防垢剂EAS的合成及其性能研究_余兰兰.pdf

化工科技，２０１２，２０（２）：３３～３７
科研开发ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ

防垢剂ＥＡＳ的合成及其性能研究

余兰兰１，吉文博１，王宝辉１，雷亮２
（１．东北石油大学化学化工学院，黑龙江大庆１６３３１８；２．天然气分公司第七大队，黑龙江大庆１６３０００）

摘要：以环氧琥珀酸钠（ＥＳＡＳ）、丙烯酰胺（ＡＭ）、烯丙基磺酸钠（ＳＡＳ）为单体，过硫酸铵为引发
剂，合成了三元共聚物ＥＡＳ防垢剂。通过红外光谱图对其结构表征，结果表明合成的产物为目标产物。
通过正交实验研究其最佳合成条件为：共聚温度为９０℃，共聚时间为３．５ｈ，ｍ（引发剂）∶ｍ（总单体）＝
１２．５％，单体配比ｎ（ＥＳＡＳ）∶ｎ（ＡＭ）∶ｎ（ＳＡＳ）＝１．２∶０．６∶１；合成产物对碳酸钙垢具有较好的防垢性
能，防垢率达到８８．０７％。
关键词：合成；防垢剂；碳酸钙；正交实验
中图分类号：ＴＥ３９文献标识码：Ａ文章编号：１００８－０５１１（２０１２）０２－００３３－０５

近年来，水溶性聚合物在水处理系统中的应
１实验部分
用越来越广泛，含羧基、酯基、磺酸基、膦酰基、酰

［，］
胺基等官能团的单体的引入１２，提高了聚合物１．１试剂及仪器
的多功能性，使得聚合物能有效地抑制水垢的形马来酸酐（ＭＡ）：分析纯，中国医药公司北京
成。马来酸类、丙烯酰胺、丙烯酸类、磺酸类共聚采购供应站；ＡＭ：分析纯，天津市福晨化学试剂
物阻垢剂以其优异的阻垢性能一直受到人们的亲
厂；ＳＡＳ：分析纯，淄博骏升化工产品销售有限公
睐［３，４］。聚环氧琥珀酸是目前国内外公认的一种司；钨酸钠：分析纯，天津市瑞金特化学品有限公
绿色水处理剂，具有螯合多价金属阳离子的性能，司；氢氧化钠、乙醇、过硫酸铵、过氧化氢：分析纯，
是一种有效的螯合剂。ＰＥＳＡ对钙、镁、铁等离子沈阳市华东试剂厂。
的螯合能力强阻垢性能优异并具有较强的缓蚀
，，恒温干燥箱：２０２型，上海胜启仪器仪表有限
作用可解决高碱高固水质的阻垢问题［５～７］
，。公司；数显恒温水浴锅：ＨＨ－Ｓ２６ｓ型，江苏省金坛
以聚环氧琥珀酸的单体环氧琥珀酸钠为基
市大地自动化仪器厂；增力电动搅拌器：ＤＪ１Ｃ型，
础引入羧酸酰胺磺酸基团合成聚合物防垢
，，，，江苏省金坛市大地自动化仪器厂；恒温磁力搅拌
剂，尚未见报道。作者以环氧琥珀酸钠（）、
ＥＳＡＳ器：ＨＷＣＢ－２型，温州市医疗仪器厂；光栅分光光
丙烯酰胺（）、烯丙基磺酸钠（）为单体，过
ＡＭＳＡＳ度计：７２１型，上海浦东物理光学仪器厂；电子天
硫酸铵为引发剂，合成了三元共聚物防垢
ＥＡＳ平：ＦＡ－Ｎ／ＪＡ－Ｎ系列，上海民桥精密科学仪器有
剂。通过红外光谱对共聚物结构表征并通过正交
限公司；可控调温电热套：ＫＤＭ型，山东鄄城华
实验研究其最佳合成条件实验结果表明共聚
。：鲁电热仪器有限公司。
温度为９０℃，共聚时间为３．５ｈ，引发剂用量为单
１．２ＥＳＡＳ的合成
体总质量的单体配比
１２．５％，ｎ（ＥＳＡＳ）∶在装有冷凝管、温度计的四颈烧瓶中，加入
ｎ（ＡＭ）∶ｎ（ＳＡＳ）＝１．２∶０．６∶１为最佳合成条
０．１ｍｏｌ（９．８ｇ）马来酸酐、２５ｍＬ乙醇水溶液［（Ｖ
件；合成产物对碳酸钙垢具有较好的防垢性能，防
（乙醇）∶Ｖ（水）＝３∶１］，不断搅拌下缓慢滴加氢
垢率为８８．０７％。
氧化钠（０．５ｍｏｌ）乙醇水溶液１５ｍＬ，确保马来酸
酐全部碱性水解成马来酸盐，另加入１．０ｍｍｏｌ
收稿日期
：２０１１－１２－１６钨酸钠结晶体缓慢加热至滴加
作者简介：余兰兰（１９７３－），女，江苏南京人，东北石油大（０．３ｇ），５０℃，
学化学化工学院副教授，研究方向为环境工程。水溶液用
０．５５ｍｏｌｗ（Ｈ２Ｏ２）＝３０％（１１．２ｍＬ），
·４３·化工科技第２０卷

ｃ（ＮａＯＨ）＝７ｍｏｌ／Ｌ的氢氧化钠溶液调节反应液表１ＥＡＳ合成影响因素及水平
ｐＨ值，控制反应温度不超过６５℃，反应３ｈ后将ＡＢＣＤ
引发剂
反应溶液冷却至４℃，产物析出，抽滤，用４０ｍＬ水平共聚温度共聚时间ｍ（）∶ｎ（ＥＳＡＳ）∶
ｍ（总单体）ｎ（ＡＭ）∶
［］／℃／ｈ
乙醇水溶液洗涤，将产物置于真空干燥器中８。／％ｎ（ＳＡＳ）
１．３防垢剂ＥＡＳ的制备１８０３７．５１．２∶１∶１
将一定量的蒸馏水、环氧琥珀酸钠、丙烯酰胺２８５３．５１００．８∶０．６∶１
３９０４１２．５１．２∶０．６∶１
加入四口烧瓶中、搅拌，用ｃ（ＮａＯＨ）＝７ｍｏｌ／Ｌ
表正交实验方案及结果
调节溶液ｐＨ＝４～５，加入烯丙基磺酸钠、过氧化２
氢加热时滴入引发剂过硫酸铵搅拌升温防垢率
，８０℃，序号ＡＢＣＤ
／％
至，保持此温度进行反应共聚，所得产物为
９０℃１１１１１７３．３５
共聚物ＥＡＳ。用乙醇稀释反应溶液，过强酸性离２