生物质制盐阻垢剂OI-PESA的制备及其性能研究

以菊粉(GFn)为原料,经氧化制得氧化菊粉(OI),将其与聚环氧琥珀酸(PESA)复配得阻垢剂OI-PESA,通过控制变量法探讨了氧化条件、质量比、体系环境等因素对阻垢性能的影响。实验结果显示:当氧化温度为25℃,质量比m(OI):m(PESA)为1:4时,制得的阻垢剂效果较好,投加量为40mg/L时,在制盐体系中的阻垢率为96.1%,适用于高盐、高碱、高硬度体系中。表征结果显示,阻垢剂可使CaCO_(3)垢的晶体形貌尺度变小,从稳定的方解石变成亚稳态的球霰石,说明阻垢剂OI-PESA具有较好的协同增效作用。

产水气井碳酸钙阻垢剂分子模拟研究

为了解决西南油气田分公司磨溪气田龙王庙组地层水矿化度高、结垢离子多导致油管经常发生碳酸钙结垢堵塞的问题,采用分子动力学模拟阻垢剂与钙离子和碳酸根离子相互作用过程,分析阻垢剂阻止碳酸钙垢的机理。在不同温度条件下分别模拟了水溶液中三聚磷酸钠和羧甲基葡聚糖阻垢剂阻止钙离子与碳酸根离子生成碳酸钙垢的过程,明确了阻垢剂与结垢离子的作用方式、阻止机理。分子模拟结果表明:碳酸钙垢的生成主要以钙离子或碳酸根离子为中心,钙离子与碳酸根离子相互吸引,当结垢阴阳离子距离达到0.25 nm后就会生成碳酸钙分子,碳酸钙分子不断聚集形成晶体,温度越高越容易结垢;阻垢剂的阻垢机理是阻垢剂的阴离子对钙离子吸引力更大,从碳酸根离子与钙离子在距离为0.25 nm的结合概率降低可以得到证明,溶液中阻垢剂阴离子之间相互排斥,垢分子与离子相对分散,碳酸钙无法聚集形成晶体;三聚磷酸钠阻垢剂的阻垢效果比羧甲基葡聚糖(CMD)阻垢剂更好,温度越高垢分子的生成概率越低,三聚磷酸钠最大概率密度比羧甲基葡聚糖(CMD)阻垢剂的小0.415倍;三聚磷酸钠阻垢剂阴离子负价高,相互排斥,造成溶液中所有阴阳离子更分散,垢分子难以聚集形成碳酸钙晶体;采用该分子模拟方法可以筛选适合的阻垢剂。

ZCUP-3新型阻垢剂研究与应用

近些年,随着镇原油田的持续开发,注水时间增长,致使井筒自然结垢速度加快,结垢井数逐年上升,主要集中在镇252、镇287、镇277及镇28等区块,垢型主要以碳酸钙为主。经现场试验,现有4种阻垢剂对碳酸钙垢未产生良好的效果,因此基于垢型分析,实际生产数据等,研制出ZCUP-3新型阻垢剂。目前ZCUP-3阻垢剂在三个区块共计154口井投加,结垢速率由3.14 mm/a下降至1.41 mm/a,平均延长检泵周期184天,结垢导致检泵共减少48井次,实验结果良好。本文从该化学药剂成分入手,揭示其阻垢机理,并结合投加前后作业起出管柱情况进行了试验效果分析及经济效益评价。

膜阻垢剂及其阻垢机理研究新进展

由于水资源紧缺的问题,反渗透膜处理技术发展迅速。膜阻垢剂因能减缓膜组件的结垢、提高水净化效率,因而被广泛应用于反渗透膜处理技术。常见的膜阻垢剂有磷酸盐类、阴离子聚合物类、阳离子聚合物类以及绿色阻垢剂等,一般认为它们可以通过螯合、分散、晶格畸变等作用或阈值效应阻碍或缓解垢的形成。树枝状聚合物膜阻垢剂具有优异的阻垢性能,与其结构相似的球形聚电解质刷作为一种刷状聚合物膜阻垢剂也在膜处理领域中崭露头角。深入研究新型膜阻垢剂的阻垢机理可为设计开发针对性强、经济环保的高效阻垢产品奠定理论基础。

多基团低磷共聚物阻垢剂的合成及性能研究

采用过硫酸铵作为引发剂,以马来酸酐(MA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和次磷酸(HPA)为单体,合成一种新型低磷共聚物阻垢剂MA-AMPS-HPA,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线粉末衍射(XRD)与静态阻垢试验,分析了该共聚物的结构对CaCO_(3)生成的影响及阻垢性能。结果表明,阻垢剂适宜的制备条件为:单体配比n MA∶n AMPS∶n HPA为1∶0.8∶0.4,引发剂用量为10%(w),反应温度为90℃,反应时间为10 h。在未添加抑制剂的情况下,CaCO_(3)结晶主要以六面体方解石晶型为主,并含有少量文石晶型。添加MA-AMPS-HPA后,CaCO_(3)结晶为方解石、文石和球霰石混合物,表明该低磷共聚物对方解石的形成具有一定抑制作用。MA-AMPS-HPA的阻垢性能最高可达94.82%,优于PASP和PESA阻垢剂20%以上,阻垢性能几乎接近含磷阻垢剂HEDP、PBTCA和ATMPA。

蚕沙提取物在盐溶液中的阻垢缓蚀性能研究

大多数合成缓蚀阻垢剂对环境的有害影响是研究环保型提取物的动机。采用红外光谱(FTIR)和紫外可见光谱(UV-vis)研究了蚕沙提取物(SSE)的主要成分;采用电导率、静态阻垢法,结合扫描电镜(SEM),研究了SSE作为阻垢剂在氯化钙盐溶液中的阻垢效果;采用电化学阻抗技术(EIS)和动电位极化曲线(PDP)研究其在模拟冷却水中的缓蚀性能。结果表明:SSE的主要成分为叶绿素;当SSE质量浓度达到30 mg/L以上时,对碳酸钙、硫酸钙的阻垢率都在90%以上,SSE可以抑制碳酸钙的过饱和,延长成核时间,并会使钙垢的晶型发生变化;SSE在盐溶液中对Q235钢具有良好的缓蚀效果,其缓蚀机理为SSE在Q235钢表面形成一层保护膜。SSE能起到阻垢、缓蚀双重作用,是一种潜在的新型、环境安全的缓蚀阻垢剂,适用于冷却水系统。

超支化聚酰胺-胺类阻垢剂制备及性能研究

采用乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、和三乙烯四胺(TETA)为反应中心核,甲醇为溶剂,丙烯酸甲酯(MA)为原料,通过迈克尔加成和酰胺化反应,合成3种不同类型的超支化聚酰胺-胺[PAMAM(EDA/DETA/TETA)],后用羟基亚乙基二膦酸(HEDP)分别对其进行改性,制备出3种端膦酸基超支化聚酰胺-胺类型的阻垢剂[PAMAM(EDA/DETA/TETA)-H2PO_(3)],并对其阻垢性能和阻垢机理进行研究。结果表明:超支化聚酰胺-胺的阻垢率未达到标准,而改性后的端膦酸基超支化聚酰胺-胺具有优异的阻垢性能,其中在高矿度下加药浓度为500 mg·L^(-1),PAMAM(EDA)-H2PO_(3)对CaSO_(4)、CaCO_(3)垢的阻垢率分别达到98.5%和90.1%,而且还发现此类型的阻垢剂具有耐高温、pH值应用范围广、持续时间长等优点。再结合分散性能测试和垢样分析,发现其阻垢机理主要与支化分子结构、聚合物的高分散性和引入的官能团有关。

多相流阻垢热泵蒸发系统特性研究

为验证多相流热泵蒸发系统的在线阻垢及强化换热性能,以蒸氨废液为液相工质、氧化铝及聚甲醛粒子为阻垢颗粒进行实验研究。结果表明,氧化铝颗粒的加入可有效去除蒸发器已有垢层,换热系数由结垢后的392.5 W/(m^(2)·K)提升至1 712.2 W/(m^(2)·K),且连续运行130 h换热系数未降低;蒸发器换热系数受颗粒物性参数影响较大,随着颗粒直径、密度、体积分率增加换热系数逐渐增大,但增加过量时导致流动不畅,换热系数降低;颗粒自身材质导热系数越高强化换热效果越好;循环流量、颗粒分布形式对换热系数也有较大影响,提高循环流量有助于强化换热;不同分布形式在一定程度上均可提高换热系数,双层多孔分布器可实现颗粒逐级输运,增加其进入换热管比例,强化换热效果最佳。

毛薯提取物的制备及阻垢缓蚀性能研究

通过浸提法对毛薯水提物(HPE)进行制备,并对毛薯提取物的阻碳酸钙垢、硫酸钙垢以及缓蚀性能进行了评价。结果发现,随着毛薯提取物浓度增加,其阻碳酸钙、硫酸钙垢率以及缓蚀率均有所提高。当毛薯提取物浓度为1500 mg/L时,阻碳酸钙垢效率达到61.0%;当提取物浓度达到200 mg/L时,阻硫酸钙垢效率接近100%;当毛薯提取物浓度为500 mg/L时,其在0.1 mol/L硫酸溶液中的缓蚀率可达80%左右。在探究加热时间、温度、Ca^(2+)浓度变量与阻垢率之间的关系时,发现随着变量条件的提高,阻碳酸钙、硫酸钙垢率均出现了不同程度的下降。结果表明,毛薯提取物具有较好的阻垢、缓蚀性能。

阻垢剂ATMP与永磁场协同阻垢研究

火电厂换热器中广泛存在的水垢降低了换热效率,在特定条件下会导致垢下腐蚀。目的阻垢剂ATMP是一种目前常用于水处理领域的化学物质,永磁场为一种新型环保阻垢技术。为了研究阻垢剂ATMP与外加永磁场二者协同作用下阻垢性能的作用规律,搭建新的实验系统,基于人工配制的高硬度溶液开展实验研究。方法基于配置的高硬度溶液,对比分析结垢实验、永磁场阻垢实验、氨基三亚甲基膦酸(ATMP)阻垢实验和ATMP与永磁场(PM)协同阻垢实验的Ca^(2+)浓度、电导率、浊度和U型加热管表面结垢形貌;通过计算每次实验结束后溶液中Ca^(2+)浓度,得到不同类型实验的阻垢效率。结果结果表明,ATMP&PM阻垢、ATMP阻垢、PM阻垢实验的阻垢率分别为74.7%,60.8%,10.7%。对实验后沉淀的CaCO_(3)晶体进行表征,XRD图谱峰值变化揭示CaCO_(3)晶体的形貌发生了亚稳相变化,部分方解石CaCO_(3)晶型转成亚稳态球霰石CaCO_(3)晶型。通过Jade软件对CaCO_(3)晶体进行定量分析,结果表明:ATMP&PM阻垢、ATMP阻垢、PM阻垢实验的球霰石CaCO_(3)晶型质量分数分别增加到59.6%,54.3%,28.9%;ATMP&PM协同阻垢的阻垢效率最高,并且ATMP和永磁场都可以延长CaCO_(3)成核诱导期,促进生成能量更高的球霰石CaCO_(3)晶体,从而达到阻垢抑垢的目的。结论永磁场与ATMP协同处理高硬度循环水,既能提高阻垢效率,又能降低成本,并减少对环境的污染。

一种新型绿色荧光阻垢剂的制备与研究

由姜黄素(Cur)、马来酸酐(MA)和对苯乙烯磺酸钠(SSS)合成了一种绿色荧光阻垢剂聚(马来酸酐-对苯乙烯磺酸钠)接枝姜黄素(PMS-g-Cur聚合物)。利用傅立叶红外光谱仪(FTIR)对PMS-g-Cur的结构进行了表征,成功合成了目标产物。采用荧光光谱仪对其进行分析,荧光光谱显示PMS-g-Cur有望实现在线检测。静态阻垢实验表明,在70℃时,PMS-g-Cur阻CaSO4垢的效率可达到99.5%,阻CaCO_(3)垢的效率可达到82.8%。此外,还讨论了阻垢剂浓度、温度、pH值和矿化度对阻垢性能的影响,结果显示,阻垢剂具有一定的耐高温和耐盐性能。

基于工业物联网的地热井阻垢剂加注装置研制

为解决西藏地区高温地热井结垢问题,该文研制了一套基于工业物联网的阻垢剂加注装置,设计了五层架构:现场层、控制层、操作层、管理层、企业层。现场层、控制层、操作层为本地系统,基于S7-1200、触摸屏、WinCC界面实现阻垢剂加注现场监控,并通过西门子工业网关(IoT 2050)向云服务器传输加注压力、流量、深度等生产数据。管理层、企业层为远程系统,通过生产执行系统(MES)监控多个地热井的阻垢剂加注装置,进行多井联产管理。该装置在西藏谷露某地热井进行现场测试,阻垢剂加注流量调节范围可达0~60 L/h,压力0~2.5 MPa,深度0~300 m,可以满足实际需要。

延长油田低渗油藏分层注水缓蚀阻垢剂的制备及性能研究

本文以丙烯酸(AA)、顺丁烯二酸钠(MAH-Na)、乙烯吡咯烷酮(NVP)及自合成的季铵化咪唑啉(QIM)为单体,采用偶二异丁眯盐酸盐(V50)紫外光引发体系合成了四元共聚缓蚀阻垢剂。通过正交实验筛选出最佳单体配比为18∶6∶3.5∶2.5,结合静态结垢实验、动态腐蚀实验以及分子量测试得出最佳合成条件为:V50加量为0.6wt%、反应时间为8h、单体浓度为35wt%,此最佳条件合成的缓蚀阻垢剂的缓蚀率达86.1%,CaCO_(3)阻垢率达91.2%,CaSO_(4)阻垢率达96.1%,BaSO_(4)阻垢率达73.2%,各项性能优于市场采购的单一功能缓蚀剂与阻垢剂。

阻垢剂在低温多效海水淡化装置中的工业化应用

目前我国低温多效海水淡化水处理药剂基本为国外公司垄断,价格昂贵。国产海水淡化阻垢缓蚀剂也正在突破瓶颈,质量、性能日渐成熟,但是缺乏统一、完善系统的方法验证,同时缺乏大型海水淡化工程考核验收平台,导致海水淡化水处理药剂价格居高不下。为打破国外垄断,提升我国海水淡化药剂自主创新能力和核心竞争力,并降低药剂使用成本,采用2.5万t/d低温多效海水淡化装置,开展了SD210阻垢剂在工业化试验装置中应用研究。试验结果表明:在为期2个月的试验期内,在SD210投加质量浓度为4~8 mg/L条件下,装置运行安全、平稳,无明显结垢和腐蚀现象;且海水淡化装置产品水水质优于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)所规定的指标要求。综上,SD210阻垢性能良好,能满足低温多效海水淡化装置使用要求。

矿井水反渗透系统阻垢剂成分与阻垢机制

矿井水反渗透浓水中阻垢剂可以抑制Ca^(2+)、Mg^(2+)结晶沉淀导致双碱法投药量高、除硬效果差,影响后续蒸发结晶分盐效果.探究反渗透系统中阻垢剂成分及阻垢机制是实现Ca^(2+)、Mg^(2+)脱稳、解决深度除硬与零排放问题的关键.本文首先测定反渗透浓水水质条件,通过超滤分级、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和三维荧光光谱(EEM)分析得出溶解性有机物主要为分子量<3 kDa且含有羧基、醇/酚羟基与不饱和烃结构的微生物代谢产物和类腐殖酸物质;根据13C和31P核磁共振(NMR)谱化学位移特征(甲基碳、季碳和C—PO_(3)H_(2)结构),确定阻垢剂主要成分为羟基乙叉二膦酸(HEDP);吸附去除88.55%总磷和38.86%COD后,双碱滴定结果表明,Ca^(2+)沉淀完全所需CO^(2)_(-3)的投加量从2845.8减少至826.8 mg·L^(-1),表明HEDP主要阻止Ca^(2+)结晶成垢;重新利用HEDP复配,CO^(2)_(-3)投加量仅增加至1626.3 mg·L^(-1),说明吸附去除的部分有机物具有一定分散作用,可以抑制溶液中Ca^(2+)结晶团聚.HEDP与溶解性有机物的协同阻垢机制,为矿井水反渗透浓水中Ca^(2+)、Mg^(2+)深度去除提供重要理论依据和调控策略.

加酸循环水处理工艺无磷缓蚀阻垢剂研制及机理研究

以HPMA、磺酸盐聚合物、BTA和锌盐为原料,研制得到无磷复合缓蚀阻垢剂,通过SEM分析、缓蚀模型建立,研究了无磷复合缓蚀阻垢剂的阻垢缓蚀机理,在碳钢表面形成致密保护膜以缓蚀,成膜满足η=9×10-5c 2+0.0039c+0.0237多项式方程;破坏了碳酸钙晶体规则的形状和晶面生长的完整程度,使其产生晶格畸变而产生阻垢作用。

多元共聚物阻垢剂的合成及性能研究

以马来酸酐(MA)和聚乙二醇400(PEG400)为原料,通过酯化反应合成了聚醚单体(PEGDMA)。以PEGDMA、MA和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸(AMPS)为单体,通过自由基聚合法合成了PEGDMA-MA和PEGDMA-MA-AMPS共聚物。对单体阻垢剂和聚合物阻垢剂进行了表征,并用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱对阻垢剂进行了表征。

前端进水温度对CuZn合金微观形貌和阻垢性能影响

本文通过精确控制实验条件,基于EDTA滴定法精确测定不同温度下水中Ca^(2+)浓度,分析了温度对CuZn合金阻垢效率的影响规律。随着温度的升高,合金的阻垢效率呈现明显下降趋势。本文为开发适用于不同温度条件的高效阻垢技术和材料提供了重要理论依据和实验支持,具有显著的理论意义和应用前景。

不同阻垢剂在锅炉水处理中的阻垢效果研究

采用阻垢剂添加在锅炉水中,可通过阻垢剂与水样中离子的作用,减少水垢的产生,提高锅炉使用的安全性。采用挂片法的实验方式,对不同阻垢剂作用时的阻垢效果进行实验分析,结果表明,在相同的用量及水样条件下,ATMP的阻垢效果最佳,可作为优选的阻垢剂。

杏子川油田王家湾区注水管线结垢及阻垢剂优选

注水开发是油田常用的提高采收率的方式之一,但注入水经过联合站处理后,经注水站输送至各个配水间及单井井口的过程中,注水管线结垢堵塞严重,呈现出管线有效内径减小,流体输送效率降低,注入压力升高等系列现象。为解决该问题,以杏子川油田某联合站沿程注水管垢为研究对象,运用X射线衍射仪确定垢样类型,结合注水工艺中不同节点的污水水样与配伍性实验,分析引起管线结垢的原因,针对结垢特征,通过静态阻垢法开展了阻垢剂优选与评价实验。研究结果表明:长2层产出的回注水含有大量的Ca^(2+)和HCO_(3)^(-),自身存在严重的结垢趋势;同时,若水处理后悬浮物含量不达标,则会与CaCO_(3)沉淀相互作用,形成以CaCO_(3)为主、含有少量SiO_(2)和硅酸盐的垢物。通过实验优选出绿色环保的聚合物类阻垢剂并确定其最佳使用浓度。在阻垢剂浓度为60 mg/L时,现场注入水的阻垢率达到91.62%,据此给出阻垢剂现场加药措施,有效解决了油田水质结垢的问题,也为同类型油田回注水管线现场防垢提供一定的技术参考。