AA_AHPSE共聚物的合成及其阻垢分散性能研究_张建枚

SynthesisofcopolymerAA/AHPSEanditscorrosionandscaleinhibitioncapacitiesZhangJianmei1，2，YangWenzhong1，YinXiaoshuang1（1.ResearchCenterofWaterTreatmentTechnology，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China；2.InstituteofBeijingBranchCo.，SINOPEC,Beijing102500，China）AA/AHPSE共聚物的合成及其阻垢分散性能研究张建枚1，2，杨文忠1，尹晓爽1（1.南京工业大学水处理技术研究所，江苏南京210009；2.中国石油化工股份有限公司北京分公司研究院，北京102500）［摘要］通过两步法合成了AA/AHPSE共聚物，采用13CNMR对合成产品进行了结构鉴定，并通过静态法评价了产品的阻垢和分散性能。实验表明：该产品具有优异的阻碳酸钙、硫酸钙和磷酸钙垢性能，并具有优良的稳定锌盐和分散氧化铁的能力。［关键词］循环冷却水；AA/AHPSE共聚物；阻垢［中图分类号］TQ085+.412［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2009）02-0056-03Abstract：AA/AHPSEcopolymerhasbeenpreparedbycopolymerizationofacrylicacid（AA）and3－allyloxy－2－hydroxy－1－propanesulfonate（AHPSE）.Thecopolymerstructureisdeterminedby13CNMR.Itsscaleinhibitionanddispersioncapacitiesareevaluatedbystatictest.TheexperimentalresultsshowthatthecopolymerpossessesexcellenteffectonreducingscaledepositionsofCaCO3，CaSO4，Ca3（PO4）2，Fe2O3andzincsalts.Keywords：recirculatingcoolingwater；AA/AHPSEcopolymer；scaleinhibition产品开发近20a来，共聚物类药剂在循环冷却水处理领域得到了广泛的应用。通常按共聚物在水处理中的作用可将其分为3类〔1-2〕：一是具有阻垢分散作用的共聚物，如丙烯酸/丙烯酰胺共聚物，丙烯酸/马来酸共聚物；二是具有缓蚀作用的共聚物，如丙烯醇/不饱和羧酸共聚物；三是具有缓蚀/阻垢双重功能的共聚物，如不饱和多元酸/不饱和羧酸共聚物等。由于含磺酸基的共聚物具有抑制碳酸钙垢、磷酸钙垢、锌垢、硫酸钙垢，并能分散铁的氧化物等特点〔3-4〕，而相继成为开发研究的热点。丙烯酸/3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐（AA/AHPSE）共聚物是一种适用于各种水质并具有缓蚀阻垢性能的新型聚合物。自20世纪90年代由美国BetzLaboratories合成AA/AHPSE以来，国外已将其广泛用于油田注水、纸浆、造纸和石油化工工业用水的阻垢缓蚀，目前我国也有此类聚合物的合成及阻碳酸钙垢性能的相关报道〔5-6〕，但全面的性能研究和应用报道还没有。笔者通过亲核加成、自由基聚合等两步反应合成了AA/AHPSE共聚物，比文献〔6〕报道的合成方法产率有很大的提高，并首次通过13CNMR对共聚物的结构进行鉴定。通过静态实验方法〔7-8〕对产品的阻碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙垢性能及分散氢氧化锌和氧化铁性能进行全面的研究。1实验部分1.1主要试剂与仪器烯丙基缩水甘油醚、亚硫酸氢钠、丙烯酸、异丙醇、过硫酸钠，以上均为分析纯；质量分数50%的2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸（PBTCA）、质量分数30%的AA/AMPS、质量分数30%的丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物（AA/HPA），均为江苏江海化工有限公司生产；质量分数50%的聚马来酸（PMA），沈阳第29卷第2期2009年2月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol．29No．2Feb．，200956康华化工有限公司生产；恒温电磁搅拌器；400MHz核磁共振仪。1.2合成方法1.2.1AHPSE的合成在250mL三口烧瓶中加入饱和NaHSO3溶液0.12mol，室温搅拌下滴加烯丙基缩水甘油醚0.10mol，加完继续反应24h，蒸去水分，以热无水乙醇多次萃取、抽滤、蒸干滤液，得白色固体产品AHPSE，产率95%（文献〔6〕产率88%），产物经13CNMR测定，结果如下：1.17×10-4（CH2=）；1.34×10-4（=CH—）；7.2×10