[doc] 一种新型低磷高效复合型水质稳定剂的性能研究

[doc] 一种新型低磷高效复合型水质稳定剂的性能研究 一种新型低磷高效复合型水质稳定剂的性 能研究 第20卷第3期 2OO4年3月 甘肃科技 GamuScienceandTechnology Vo1.2oNo.3 March.20o4 一 种新型低磷高效复合型水质稳定剂的性能研究 王良成,常青 (兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃兰州73~r7o) 摘要:本文以水为溶剂,在引发剂的作用下将含有羧酸基,酰胺基和膦酸基的化合物和酯类化合 物聚合成四元共聚物.并系统地考察了其抑制碳酸钙,磷酸钙和硫酸钙垢的能力,同时检验了其缓 蚀性能.结果表明该聚合物不仅具有优良的阻垢性能,而且对碳钢也有很好的缓蚀作用,是一种优 异的低磷复合型水质稳定剂. 关键词:工业循环水;缓蚀;阻垢;水质稳定剂 中图分类号:瑚5.42 阻垢剂的发展经历了无机聚磷酸盐,有机聚磷 酸(盐),聚羧酸类,二元及三元含磷共聚物,二元及 三元低磷和无磷共聚物几个阶段.随着人类环境意 识的提高,环保法规进一步严格,低磷,无磷的绿色 水处理剂已成为国内外水处理剂研制方面的热点课 题[5]5.将不同作用机理的官能团接枝在共聚物分子 中可发挥不同的功效.如阻c.co3,CaSO4垢的主要 是羧酸基;羟基,酰胺基等对阻Ca3(P04)2垢有益;而 丙烯酸酯对阻GaS04垢效果显着;膦酸基(一PO (OH))不仅具有阻垢分散能力,而且还有缓蚀性 能…1.本文以水为溶剂,在引发剂的作用下将含有 羧酸基,酰胺基和膦酸基的化合物聚合成四元共聚 物WD一1;以水为溶剂,在引发剂的作用下将含有 酰胺基和膦酸基的化合物聚合成二元共聚物WD一 2;以水为溶剂,在引发剂的作用下将含有羧酸基,酰 胺基的化合物聚合成三元共聚物WD一3,并系统地 考察了它们的阻垢和缓蚀性能. 1实验部分 1.1主要设备 721型分光光度计,恒温水浴锅,恒温磁力搅拌 器,四颈反应瓶,冷凝装置. 1.2主要原料 碳酸氢钠,氯化钙,硫酸锌,磷酸二氢钾,硫酸 镁,氯化钠,碳酸钠,二水氯化钙,EDTA均为分析 纯. WD一1的产品外观为淡黄色粘稠透明液体,固 含量>I25%,pH(1%水溶液)3.0,3.5,密度1.05, 1.15g/cm3,其膦含量为2.O%(以PO4一计). WD一2的产品外观为无色粘稠透明液体,固含 量?25%,pH(1%水溶液)2.5—3.0,密度1.101. 15cm3.其膦含量为4.O%(以PO4一计). WD一3的产品外观为黄色粘稠透明液体,固含 量?25%,pH(1%水溶液)1.0—1.5,密度1.101. 15g/cm3. 1.3阻垢性能评定 1.3.1阻碳酸钙垢性能评定 根据化工部标准,阻碳酸钙垢的性能评定实验 条件是:[Ca2]=250rng/L,[HCO3一]=250nw’L(均 以CaCO3计),其中,Ca2用无水CaC12配制,HCO3一 用NaHCO3配制.当水浴锅升温至5o?左右时放人 水样,使之浓缩1.5倍,同时逐渐升温至80?时开始 恒温并计时,恒温时间为t=lOhL3J.用EDTA络合 滴定法测定[Ca]【. 1.3.2阻磷酸钙垢性能评定 根据化工部标准,阻磷酸钙垢的性能评定实验 条件是:[Ca2]=250rag/L(以c*co3计),[Po3—4] = 5mg/L(以P0i一计),pH=9,其中c.2的配制同 1.3.1,P0i一用KH2PO4用配制,pH用Na2B407- 10H20调节.恒温温度T为:80?2~C,恒温时间为t = 10h.用分光光度法测定EPo~.一]. 1.3.3阻硫酸钙垢性能评定 据文献[4l,阻硫酸钙垢的性能评定实验条件是: [ca]=6800mg/L(以CaS04计),[s0;一]=710(OW’ L(以Na2SO4i-t-),pH=7.2,其中,的配制同1.3. 第3期王良成:一种新型低磷高效复合型水质稳定剂的性能研究93 1,一用Na2S04配制.恒温温度为T=70?2~C, 恒温时间为t=6h.[Ca2]的测定同1.3.1. 1.4缓蚀性能的测定 缓蚀性能测定即旋转挂片法,引用标准为:HG/ T2159—91.标准配制水的制备:称取7.35g二水氯 化钙,4.93g硫酸镁,6.58g氯化钠溶于约7L水中, 完全溶解后,混匀;另称取1.68g碳酸钠溶于1L水 中,完全溶解后,混匀,转移到上述溶液中,用水稀释 到10.0L,混匀.恒温温度为T=50?1?,旋转速 度为75?lr/mino 2结果与讨论 2.1阻碳酸钙垢性能评定 按照1.3.1,1.3.3的条件对WD一1进行了静 态阻碳酸钙垢,磷酸钙垢,硫酸钙垢性能评定,并分 别与WD一3进行了比较,同时对WD一1的阻碳酸 钙垢性能进行了评价.试验结果见下表. 表1静态阻碳酸钙垢试验结果 阻垢率/% 药剂 名称药剂质量浓度—昏/l 2468lOl214 WD一364.583.888.796.896.896.496.4 WD—l78.390.193.194.495.195.195.5 从表1结果可知,垢率随药剂浓度的增加而增 加.当药剂浓度为8mg/L时,阻碳酸钙垢率达94. 4%,于WD一3基本持平;另外,与共聚物WD一3相 比,WD一1低浓度时阻碳酸钙垢效果明显优于wD 一 3.仅在于WD一1上引入了膦酸集团,但阻垢性能 却大不一样,这说明膦酸集团有利于抑制碳酸钙垢 的形成. 表2静态阻磷酸钙垢试验结果 阻垢率/% 药剂 名称药剂质量浓度—昏/l 46810l214l6 口WD一32.238.495.795.896.O98.898,7 WD—l2.62.84,26.8l1.591.395.5 从表2结果可知,WD一1对磷酸钙垢的阻垢率 随药剂浓度的增加而增加,且存在l临界点.当药剂 浓度为14mg/L时,阻磷酸钙垢率达91.5%;而WD 一 3浓度为8mg/L时,阻磷酸钙垢率达95.7%,可见 引入膦酸集团使得l临界点后移,表现为低浓度阻磷 酸钙垢性能劣于WD一3,高浓度阻磷酸钙垢性能与 WD一3基本持平,但这并不影响其具体运用,作为 复合剂,为达到既阻垢又缓蚀的效能,WD一1浓度 须14mg/L. 表3静态阻硫酸钙垢试验结果 阻垢率/% 药剂 名称药剂质量浓度-n昏/1 2468lOl214 ?WD一325.449.464.594.593.793.793.7 WD—l41.597.697.698.698.999.399.3? 从表3结果可知,WD一1对硫酸钙垢的阻垢率 随药剂浓度的增加而增加,当药剂浓度为4mg/L 时,阻硫酸钙垢率达97.6%,而WD一3浓度为8mg/ L时,阻硫酸钙垢率为94.58%,WD一1优于WD一 3,这说明膦酸集团有利于抑制硫酸钙垢的形成. 2.2缓蚀性能 按照1.4的条件对WD一1和WD一2共聚物进 行了缓蚀性能评定,试验分三步进行,首先测定了单 一 药剂与Zn2协同对碳钢的缓蚀效果,进而研究了 WD一1和WD一2共聚物复配后对碳钢的缓蚀效 果.缓蚀试验结果见表4(挂片未预模) 表4缓蚀试验结果 药剂质量浓度-n昏/1 序号缓蚀率% WD—l+WD一2 l6525O69.3 2O256552.2 340252595.7 从表4结果可知,WD一1浓度为65mg/L,Zn2 为25mg/L时,缓蚀率为69.3%;WD一2浓度为 65mg/L,为25mg/L时,缓蚀率为52.2%;WD一 1浓度为40mg/L,WD,一2浓度为25nw’L,Zn2浓度 为25mg/L复配后,缓蚀率为95.7%.可见WD一1 和WD一2共聚物单独与锌盐复配时其缓蚀性能并 不明显,当它们三个组份复配时缓蚀性能很显着. 其原因是WD一1和WD一2共聚物分子大小差距较 大,WD一1分子大,其附着在阳极上时有空隙,而 WD一2分子小,其刚好嵌入这些空隙中,从而达到 保护阳极不至于腐蚀,锌盐是很好的阴极保护剂. 3结论. (1)WD一1具有优良的阻碳酸钙垢,硫酸钙垢 的性能,其性能优于WD一3.(下转第78页) 78甘肃科技第20卷 议,相对于UDP,TCP的可靠性是以许多复杂措施及 由此而增加的开销为代价换来的.嵌入式设计中应 该注意:UDP本身无连接能力和不可靠,但对传输率 应用层HTTP,TelIlet,FrP,SMTP, gApplication)SNMP 传输层 TCP,UDP (Transport) 网间网层 IP【AI,RAI,ICMP】( Intemet) 网络接口层E themet,X.25,SLIP,PPP etwork) 图1TOP/IP简化机制 TcP报头}rcP数据区 IP报头IP数据区箧 帧头以太网帧数据区i 图2TOP数据包分层封爰结构 却无阻碍;而1r(提供可靠的数据流,但处理的开 销较大,使传输率有所降低.有时选用UDP或1r( 的效果有明显的不同.对于楼宇散布各处的温度和 湿度传感器的每秒一次地集中监控来说,选用UDP 或=P都关系不大;对于独立的,又不太重要的传 感器监控,以及微处理器处理能力可以选用UDP;对 于数据监控系统,进入数据库的传感器监控结果因 其可靠性要求则需用. 2.3微处理器 微处理器负责对以太网接口芯片和CAN接口 芯片进行控制.微处理器内嵌入=P/和 CAN协议,完成以太网协议和CAN总线协议转换, 实现CAN接口和以太网接口通信数据的透明传输. 在测控领域通常传输的数据量不大,对数据传输速 牵?牵?争?牵?牵?牵?牵?牵 (上接第93页)wn一1低浓度阻磷酸钙垢性能劣于 wD一3,高浓度阻磷酸钙垢性能与wD一3基本持平. (2)wD一1和wD一2共聚物缓蚀性能较为显 着,与锌盐复配后显示出较好的协助增效作用. (3)WD一1和WD一2共聚物合成工艺简单,原 料易得,成本较低,对环境无污染,易于实现工业化 生产. (4)WD一1是一种新型低磷高效复合型水质稳 率要求也不高,于是微处理器可以选用通用卿如 Mpega128,其内部为RISC结构,内含有128K的 FIJ~H,4K的S气M(可扩展64K的外部I)和4K 的?M,可达16MIPS的速率,能够满足本系统 的要求. 2.4OAN接口 CAN接口采用飞利浦的CAN物理层和链路层 接口芯片SJA1000和高速CAN收发器TJA1050. SJA1000是一款独立的控制器,用于汽车和一般工 业环境中的控制器局域网络(CAN).它是PHILIPS 半导体FCA82C200CAN控制器(Basic-CAN)的替代产 品.而且增加了一种新的工作模式(PdiCAN),这种 模式支持具有很多新特性的CAN2.0B协议. TJA1050是控制器区域网络(CAN)协议控制器和物 理总线之间的接口.可A1050可以为总线提供差动 发送性能,为CAN控制器提供差动接收性能. 3结束语 用单片机组成以太网关可以满足一般测控系统 的要求,而且它的造价,尺度都非常小.它既可以作 单独的网关,用以连接以太网与现场总线网,或将测 控设备直接接入以太网,可以方便的组建以太网测 控系统;同时它又可以作为一个模块,直接嵌入测控 设备成为设备的接口,这必将大大地促进以太网测 控系统的发展. 参考文献 [1]CawR,WrightW,RichardStevens.”I~’/lvIlluswat~lVolume2.北 京机械工业出版社.2OOO [2]W.RichardeI1s”rcP/lvIllustratedVokme1.北京机械工业出 版社2000 [3]bradHunting.”IheSolutio’SintheCAN.CircuitCellarInk,May 1995 [4]饶运涛,邹继军,郑勇芸现场总线CAN原理与应用技术北京 航空航天大学出版社2003 [5]邬宽明现场总线技术应用选编(上)北京航空航天大学出版 社2003 定剂. 参考文献 [1]李凡修,辛焰,陈斌.共聚物类阻垢剂的研制进胶[J].工业水 处理,2000.1.20(3):7一l0. [2]水和废水监测分析方法,北京:中国环境科学山版社.1997. [3]崔小明.阻垢剂Y一94的合成及性能研究[J].工业水处理. 2000,20(9):l9—2l. [4]崔小明水质稳定剂Y一95的合成及性能研究[J].工业水 处理,2000,20(3):I8—20 [5]张冰如李风亭.工业水处理.2002,9,22(9):21—24