聚天冬氨酸的微波化學合成及其在冷卻水系統(tǒng)中的應用.pdf

1、聚天冬氨酸是天冬氨酸的縮合產物,是一種具有生物活性的聚羧酸類高分子物質.在水溶液中聚天冬氨酸是高效的阻垢劑和分散劑,同時可延緩金屬腐蝕,被認為是環(huán)境友好型化學品.作為一種新型水處理劑,近年來聚天冬氨酸備受研究者關注.聚天冬氨酸合成包括兩個過程,首先是合成聚琥珀酰亞胺,然后聚琥珀酰亞胺在堿性條件下水解生成聚天冬氨酸.目前聚琥珀酰亞胺主要有兩種合成方法:一種是L-天冬氨酸固相熱縮聚合;另一種是馬來酸酐和氨水液相聚合.這些方法均采用傳統(tǒng)加熱,

2、存在反應溫度高,時間長,熱能消耗大,生產效率較低,設備復雜,操作過程煩瑣等缺點.本文通過對聚酰胺反應機理和微波化學合成技術的分析,首次提出了微波濕法化學合成聚天冬氨酸的方法,確定以馬來酸酐和氨水為主要原料的合成體系是生產水處理劑的最佳方法.實驗室反應最佳條件為:氨水與馬來酸酐的化學計量數為1.2,2450MHz微波輸出功率900W,輻射3min,產品收率高達95.86％.同時,通過IR光譜、<'1>H NMR、<'13>C NMR譜和E

3、SI-MS譜對產物結構進行了表征,證明合成產物是聚天冬氨酸.獲得產物的相對重均分子量為1410,阻垢效果優(yōu)良,熱穩(wěn)定性好.研究認為該方法速度快,產品收率高,原料充足,生產成本和能耗低,排污少,是聚天冬氨酸合成方法的重大改進.阻垢性能方面,聚天冬氨酸與聚丙烯酸的性能相當.水質因素影響試驗顯示,隨著pH和溫度升高,恒溫停留時間的延長,HCO<,3><'->與Ca<'2+>比值增加以及鈣離子濃度提高,聚天冬氨酸阻垢率有所下降,其中pH值對聚天

4、冬氨酸的阻垢性能影響最大.緩蝕性能方面,PASP的緩蝕率最高為用量25mg/L時的36.3％,60mg/L以上則會加重腐蝕.分析表明,聚天冬氨酸是一種適用于高鈣離子濃度條件的優(yōu)良阻垢劑,但緩蝕效果不夠理想,在應用研究中應考慮復配或共聚等措施提高水處理劑的緩蝕效果.試驗基礎上,建立了pH<8.32范圍內的聚天冬氨酸阻垢效能方程.以某廠嚴重結垢型循環(huán)水為對象,進行了復配試驗和動態(tài)模擬試驗研究.研究結果表明,聚天冬氨酸可以與其它幾種藥劑表現出

5、較好的協(xié)同效應.依據試驗結果和聚天冬氨酸阻垢效能方程,確定動態(tài)模擬試驗配方主成分為:PASP投加量12mg/L,ATMP投加量4mg/L,ClO<,2>投加量4mg/L.動態(tài)試驗結果表明,保持濃縮倍數N=3,試驗管內的平均污垢沉積率由未投藥時的101.6mg/cm<'2>·m降至投藥的15.1 mg/cm<'2>·m;年污垢熱阻由未投藥時的3.52×10<'-4>m<'2>·K/W降至投藥后的0.70×10<'-4>m<'2>·K/W.