端羧基超支化型绿色阻垢剂的制备及阻垢性能

采用熔融聚合法以木糖醇为中心核,成功制备了端羧基超支化型绿色阻垢剂,通过红外光谱仪和核磁共振对其结构进行了表征,采用静态阻垢法探讨了阻垢剂的添加量、水样环境的pH和水样温度对其阻碳酸钙和硫酸钙的能力。结果表明,端羧基超支化型绿色阻垢剂在较宽的温度范围及水体环境的pH=6~9时,对钙垢（CaCO₃和CaSO₄）均具有优异的阻垢性能,且当阻垢剂添加量为24 mg/L时,其对碳酸钙垢的阻垢效率达到了91.6 %;当阻垢剂的添加量为15 mg/L时,其对硫酸钙的阻垢效率达到了94.7 %;端羧基超支化型绿色阻垢剂的使用,均能极大程度地降低了钙垢晶体的规整性,且对于碳酸钙垢而言,端羧基超支化型绿色阻垢剂的使用还可以使碳酸钙垢的晶格发生畸变,从而达到分散阻垢的目的。     

改性超支化聚合物的制备及其阻垢性能

通过对超支化聚合物末端基改性，合成2类具有抑制硫酸钙、碳酸钙垢的高效阻垢剂。采用EDA(乙二胺)、MA(丙烯酸甲酯)为原料，甲醇为溶剂，通过迈克尔加成和酰胺化反应，制备出PAMAM-2.0 G(2.0代超支化聚酰胺-胺),然后分别用HEDP(羟基乙叉二膦酸)和MAH(马来酸酐)对PAMAM-2.0 G进行改性，成功制备出PAMAM-PO₃H₂/PAMAM-COOH(端膦酸基/端羧基超支化聚酰胺-胺),并考察了不同环境状态下聚合物的阻垢性能。结果表明：PAMAM-PO₃H₂和PAMAM-COOH对CaSO₄垢的阻垢率均达到100%,对CaCO₃垢的阻垢率分别达到98.1%、88.7%,在80℃、pH>9时2种改性聚合物对钙垢的阻垢率均达到80%以上，且能够快速阻垢、阻垢性能稳定。通过分散性能测试和SEM分析发现，其阻垢机理主要与超支化的分子结构和端接的官能团有关。     

L-赖氨酸改性聚天冬氨酸的阻垢缓蚀性能与生物降解性

L-赖氨酸经过氨解反应合成一种改性聚天冬氨酸衍生物（Lys-PASP）,用FTIR红外谱图证明了Lys-PASP分子中同时含有羧基和酰胺基等基团。扫描电子显微镜（SEM）的分析结果可知：Lys-PASP的加入使溶液中CaCO₃和CaSO₄的钙垢晶体的生长过程和形态发生变化,使得钙垢疏松、细小,抑制了它们长成致密结构的钙垢,从而达到很好的阻垢效果;Lys-PASP的加入使钙垢晶型变化,减缓了试片表面点蚀的发生;另外通过化学和物理的吸附作用在试片表面形成一层吸附膜而达到较好的缓蚀效果。探讨了Lys-PASP接枝聚合物对CaCO₃和CaSO₄垢的阻垢能力与Lys-PASP的投加量、Ca²⁺的浓度和测试体系的温度之间的密切联系。当Lys-PASP的投加量为10 mg·L^-1时,对CaCO₃的阻垢率为98.7%,对CaSO₄阻垢率接近于100%,而在温度达到80℃、Ca²⁺分别达到500 mg·L^-1和7000 mg·L^-1的浓度时,Lys-PASP也表现出很好的阻垢效果。另外,用失重法研究了当Lys-PASP和PASP均为150 mg·L^-1时,Lys-PASP的缓蚀率比PASP高13%;用摇床实验法证明了Lys-PASP属于易生物降解的物质。     

端羧基型超支化聚酰胺的结构特点及阻垢性能

采用熔融聚合法,以柠檬酸为反应单体,二乙醇胺为中心核,成功制备了端羧基型超支化聚酰胺。通过FTIR和1H-NMR对其结构进行了表征,并将其应用于工业循环用水的阻垢研究中,研究了阻垢剂的添加量、水样环境的p H和水样温度对其阻碳酸钙和硫酸钙的能力。结果表明,端羧基型超支化聚酰胺不仅具有良好的分散性能,而且对Ca CO3和Ca SO4均具有良好的阻垢性能。当阻垢剂的用量为15 mg/L时,其阻碳酸钙垢的阻垢效率能够达到93. 7%;当其用量为22 mg/L时,阻硫酸钙垢的阻垢效率达到92. 4%,且在较宽的温度范围及p H=6～9的范围内使用,阻垢效率一直呈现出较高水平。XRD分析表明,端羧基型超支化聚酰胺能够抑制钙垢晶体的生长,降低钙垢的结晶度,起到抑制钙垢的结垢能力。     

示踪型羧酸盐阻垢剂的制备及阻垢性能评价

以7-羟基-4-甲基香豆素与丙烯酰氯通过亲核取代反应自制香豆素荧光单体(CFB),将环氧化后的马来酸酐(MA)与香豆素荧光单体(CFB)、苯乙烯磺酸钠(SSS)和丙烯酸(AA)通过自由基聚合制备了一种荧光示踪型羧酸盐阻垢剂(PECSA)。采用FTIR、¹H NMR及SEM对其结构和CaCO₃垢晶形进行表征。以阻垢率为研究对象,利用静态阻垢法分别研究了阻垢剂用量、水浴温度及Ca²⁺浓度对PECSA阻垢性能的影响。结果表明,合成的示踪型阻垢剂阻垢性能优异,阻垢剂浓度与荧光强度线性相关性好(R²=0.981 5),当阻垢剂加量为100 mg/L、水浴温度80℃、Ca²⁺浓度240 mg/L时,其对CaCO₃垢的阻垢率可高达97.86%,抑垢性能优异;加PECSA后水垢被分散,晶体的正常生长受到抑制,产生晶格畸变。     

新型无磷无氮阻垢剂的阻磷酸钙垢及分散Fe(Ⅲ)性能

以烯丙基聚乙二醇单醚、氯乙酸、氢氧化钠、马来酸酐等为原料制备了一种新型无磷无氮环保型阻垢剂马来酸酐/烯丙基聚乙二醇羧酸钠（MC_n,n为聚乙二醇聚合度,n=5、9、13）,用红外光谱（FT-IR）、核磁共振（1H-NMR）等对阻垢剂结构进行了表征,采取静态阻垢率和含Fe(Ⅲ）溶液透光率的方法考察了阻垢剂阻磷酸钙和分散Fe(Ⅲ）性能,用扫描电镜（SEM）观察了阻垢后形成的磷酸钙形貌。结果表明,随着MC_n结构中聚乙二醇聚合度n从5增加到13,其阻磷酸钙垢性能和分散Fe(Ⅲ）效果也逐步提高,其中MC₁₃在投加量为6 mg·L^-1时阻磷酸钙垢率达99%,在投加量为8 mg·L^-1时使含Fe(Ⅲ）溶液的透光率为22%。MC_n的高效阻磷酸钙垢和分散Fe(Ⅲ）能力是源于其侧链上含有聚乙二醇单醚结构及存在大量的-COO^-离子且易与循环水系统中存在的不同的无机金属离子发生作用。     

Novel phosphorus-free and nitrogen-free anti-scalant for calcium phosphate and Fe(Ⅲ)

以烯丙基聚乙二醇单醚、氯乙酸、氢氧化钠、马来酸酐等为原料制备了一种新型无磷无氮环保型阻垢剂马来酸酐/烯丙基聚乙二醇羧酸钠（MC_n,n为聚乙二醇聚合度,n=5、9、13）,用红外光谱（FT-IR）、核磁共振（1H-NMR）等对阻垢剂结构进行了表征,采取静态阻垢率和含Fe(Ⅲ）溶液透光率的方法考察了阻垢剂阻磷酸钙和分散Fe(Ⅲ）性能,用扫描电镜（SEM）观察了阻垢后形成的磷酸钙形貌。结果表明,随着MC_n结构中聚乙二醇聚合度n从5增加到13,其阻磷酸钙垢性能和分散Fe(Ⅲ）效果也逐步提高,其中MC₁₃在投加量为6 mg·L^-1时阻磷酸钙垢率达99%,在投加量为8 mg·L^-1时使含Fe(Ⅲ）溶液的透光率为22%。MC_n的高效阻磷酸钙垢和分散Fe(Ⅲ）能力是源于其侧链上含有聚乙二醇单醚结构及存在大量的—COO^-离子且易与循环水系统中存在的不同的无机金属离子发生作用。     

端羧基型超支化聚合物在阻垢中的应用

以三羟甲基丙烷(TMP)为中心核,以柠檬酸为AB3型共聚单体,通过酯化反应,得到端羧基型的超支化聚合物(HBP-COOH),并将其应用于阻垢方面,探讨了阻垢剂用量、溶液pH对其阻碳酸钙和硫酸钙的能力。结果表明,HBP-COOH对CaCO_3和CaSO_4均具有良好的阻垢性能,在阻垢剂的用量为10 mg/L时,其阻碳酸钙垢的阻垢效率达到96.3%;其用量为20 mg/L时,阻硫酸钙垢的阻垢效率达到92.8%,且在pH=6～9使用,具有较高的阻垢效率。SEM分析表明,HBP-COOH能抑制钙垢晶体的生长,使晶体产生大量缺陷,晶体体积发生变化,从而起到抑制结垢的能力。     

油田新型碳酸盐和硫酸盐阻垢剂的合成与评价

非聚合物类阻垢剂的生物降解性限制了其在近海等地区的应用。以单腈和双腈为原料,合成并研究了一种含有1个或2个氨基双膦酸酯的化合物C(NH₂)(PO₃H₂)₂,其具有生物降解性,可作为碳酸钙和硫酸钡的阻垢剂,同时能较好地与Ca²⁺离子兼容,合成的硫酸盐阻垢剂的阻垢性能较差,碳酸盐阻垢剂的阻垢性能较好。为了提高阻垢剂的性能,将胺基团转化为氨基二亚甲基膦酸酯基—N(CH₂PO₃H₂)₂,得到了一种含4～8个膦酸基的新型非聚合物阻垢剂。其中BP-9是最有效的阻垢剂,碳酸盐垢的FIC为5μg·g^-1,硫酸盐垢的FIC为20μg·g^-1,新的双膦酸盐化合物具有较好的生物降解活性。     

L-半胱氨酸改性聚环氧琥珀酸的合成及其阻垢缓蚀性能

以L-半胱氨酸（LCY）为改性剂改性聚环氧琥珀酸（PESA）得到了一种聚环氧琥珀酸衍生物L-半胱氨酸改性聚环氧琥珀酸（LCY-PESA）,用红外光谱和核磁共振谱表征了LCY-PESA的物质结构,用红外光谱、X射线衍射光谱和扫描电镜研究了钙垢的晶型（形）,探讨了LCY-PESA的静态阻垢、动态阻垢、静态缓蚀、分散氧化铁和生物降解等性能,通过量子化学计算方法研究了LCY-PESA的缓蚀机理。静态阻垢结果表明,在c（Ca²⁺）为400 mg·L^-1、c（HCO₃^-）为800 mg·L^-1的实验介质中,LCY-PESA投放量为6 mg·L^-1,阻垢率即可达到94.6%;当c（Ca²⁺）为150 mg·L^-1、c（Fe²⁺）为10 mg·L^-1、LCY-PESA投放量为15 mg·L^-1时,最小透光率为61.5%。动态阻垢测试显示：随着加药量的增加,动态污垢热阻减小,当加药量为1 mg·L^-1时LCY-PESA的动态阻垢率比PESA提高了约15%。红外光谱、X射线衍射光谱和扫描电镜结果表明,LCY-PESA对钙垢有明显的晶格扭曲作用,把方解石变为球霰石,表现出良好的阻垢分散性能。该衍生物还表现出了优良的可生物降解性能。量子化学计算表明：LCY-PESA分子中的S原子和N原子对HOMO轨道的电荷密度影响较大,导致LCY-PESA的HOMO轨道和LUMO轨道的能隙差值小于PESA分子的能隙差值,因此LCY-PESA分子抑制金属腐蚀的效果好于PESA。     

一种端羧基超支化聚酯阻垢剂的合成及其阻垢性能研究

针对多晶硅换热器运行过程结垢问题,以三羟甲基丙烷(TMP)为核、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为AB2型聚合单体,合成端羟基超支化聚酯(HBP-OH),再以马来酸酐(MAH)进行端羟基改性,得到一种端羧基超支化聚酯(HBP-OMA)阻垢剂,考察了反应时间、反应温度、n(HBP-OH):n(MAH)对HBP-OMA阻垢...     

低磷阻垢剂在低温多效海水淡化过程中的应用

以羟基乙叉二膦酸(HEDP)、端羧基超支化聚酯(CHBP)、水解聚马来酸酐(HPMA)、聚丙烯酸(PAA)为原料,研制出一种具有环保功能的低磷复配高效阻垢剂,利用傅里叶红外光谱(FTIR)对CHBP的分子结构进行了表征,通过静态阻垢实验和模拟低温多效蒸馏海水淡化体系下的铜管垢样生长实验考察了低磷阻垢剂的阻垢性能。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了垢样的形貌和晶体结构。结果表明,该低磷阻垢剂的最佳配方为m(HEDP)∶m(CHBP)∶m(HPMA)∶m(PAA)=1∶9∶80∶10,在其质量浓度为15 mg/L时,碳酸钙阻垢率为87.5%。阻垢剂中的羧基是阻止碳酸钙垢形成的主要因素。CHBP的引入降低了配方中的总磷含量。加入该阻垢剂后,铜管上垢样的形貌发生了改变,易在水相中悬浮而随水流走,从而难以沉积生长在换热器的表面。     

油井结垢规律及其控制措施

油田进入高含水期,地面及集输系统的结垢问题日趋严重,针对新疆某油田的结垢特点,本文选取3个区块7口典型井,通过XRD测试油井结垢的主要产物,分析了结垢的原因,采用EDTA滴定法考察了时间、温度、pH值、成垢离子浓度对结垢的影响规律,同时用静态阻垢法评价了一种复配型阻垢剂的应用效果。结果表明:该油田结垢以CaCO₃为主;结垢动力学在9h发生突变;随着温度升高,碳酸钙垢在水中的溶解度降低;pH值越高,形成垢的趋势越强;Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-浓度增加,结垢均增加,对垢的形成有一个促进作用。添加体积比为1:1的HX-1/WAS复配阻垢剂后,阻垢率达到93.9%以上,使用效果优良。     

超支化分散剂对PP/CaCO3性能的影响

以12-羟基硬脂酸、Boltorn H20超支化聚酯和甲苯二异氰酸酯为原料,合成超支化分散剂（HBD）,研究了HBD处理CaCO₃粉体后对PP/CaCO₃结构与性能的影响。结果表明,经HBD处理CaCO₃粉体后的PP/CaCO₃的冲击强度、弯曲强度分别比未处理的提高了52.8%和22%,加入少量HBD也有利于提高PP/CaCO₃的热性能。     

多基团低磷共聚物阻垢剂的合成及性能研究

采用过硫酸铵作为引发剂,以马来酸酐(MA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和次磷酸(HPA)为单体,合成一种新型低磷共聚物阻垢剂MA-AMPS-HPA,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线粉末衍射(XRD)与静态阻垢试验,分析了该共聚物的结构对CaCO₃生成的影响及阻垢性能。结果表明,阻垢剂适宜的制备条件为：单体配比n_MA∶n_AMPS∶n_HPA为1∶0.8∶0.4,引发剂用量为10%(w),反应温度为90℃,反应时间为10 h。在未添加抑制剂的情况下,CaCO₃结晶主要以六面体方解石晶型为主,并含有少量文石晶型。添加MA-AMPS-HPA后,CaCO₃结晶为方解石、文石和球霰石混合物,表明该低磷共聚物对方解石的形成具有一定抑制作用。MA-AMPS-HPA的阻垢性能最高可达94.82%,优于PASP和PESA阻垢剂20%以上,阻垢性能几乎接近含磷阻垢剂HEDP、PBTCA和ATMPA。     

端羧基超支化聚酯阻垢剂的制备及性能研究

以季戊四醇(PE)与2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,采用"一步法"合成二代超支化聚酯(HBPE-OH),通过马来酸酐(MAH)对HBPE-OH进行改性、羧酸化,生成超支化聚酯(HBPE-COONa)。使用红外光谱和核磁共振对超支化聚酯进行结构表征,用静态阻垢法测定阻垢率,探究合成和改性过程中时间、温度、催化剂用量对阻垢率的影响。结果表明,阻垢剂合成最佳温度为145℃,合成时间6 h,催化剂用量为0.5%(质量分数);改性最佳温度105℃,改性时间3 h,催化剂用量0.1 mL。冷却循环水中含有超支化阻垢剂6 mg/L时,对硫酸钙的阻垢率可达97.1%,优于聚环氧琥珀酸钠和聚丙烯酸钠等市售阻垢剂。     

苹果酸型超支化共聚物的制备及其阻垢性能的研究

采用熔融聚合法,以三羟甲基丙烷(TMP)为中心核,以苹果酸为AB_2型共聚单体,成功制备了苹果酸型超支化聚合物(HBP),采用红外光谱和凝胶渗透色谱对其结构进行了表征,并将其应用于循环水的阻垢方面,探讨了阻垢剂添加量和水样温度对其阻硫酸钙(CaSO_4)的能力。结果表明,HBP具有良好的分散性能,且对CaSO_4具有良好的阻垢性能,当阻垢剂的用量为12 mg/L时,其阻CaSO_4垢的阻垢效率达到95.2%,且在较宽的温度范围内使用,均具有较高的阻垢效率;HBP能抑制钙垢晶体的生长,降低CaSO_4垢的结晶度,从而起到抑制结垢的能力。     

绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸的合成及阻垢性能研究

以顺丁烯二酸酐为主要原料,合成了无氮、无磷和生物降解性好的绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸(PESA)。分析了各种合成条件对PESA阻垢性能的影响,得出了合成PESA的最佳工艺条件。采用静态阻垢法考察了阻碳酸钙垢的性能,研究结果表明产物在循环冷却水系统中具有优异的阻垢性能。     

聚环氧琥珀酸的改性及其阻垢机理的研究

聚环氧琥珀酸是一种无磷、无氮、生物降解性很好的绿色阻垢缓蚀剂,对碳酸钙垢阻垢效果很好,但对磷酸钙垢阻垢效果和对锌盐的稳定能力很差,可以在PESA中引入磺酸基。文章是以马来酸酐和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,合成改性聚环氧琥珀酸(MPESA),并比较两种阻垢剂的阻垢效果。最后通过测定PESA对碳酸钙晶体成核诱导期的影响、扫描电镜、X射线衍射等手段分析PESA对碳酸钙垢的阻垢机理。     

磷酸盐型阻垢剂的合成及其阻垢机理研究

使用亚磷酸(H₃PO₃)和三氯化磷(PCl₃)为原料分别合成PC-DETPMP和PA-DETPMP两种磷酸盐型阻垢剂,并使用一种商用磷酸盐型阻垢剂作为参照。合成样品的核磁共振磷谱表明,由H₃PO₃合成的PC-DETPMP比由PCl₃制备的PA-DEPMP含有更少的磷杂质,这可能是由于PCl₃的不完全水解所致。在一种高矿化度地层水中评估了3种磷酸盐型阻垢剂对Ca SO₄的阻垢效率,并对比其在不同阻垢剂加量和p H值条件下的阻垢性能。结果表明,阻垢性能：PC-DETPMP>CP-DETPMP>PA-DETPMP。为进一步研究其阻垢机理,本文使用离子色谱法测定溶液中SO₄^2-浓度计算阻垢率,并研究其阻垢行为与时间的关系。在动力学实验中,阻垢剂随时间的延长其性能趋于平稳,以此推测本文磷酸盐型阻垢剂以其分子吸附机制为主。