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学 号： |
2 |
毕业设计（论文）英文文献翻译
Comparative performance of polyepoxysuccinic acid and polyaspartic acid on scaling inhibition by static and rapid controlled precipitation methods
通过静态和快速控制沉淀法对聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸阻垢性能的综合评价
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学 院 |
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班 级 |
环 |
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姓 名 |
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指导教师 |
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2017 |
年 |
5 |
月 |
1 |
日 |
摘要
聚环氧琥珀酸（PESA）和聚天冬氨酸（PASP）已经证明是绿色阻垢剂.因为它们具有不含氮，磷和具有可生物降解的特征。本研究旨在提供更好的服务指导关于PESA和PASP在冷却水系统中的应用，并确定其协同作用的可行性对结垢抑制的作用。使用静态和快速控制沉淀法来比较PESA和PASP的抗垢性能。结果表明，在CaCO3和SrSO4控制下，PESA性能超过了PASP。相比之下，PASP对CaSO4·2H2O 和BaSO4 的阻垢性能上表现优于PESA。PESA对CaCO3的阻垢性能优于PASP并且达到同样效率的PESA浓度要低于PASP浓度。增加Ca2 浓度或温度能够降低PESA或PASP的抑制作用。SEM和XRD分析表明了在PASP和PESA存在下的结晶形态。
1介绍
延缓或防止水垢形成的有效方法是向水中加入少量的抑制剂[1-4]。然而，产生的环境问题和排放限制也给水处理带来了额外的挑战。因此，提出了“绿色化学”的概念，绿色抑制剂已成为水处理技术的重点焦点[5-8]。
聚环氧琥珀酸（PESA）和聚天冬氨酸（PASP）是绿色抑制剂的代表，因为它们具有非氮，非磷和可生物降解的特征[9-12]。PASP作为盐结晶和沉淀的抑制剂，软水剂和缓蚀剂已广泛存在于各行各业。PESA是Betzdearbon（美国）首次开发的新型阻垢剂，已成为绿色抑制剂的重要研究领域[13]。本文旨在为冷却水系统中的PESA和PASP应用提供更好的指导，并研究其对结垢抑制的作用的协同性。用静态和快速控制沉淀法比较PESA和PASP的阻垢性能。
2实验
2.1材料
2.1.1阻垢剂
PASP和PESA的结构如图1和2，其理化特性见表1和表2。所用其他化学品均为分析试剂级。
2.1.2 实验用水
使用具有恒定结垢潜力的矿泉水Salvetat; 其物理化学特征[14]如表3所示。将Salvetat用去离子水稀释以制备不同体积百分比（50％或75％）的溶液。
图1 PASP的化学结构式
图2 PESA的化学结构式
表1 PASP的物理化学特征
|
分子式 |
C4H6NO3（C4H5NO3) |
固体含量%ge; |
32.0 |
|
C4H6NO4 |
|||
|
分子量 |
1000-5000 |
密度（20℃）g/cm3ge; |
1.2 |
|
外观 |
透明琥珀色液体 |
pH（1% 溶液） |
9.0-11.0 |
表2 PESA的物理化学特征
|
分子式 |
HO(C4H2O5M2)nH |
固体含量%ge; |
40.0 |
|
分子量 |
400-1500 |
密度（20℃）g/cm3ge; |
1.28 |
|
外观 |
无色或透明琥珀色液体 |
pH（1% 溶液） |
9.0-12.0 |
表3 Salvetat水分析
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参数 |
数值 |
参数 |
数值 |
|
温度（℃） |
18.8 |
电导率（mS / cm） |
1.328 |
|
PH |
6.5 |
硬度（°） |
38 |
|
碱度（times;10-3 mol / L） |
13.4 |
二氧化硅（mg / L） |
72 |
|
钙（mg / L） |
253 |
碳酸氢盐（mg / L） |
820 |
|
钠（mg / L） |
7 |
硫酸盐（mg / L） |
25 |
|
镁（mg / L） |
11 |
氯化物（mg / L） |
4 |
|
钾（mg / L） |
3 |
硝酸盐（mg / L） |
lt;1 |
|
总阳离子（meq / L） |
13.95 |
总阴离子（meq / L） |
14.09 |
|
过饱和度（alpha;） |
1.15 |
180℃干燥残余物（mg / L） |
850 |
|
pHs |
6.28 |
IL（Langelier指数） |
0.22 |
2.2方法
2.2.1 阻垢效果的静态试验
如GB / T16632-1996（中国）所述进行静态实验。将已知量的阻垢剂溶液加入到0.5L容量瓶中的一定体积的阳离子（M2 = Ca2 ，Ba2 ，Sr2 ）储备溶液中。 使用硼砂缓冲溶液将溶液的pH调节至一定值，然后将适量的碳酸氢盐（或硫酸盐）储备溶液滴入其中。 随后稀释，产生过饱和溶液。 然后将烧瓶在恒温下在水浴中温育数小时。 冷却后，将固定的溶液等分试样通过0.22mu;m过滤纸过滤，通过EDTA滴定和分光光度法方法得到滤液中的M2 浓度[15]。通过阳离子浓度变化计算阻垢效率（E，％）如下方程：
其中X2和X0（mg / L）分别是在存在和不存在阻垢剂的情况下处理后的水样品中的M2 浓度; X1（mg / L）是水样中的M2 浓度在处理前前用阻垢剂处理。
2.2.2 快速控制沉淀（RCP）测试
RCP方法包括使用磁力搅拌器在适度搅拌下对测试水进行二氧化碳脱气。以这种方式，CaCO3的成核和生长以类似于自然结垢现象的方式开始。然后通过测量pH和电阻率作为时间的函数来表征水分析能力[16]。在一个烧瓶中装入300mL Salvetat溶液（未处理水），另一个填充有300mL Salvetat溶液和一定量的阻垢剂（处理水）。在给定温度下，按照1,2,3或5分钟的顺序，以600rpm的速度同时搅拌处理过的水和参比水（未处理的）。
在每个序列之后，测量两个水样品的pH和电阻率。整个实验通常持续60分钟以上。图3示出了两种水样品的pH和电阻随时间的变化。 pH时间曲线中的最大值对应于相关水的沉淀阈值。沉淀的开始也由电阻率-时间曲线的斜率变化表示，而超出拐点的斜率表征CaCO3沉淀的动力学。然而，经验表明，从pH曲线能更准确地确定沉淀的开始;因此，电阻率曲线通常用于分析反应速率。测量的效率必须包括成核和生长阶段。因此测试时间是固定的，将处理水和未处理水的电阻率曲线之间的面积与未处理水的电阻率曲线下方的面积进行比较。效率E被定义为
其中R0是初始电阻率，RNT和RT分别是在时间t处未经处理和处理的水的电阻率，Aa和Ab分别表示a和b的面积，c是两个电阻率曲线初始部分的切线（图3）。
图3 RCP曲线：pH和电阻率随时间的变化
3结果与讨论
3.1通过静态试验评估阻垢性能
3.1.1抑制CaCO3
如图4所示，PASP和PESA对CaCO3（Ca2 ：500 mg / L，HCO32-：750 mg / L，pH = 9，T：80℃，t：8 h）均显示出令人满意的抑制作用。 PESA表现优于PASP。
图4 CaCO3阻垢效率与阻垢剂用量的变化
图5 CaSO4·2H2O与阻垢剂用量的阻垢效果的变化
图6 BaSO4与阻垢剂用量的阻垢效果的变化
3.1.2 抑制CaSO4·2H2O量表
如图5所示，PASP对CaSO4·2H2O（Ca2 ：2000 mg / L，SO42-：4800 mg / L，pH值：7 ,T 60℃，t：18 h）表现出优异的抑制性能。 PESA也显示出中等的抑制作用。
3.1.3抑制BaSO4量表
如图6所示，PASP和PESA均显示出对BaSO4（Ba2 ：20 mg / L，SO42-：100 mg / L，pH值：7，T：65℃，t：18 h）的抑制效果极好。 PESA表现优于PASP。
3.1.4抑制SrSO4垢
如图7所示，PASP和PESA对SrSO4（Sr2 ：300 mg / L，SO42-：1100 mg / L，pH值：7，T：65℃，t：18 h）均具有很强的抑制作用。 PESA的性能略好于
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