水處理阻垢劑的發(fā)展及展望畢業(yè)論文-在線瀏覽
2025-08-15 15:25本頁(yè)面
【正文】 目 錄第一章 概 述 4 第二章 水處理阻垢劑的發(fā)展現(xiàn)狀及合成方法6 聚羧酸類10 磺酸類共聚物10第三章 阻垢劑的作用機(jī)理15 碳酸鈣的成垢機(jī)理 15 15 阻垢機(jī)理16 螯合增溶作用16 晶格畸變作用16 再生—自解膜假說(shuō)17第四章 影響阻垢劑的主要因素18 阻垢劑濃度對(duì)阻垢效果的影響18 濁度對(duì)阻垢劑阻垢效果的影響20 鐵離子對(duì)阻垢劑阻垢效果的影響20 鈣硬度和堿度對(duì)阻垢劑阻垢效果的影響 21第五章 水處理阻垢劑今后的發(fā)展方向24結(jié)論 25參考文獻(xiàn) 26第一章 概 述在冶金、化工、石油、電力等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生大量的廢熱，帶走廢熱的主要方法是采用水冷卻。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)分為敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。 循環(huán)冷卻水及其特點(diǎn)在敞開(kāi)式冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水通過(guò)換熱后升溫，然后通過(guò)冷卻塔降溫，部分水通過(guò)冷卻塔蒸發(fā)損失掉，大部分返回冷卻水系統(tǒng)重復(fù)使用。同時(shí)，由于冷卻塔和冷水池在室外受到陽(yáng)光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜物的進(jìn)入，以及設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料等多種因素的綜合作用，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沉積物附著、設(shè)備腐蝕、和微生物的大量滋生，它們會(huì)威脅破壞工廠長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)，甚至造成經(jīng)濟(jì)損失。其中循環(huán)冷卻水結(jié)垢不僅影響換熱效率，而且會(huì)引起垢下腐蝕。水處理化學(xué)品也稱水處理劑，主要指用于水處理過(guò)程的各種藥劑。水處理劑的研發(fā)和生產(chǎn)一直是人們所關(guān)注的熱點(diǎn)。阻垢劑具有用量少，阻垢效果好，同時(shí)還具有抑制腐蝕的作用，因此它被廣泛用于水處理中。第二章 水處理及發(fā)展現(xiàn)狀及主要阻垢劑的合成方法阻垢劑的開(kāi)發(fā)與研究經(jīng)歷了無(wú)機(jī)鹽、聚合電解質(zhì)、天然高分子、有機(jī)膦酸、聚羧酸共聚物等階段，由單一化技術(shù)階段逐步過(guò)渡到多元化復(fù)合型技術(shù)發(fā)展。聚磷酸鹽是使用的比較早的阻垢劑，在20世紀(jì)40年代，聚磷酸鹽開(kāi)始使用于水處理領(lǐng)域，當(dāng)時(shí)主要是為了緩蝕，其次才是阻垢。其功能團(tuán)為磷酸基，有較好的阻垢緩蝕效果。20世紀(jì)中期，人們采用來(lái)源廣、價(jià)廉、易得的天然聚合物如木質(zhì)素、單寧、腐殖酸鈉、殼聚糖、淀粉和纖維素等作為水處理阻垢劑，它們有一定的阻垢作用，但性質(zhì)不穩(wěn)定，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足阻垢要求【2】。水處理朝著多樣性發(fā)展，以丙烯酸為主的均聚物作為阻垢劑和分散劑，其阻垢性能與其相對(duì)分子量、羧基數(shù)目和間隔有關(guān)，每個(gè)品種有其最佳的分子量。有機(jī)膦酸鹽是在60年代后期才開(kāi)始開(kāi)發(fā)的，但在70年代就得到了廣泛的運(yùn)用。這是較早提出的冷卻水在堿性條件下抑制腐蝕和結(jié)垢的方法，其意義深遠(yuǎn)。其中HEDPA和DTPMP是用量最多的有機(jī)膦酸鹽【5】。1977年，第一個(gè)可穩(wěn)定磷酸鈣的合成聚合物獲得專利。這使得原有的聚磷酸鹽得到改進(jìn)，在很大程度上克服了易水解產(chǎn)生的磷酸鈣垢的弊病，從而可用于比較苛刻的水質(zhì)條件。在此期間，關(guān)于阻垢劑作用機(jī)理的研究也逐步開(kāi)展起來(lái)，水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)和藥劑制備也被認(rèn)定為一門新興綜合類應(yīng)用學(xué)科【6】。90年代具有特種結(jié)構(gòu)和特種性能的阻垢劑開(kāi)始出現(xiàn)，如由Colgon【8】開(kāi)發(fā)的二乙烯三胺五甲叉膦酸（PAPEMP）是一種新型的阻垢分散劑，與傳統(tǒng)的阻垢分散劑相比，對(duì)鈣的容忍度有大幅度提高，適合超高硬度堿度水質(zhì)處理。而且有很好的粘泥剝離效果，顯示出良好的應(yīng)用前景。隨著人類環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，對(duì)阻垢劑的環(huán)保要求也逐步提高。綠色阻垢劑概念的提出并成為21世紀(jì)阻垢劑的發(fā)展方向。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)新型綠色阻垢劑，主要有聚環(huán)氧琥珀酸和聚天冬氨酸。目前，國(guó)內(nèi)外圍繞這兩類阻垢劑展開(kāi)廣泛和深入的研究。雖然綠色阻垢劑工業(yè)化運(yùn)用仍有不少問(wèn)題有待解決，但其廣闊的應(yīng)用前景仍然是研究熱點(diǎn)和發(fā)展的趨勢(shì)之一。 主要阻垢劑的合成方法 聚磷酸鹽在冷卻水處理中，常用的聚磷酸鹽有三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉。但由于聚磷酸鹽在水中會(huì)發(fā)生水解生成正磷酸鹽，容易和水中的鈣離子生成磷酸鈣水垢。因此，單純用聚磷酸鹽阻垢劑已被淘汰【11】。但因其在水處理應(yīng)用中一般用量較多（50200mg/L），費(fèi)用高且高溫高壓穩(wěn)定性差，目前只有少量循環(huán)水系統(tǒng)仍在使用，以及應(yīng)用于復(fù)合配方中。2001年楊丹丹、陳中興對(duì)丹寧【12】進(jìn)行了胺甲基化、季銨鹽化和磺化三種改性，并用多種試驗(yàn)進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)與研究。丹寧實(shí)際上是一個(gè)籠統(tǒng)的名稱，它是指一類含有許多酚羥基而聚合度不同的物質(zhì)，并包括一些單體的混合物，其相對(duì)分子量一般在2000以上。丹寧既是分散劑、又是螯合劑，也是一種緩蝕劑。淀粉和纖維素都是碳水化合物中的多聚糖類，分子是都是(C6H10O5)n,由于分子中含有大量的—OH，對(duì)Ca2+、Mg2+等有抑制作用，木質(zhì)素是一種芳香性化合物，能與金屬離子形成螯合物，從而抑制結(jié)垢。因此按分子中韓膦酸基團(tuán)的數(shù)目，有機(jī)膦酸可分為二膦酸、三膦酸、四膦酸、五膦酸等；如按分子結(jié)構(gòu)類型，有機(jī)膦酸又可分為亞甲基膦酸型同碳二膦酸型、羧酸膦酸型和含其它原子膦酸型。ATMP化學(xué)名為氨基三亞甲基膦酸，是由氯化銨、甲醛、和三氯化磷為原料一步合成的。EDTMP化學(xué)名稱為乙二胺四亞甲基膦酸，是由乙二胺、甲醛和三氯化磷一步合成的。EDTMP對(duì)抑制碳酸鈣垢、水合氧化鐵和硫酸鈣垢等都有效，對(duì)穩(wěn)定硫酸鈣的過(guò)飽和溶液最為有效。它的分子中不含N，是用醋酸和三氯化磷一步合成的。HEDP也能與金屬離子形成六元環(huán)螯合物，并且有臨界值效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)，因此它對(duì)抑制碳酸鈣垢、水合氧化鐵等的析出有很好的效果，但對(duì)抑制硫酸鈣垢效果較差。DTPMP其化學(xué)名為為二亞乙基三胺五亞甲基膦酸。 聚羧酸類聚丙烯酸阻垢劑是開(kāi)發(fā)較早的一類阻垢劑，主要包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸以及它們的鹽類。幾乎沒(méi)有排放污染問(wèn)題。丙烯酸共聚物以丙烯酸主要單體，—COOH為主要基團(tuán)的一類阻垢劑，此類阻垢劑對(duì)鈣鎂
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