水處理劑丙烯酸-2-羥基-3-烯丙氧基丙磺酸鈉共聚物的合成及性能研究.pdf

1、隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，環(huán)保法規(guī)日益完善，磷系水處理劑的使用受到了嚴(yán)格的限制，因此開發(fā)環(huán)境友好水處理劑必將是今后水處理行業(yè)的發(fā)展方向。聚丙烯酸由于主要官能團(tuán)為羧酸官能團(tuán)，結(jié)構(gòu)單一，使得在抑制磷酸鈣垢、穩(wěn)定鋅鹽等方面效果不顯著。本文用新工藝合成了單體2-羥基-3-烯丙氧基丙磺酸鈉，然后再與丙烯酸共聚得到環(huán)境友好水處理劑丙烯酸/2-羥基-3-烯丙氧基丙磺酸鈉共聚物，達(dá)到在聚丙烯酸中引入磺酸基團(tuán)的目的，產(chǎn)物阻垢分散性能較聚丙烯酸有所改善。

2、 本文首先由亞硫酸氫鈉和環(huán)氧氯丙烷合成中間體3-氯-2-羥基丙磺酸鈉，然后中間體再與烯丙醇在氫氧化鈉催化下合成了2-羥基-3-烯丙氧基丙磺酸鈉，產(chǎn)品經(jīng)過元素分析、紅外光譜和核磁共振譜圖表征，表明得到目標(biāo)產(chǎn)物，該合成路線未見文獻(xiàn)報(bào)道。并研究了該反應(yīng)催化劑用量、物料配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響，優(yōu)化了反應(yīng)條件，得出產(chǎn)率較高的合成條件（該步反應(yīng)收率為78.4％）。然后再以水為溶劑，丙烯酸和2-羥基-3-烯丙氧基丙磺酸鈉為單體，

3、采用三種不同的引發(fā)劑體系： (1)丙烯酸/（1）以過硫酸銨為引發(fā)劑，異丙醇為鏈轉(zhuǎn)移劑；（2）以過硫酸銨/亞硫酸氫鈉/七水合亞硫酸鐵三元氧化還原體系為引發(fā)劑；（3）過硫酸銨/次亞磷酸鈉二元氧化還原體系為引發(fā)劑。并以靜態(tài)阻碳酸鈣垢、磷酸鈣垢為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行評(píng)定，篩選出較好的引發(fā)劑體系，即過硫酸銨/亞硫酸氫鈉/七水合亞硫酸鐵組成三元氧化還原體系。同時(shí)還探討了催化劑用量、物料配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間與產(chǎn)物阻垢分散性能之間的關(guān)系。然后在

4、優(yōu)化條件下，合成一系列產(chǎn)品，并分別進(jìn)行抑制碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣沉積，穩(wěn)定鋅鹽和分散氧化鐵的性能進(jìn)行了評(píng)定。 結(jié)果表明：2-羥基-3-烯丙氧基丙磺酸鈉共聚物的阻碳酸鈣垢率隨著共聚物中磺酸基團(tuán)含量增加而下降，共聚物中磺酸基團(tuán)的含量越低，阻碳酸鈣垢性能越好，其中樣品1 阻碳酸鈣垢性能最好，其用量為10mg/L 時(shí)，阻垢率達(dá)到71.9％。(2)丙烯酸/2-羥基-3-烯丙氧基丙磺酸鈉共聚物的阻磷酸鈣垢的能力隨著共聚物中磺酸基團(tuán)的含量的增

5、加而增加，當(dāng)配比為0.8:1，樣品阻磷酸鈣垢能力優(yōu)異，質(zhì)量濃度為5mg/L 時(shí)，阻垢率已達(dá)到100％。(3)丙烯酸/2-羥基-3-烯丙氧基丙磺酸鈉共聚物的阻硫酸鈣垢的能力隨著共聚物中磺酸基團(tuán)的含量的增加而變差；樣品1~4 阻硫酸鈣垢的能力比較理想，在質(zhì)量濃度為2mg/L 時(shí)，其阻垢率都在70％以上。(4)丙烯酸/2-羥基-3-烯丙氧基丙磺酸鈉共聚物的穩(wěn)定鋅鹽的能力隨著共聚物中磺酸基團(tuán)的含量的增加而增加。(5) 丙烯酸/2-羥基-3-烯丙