用一步合成法以马来酸酐(MA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料在过二硫酸钾作引发剂的条件下合成聚马来酸酐-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(PMA-PAMPS)。当PMA-PAMPS浓度为3 mg/L时最佳阻垢率为92.09%,并对不同温度、同等浓度下的阻硫酸钙效率进行了比较,在50-60℃时温度升高阻垢率增加,而当温度在60-80℃时温度升高阻垢率下降。在以聚丙烯酸-丙烯酸甲酯(P-AAMA)为中间产物的基础上,引入了羟肟酸基团,利用盐酸羟胺合成了羟肟酸类聚合物阻垢剂盐酸羟胺接枝聚丙烯酸-丙烯酸甲酯(P-AAMA-HOH),对其进行了表征,并对羟肟酸进行了定性检测。实验表明阻垢剂具有良好阻垢效果,在60℃条件下当阻垢剂加入量为5 mg/L时阻垢率达96.52%,并分别测定了50-80℃时阻垢剂添加量为5 mg/L时的阻垢率。以天然高分子聚合物壳聚糖(CTS)为原料进行改性,利用氯乙酸合成羧甲基壳聚糖(CMCTS),CMCTS与二乙烯三胺以N-羟基丁二酰亚胺(NHS)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)为活化剂合成阻垢剂二乙烯三胺接枝羧甲基壳聚糖(c-CMCTS-DETA),并分别对CMCTS和c-CMCTS-DETA进行了表征,对比两者溶解度,进行了阻垢性能的测定。结果表明当CMCTS加入量为5 mg/L时阻垢率为94.8%;当c-CMCTS-DETA加入量为3 mg/L时阻垢率为98%。