一种钙垢硅垢阻垢剂的合成与研究

以马来酸酐、丙烯酰胺、次亚磷酸钠、聚乙二醇4000为单体,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂,合成一种四元共聚物。确定最佳的合成条件:单体配比n(马来酸酐)∶n(丙烯酰胺)∶n(聚乙二醇)=1∶0.8∶0.04,单体浓度20%,反应温度85℃,反应时间4 h,引发剂加量10%(单体总量),次亚磷酸钠加量18%(单体总量)。结果表明,阻垢剂加量100 mg/L时,钙垢及硅垢阻垢率可以达到98.96%,70.26%,测试温度85℃下,钙垢及硅垢阻垢率保持90%,60%以上。表明此四元共聚物是一种性能优良的阻垢剂。     

MAPS四元共聚物硅垢防垢剂的合成与评价

以马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、聚乙二醇(PEG)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为原料,采用水溶液聚合法得到了一种四元共聚物(MAPS)硅垢防垢剂。通过单因素实验并以硅垢防垢率为评价指标来确定共聚物最佳合成条件:单体总质量分数为30%,n(MA)∶n(AA)∶n(SMAS)∶n(PEG)=1∶1∶0.4∶0.03,引发剂投加量为8%,反应温度为85℃,反应时间为3 h。在防垢剂加量为100 mg/L时,硅垢防垢率为76%;在防垢剂投加量为60 mg/L时,碳酸钙垢防垢率为91%。     

制药循环水用无磷阻垢剂的阻硫酸钙垢性能

利用马来酸酐(MA)改性聚丙二醇(PPG)后得到的单体PPGAZMA,再与丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)通过水相自由基聚合得到无磷阻垢剂AA-AM-PPGAZMA。将合成的无磷阻垢剂进行静态阻硫酸钙实验,结果表明,当m(AA)∶m(PPGAZMA)∶m(AM)=4∶3∶1时制得的无磷阻垢剂,阻硫酸钙垢效果最佳,当其投加量3 mg/L时阻硫酸钙垢效率达到98%;此外,还考察了引发剂用量、钙离子和硫酸根离子质量浓度对阻垢剂阻垢效果的影响,引发剂用量为单体总质量的6%时效果最佳;当钙离子和硫酸根离子质量浓度达到8 000、12 000 mg/L时,阻硫酸钙垢效率仍能达到80%以上。通过扫描电镜观察发现,加入阻垢剂AA-AM-PPGAZMA后硫酸钙垢变得疏松不规整。当AA-AM-PPGAZMA加入量为3 mg/L时,阻垢率达到98%,而市售的含磷阻垢剂PBTC和PAPEMP均未达到85%。     

含醚键的四元共聚物防垢剂的制备及性能

针对油田三元复合驱过程产生的硅垢和钙垢,本文以马来酸酐、次亚磷酸钠、丙烯酰胺、聚乙二醇4000为单体,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂,合成了一种新型四元共聚物防垢剂。确定了最佳合成条件,考察了防垢剂的防垢效果。结果表明,防垢剂加量100 mg/L、60 ℃时,测定硅垢防垢率为67.2%;70 ℃时,测定CaCO3垢防垢率为96.3%。指出四元共聚物防垢剂中的4种官能团的协同作用机理主要是晶格畸变与静电斥力作用;而由于聚乙二醇价格高,寻找价格低廉可降解的含醚键化合物是以后实验的主要研究方向。     

AA-TBAM共聚物的合成及阻硅性能

为防止工业循环水中硅垢的形成,合成了以丙烯酸(AA)、N-叔丁基丙烯酰胺(TBAM)为单体的系列共聚物,考察了合成工艺对共聚物阻硅垢性能的影响,研究了投加量对共聚物阻硅垢性能的影响,并与市面在售阻垢剂Acumer-5000进行比较。结果表明,共聚物的最佳合成条件为聚合温度90℃,聚合时间1 h,m(引发剂)∶m(单体)=7%,m(AA)∶m(TBAM)=60∶40,共聚物的阻垢效果随投加量的增加而增强,在投加量为1 000 mg/L时,阻胶体硅垢效率达到33%,阻硅酸镁垢的效率达到30%,阻硅酸钙垢效率为28%;合成共聚物与Acumer-5000的阻垢效果相当,满足工业循环冷却水中阻硅垢的要求。     

硫酸钡垢阻垢剂AA-MA-HPA共聚物的合成

合成了丙烯酸-马来酸酐-丙烯酸羟丙酯三元共聚物(AA-MA-HPA),研究了聚合条件对共聚物阻硫酸钡垢性能的影响,确定了合适的聚合工艺:单体配比n(AA)∶n(MA)∶n(HPA)=41∶34∶25,m(引发剂)/m(总单体)=10%,m(异丙醇)/m(总单体)=15%,反应温度90℃,反应时间4h。当共聚物使用质量浓度为24mg/L时,阻垢率可达97%以上,并初步探讨了其阻垢机理。     

四元聚合物阻垢剂AMSA的合成及其阻垢性能的评价

以丙烯酸(AA)、马来酸酐(MA)、次亚磷酸钠(SHP)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为反应单体,以水为溶剂,过氧化氢为引发剂,过渡金属离子混合液为催化剂,采用水溶液聚合法,合成了一种新型四元聚合物阻垢剂(AMSA)。研究了单体配比对AMSA阻硫酸盐垢性能的影响。结果表明,当反应单体AA、MA、SHP、AMPS的质量比为7:7:3:2时,合成的新型共聚物阻垢剂AMSA阻BaSO_4垢效果优异;对CaSO_4垢也具有良好的阻垢效果。     

2,3-环氧丙磺酸钠/丙烯酰胺共聚物合成及阻垢研究

针对油田采用三元复合驱油技术造成的含硅化合物结垢问题,合成了2,3-环氧丙磺酸钠/丙烯酰胺共聚物阻垢剂,研究不同反应条件下合成的共聚物对硅垢的阻垢性能及其对钙、镁垢的阻垢性能。结果表明:在2,3-环氧丙磺酸钠与丙烯酰胺的物质的量比为1∶3,聚合时间为2h,聚合温度为75℃条件下合成的共聚物,当加剂量为20mg/L、72h时使溶解硅质量浓度维持在85mg/L,而对比的几种阻垢剂只能使溶解硅质量浓度低于60mg/L,说明此共聚物对硅垢有一定阻垢效果。此共聚物对钙、镁垢阻垢效果差,在共聚物投加量为40mg/L时对镁垢阻垢率达到63%。     

硅垢防垢剂ITSA合成及性能研究

由于三元复合驱中碱的引入,导致采出液在采出系统中形成大量硅垢,而硅垢一旦形成便难以去除。自共聚物防垢剂开发以来,针对硅垢的防垢剂研究报道较少,因此硅垢共聚物防垢剂一直是油田处理药剂研究的热点。作者以衣康酸(IA)、三乙醇胺(TEA)、烯丙基磺酸钠(SAS)、丙烯酰胺(AM)为单体,过硫酸铵为引发剂,合成了一种新型四元共聚物硅垢防垢剂,简称ITSA。通过实验确定合成共聚物防垢剂的最佳工艺条件为:聚合温度65℃,聚合时间3h,m(引发剂)∶m(单体)=8%,单体配比n(IA)∶n(TEA)∶n(SAS)∶n(AM)=1.0∶1.8∶0.2∶1.5。在此合成条件下对硅垢的防垢率达到72.11%。说明该四元共聚物防垢剂对硅垢有较好的防垢效果。防垢剂的作用机理主要是晶格畸变和分散作用。     

马来酸酐-丙烯酰胺阻垢剂的制备及性能评价

采用水溶液聚合,以马来酸酐、丙烯酰胺为单体,过硫酸铵为引发剂制备了马来酸酐-丙烯酰胺阻垢剂。结果表明,最佳反应条件为:丙烯酰胺和马来酸酐的质量比为1∶1.5,单体加量15%,引发剂加量7%,反应温度为60℃,反应时间为6 h。在此条件下合成的阻垢剂,当其用量为10 mg/L时,阻垢率达95%。     

Atomic scale investigation of silicon nanowires and nanoclusters

In this study, we have performed nanoscale characterization of Si-clusters and Si-nanowires with a laser-assisted tomographic atom probe. Intrinsic and p-type silicon nanowires (SiNWs) are elaborated by chemical vapor deposition method using gold as catalyst, silane as silicon precursor, and diborane as dopant reactant. The concentration and distribution of impurity (gold) and dopant (boron) in SiNW are investigated and discussed. Silicon nanoclusters are produced by thermal annealing of silicon-rich silicon oxide and silica multilayers. In this process, atom probe tomography (APT) provides accurate information on the silicon nanoparticles and the chemistry of the nanolayers.     

硅疏水改性聚胺阻垢剂的制备及其性能

用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、1-氯辛烷对低相对分子质量聚乙烯亚胺(PEI)进行疏水接枝改性,得到了含硅疏水改性聚胺阻垢剂。通过FTIR、TG、粒径分析、Zeta电位测试等分析改性后聚胺阻垢剂的结构与性能。结果表明,改性后产物热稳定性提高、黏度增大、表面张力降低、溶液粒径增大。将改性聚胺阻垢剂用于分散铝硅酸钠颗粒,对处理前后的颗粒进行红外光谱表征,并通过对悬浮分散液进行稳定性、颗粒沉降等测试,评价聚胺阻垢剂的阻垢分散性能并初步讨论其分散机理。当m(PEI, M_w=10000)∶m(KH560)∶m(1-氯辛烷)=10∶2∶0.5,反应时间6 h,反应温度75℃时,合成的阻垢剂分散性能最佳。当结疤的质量浓度为30 g/L时,悬浮液颗粒沉降速度达到最低值0.047 cm/d,沉降速率减小程度达到94.8%,分散性显著提高。经过改性后的PEI在氧化铝工业生产中具有高效的阻垢作用,可通过在工厂进行条件优化,进一步替代传统的强酸型阻垢剂,减小管道腐蚀程度,降低能耗。     

余热发电碳硅硫在线阻垢除垢技改

我公司余热发电装机容量9 MW,冷却用水专用水池容量800 m3,日常运行过程中为了保证凝汽器的洁净度,延缓凝汽器冷却管的结垢速度,每天都需要往循环水池加300 kg阻垢剂,一周需加500 kg剥离剂和500 kg灭菌剂,同时为了降低循环水浓度倍率,每天还需要对水池进行置换.为了彻底改变这种状况,我公司对现有几种在线清洗阻垢方式比较后,决定采用碳硅硫在线阻垢除垢净化水质.改造完成后,真正实现了“不加药”、“零排放”、“少补水”、“免清洗”,避免了因为凝汽器结垢而造成的汽轮机出力下降影响发电量等问题.     

余热发电碳硅硫在线阻垢除垢技改

我公司余热发电装机容量9 MW，冷却用水专用水池容量800 m3，日常运行过程中为了保证凝汽器的洁净度，延缓凝汽器冷却管的结垢速度，每天都需要往循环水池加300 kg阻垢剂，一周需加500 kg剥离剂和500 kg灭菌剂，同时为了降低循环水浓度倍率，每天还需要对水池进行置换。为了彻底改变这种状况，我公司对现有几种在线清洗阻垢方式比较后，决定采用碳硅硫在线阻垢除垢净化水质。改造完成后，真正实现了“不加药”、“零排放”、“少补水”、“免清洗”，避免了因为凝汽器结垢而造成的汽轮机出力下降影响发电量等问题。     

工业锅炉硅铁混合垢化学清洗与缓蚀

分析了某化工厂锅炉硅铁混合垢的组成;设计了一种复配清洗剂,其溶垢速度达0.26mm/h;并研制了相应的复合型缓蚀荆,金属腐蚀速率小于1g/(m2·h);将复配的清洗剂和相应的复合缓蚀剂应用于工业锅炉清洗,取得了很好效果.     

The effect of thermal cycling on oxide scale structure and morphology on a hot-pressed silicon nitride

Dense Si₃N₄ hot-pressed with the aid of 9 wt% Y₂O₃ was oxidised in ‘dry’ synthetic air at both 1000 and 1200°C for up to 500 h under thermal cycling conditions. The experiments revealed that thermal cycling has little effect on oxidation kinetics although the morphology of surface oxidation products is affected by the cycling frequency. Cracks formed in the oxide layers on cooling healed immediately on re-exposure to high temperature, and there was no apparent change in the oxidation rate controlling mechanism over the time period investigated. The exposure of the material at 1000°C did not result in catastrophic oxidation as observed for some other Y₂O₃-doped hot-pressed Si₃N₄ compositions. Additionally, it was observed that crystallisation of the oxide layer with time (assisted in part by the outward diffusion of intergranular phase cations from the bulk ceramic to the surface scale) leads to non-parabolic kinetics owing to reduced rates of diffusion through crystalline phases in the surface scale. ©     

Separation of methane from different gas mixtures using modified silicon carbide nanosheet: Micro and macro scale numerical studies

This research discusses the separation of methane gas from three different gas mixtures, CH₄/H₂S, CH₄/N₂ and CH₄/CO₂, using a modified silicon carbide nanosheet (SiCNS) membrane using both molecular dynamics (MD) and computational fluid dynamics (CFD) methods. The research examines the effects of different structures of the SiCNSs on the separation of these gas mixtures. Various parameters including the potential of the mean force, separation factor, permeation rate, selectivity and diffusivity are discussed in detail. Our MD simulations showed that the separation of CH₄/H₂S, and CH₄/CO₂ mixtures was successful, while simulation demonstrated a poor result for the CH₄/N₂ mixture. The effect of temperature on the diffusivity of gas is also discussed, and a correlation is introduced for diffusivity as a function of temperature. The evaluated value for diffusivity is then used in the CFD method to investigate the permeation rate of gas mixtures.     

碳化硅微粉中去除硅和二氧化硅工艺的研究

本文主要研究了除去碳化硅微粉中硅和二氧化硅的方法及最佳工艺条件.     

氯化亚铜催化四氯化硅和硅耦合加氢的机理研究

以氯化亚铜为催化剂、使用固定床反应器,对四氯化硅和硅耦合加氢反应进行反应历程中固体催化物种活性变化的机理研究。利用程序升温策略使Cu3Si在反应前完全生成,开启反应后观察到包含诱导期、稳定期、失活期的反应活性曲线,对诱导期的成因进行了讨论,认为Cu3Si在反应气氛下的氯化是形成活性中心的必要条件。使用惰性气体吹扫降温法制备了不同反应阶段的颗粒样品。利用SEM-EDS、XRD、XRF等研究了反应历程中表面形貌、晶型及体相组成的演化规律,提出了反应失活模型,认为颗粒表面形貌组成的变化导致扩散速率下降是失活的原因。