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.

聚环氧琥珀酸对油田污水中硫酸锶/钡垢的阻垢性能及阻垢机制研究

以自制聚环氧琥珀酸(PESA)为研究对象,考察其相对分子质量对油田污水中硫酸锶/钡垢的阻垢性能,并将PESA与常用阻垢剂进行性能比较。结果表明:PESA相对分子质量对其阻垢性能有明显的影响,对于不同浓度的成垢离子、不同种类的垢,要选择不同的相对分子质量和合适的用量;PESA是一种高效的阻硫酸锶/钡垢的阻垢剂,针对含500 mg/L以下锶离子的污水相对分子质量500~1 000较好,针对含1 000 mg/L以上锶离子的污水相对分子质量约2000较好,用量3~8 mg/L时阻垢率均可超过95%;对于阻硫酸钡垢,其阻垢性能优于油田常用阻垢剂,且PESA与PAA有复配效应,对于含1 000 mg/L Ba^(2+)的水系,PESA与PAA在比例为1∶3,用量为100 mg/L时,阻垢率比单独使用提高近20%;PESA主要是通过引起晶格畸变、扰乱晶体正常生长以及螯合增溶等机制起到阻垢作用。

番泻叶提取物制备及其阻垢缓蚀性能与作用机制研究

通过乙醇水溶液回流法制备了番泻叶( Folium Sennae )提取物(FSE),并用红外光谱对其进行了表征,采用静态阻垢、失重、电化学、扫描电镜及量子化学计算等方法分析了FSE的阻垢缓蚀性能及作用机制。实验表明,FSE对CaCO_(3)、CaSO_(4)、Ca_(3)(PO_(4))_(2)的阻垢效率均能达到90%以上;FSE的浓度为600 mg·L^(-1) 时,对碳钢在1 mol·L^(-1) HCl溶液中的缓蚀效率可达87%;通过扫描电镜观察到加入FSE后,碳钢表面的腐蚀得到了明显的改善;电化学和量子化学计算研究表明,FSE对阳极和阴极均有抑制作用,是一种混合型缓蚀剂;其缓蚀机制是化合物分子以物理和化学混合吸附的方式在碳钢表面形成保护层阻止介质侵蚀,且吸附遵循Langmuir吸附等温模型。

羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸阻垢缓蚀性能研究

结垢和腐蚀是工业循环冷却水系统应用中存在的两大重要问题.以一种性能优越且绿色环保的天然高分子材料—壳聚糖为原材,制备了一系列不同接枝率的羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸(CMCS-g-PAA)阻垢缓蚀剂.通过静态阻垢法、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、失重法、电化学法、量子计算等详细考察了CMCS-g-PAA聚丙烯酸接枝率(内部结构因素)与药剂投加量、温度等(外部环境因素)对碳酸钙的阻垢及对碳钢的缓蚀性能影响.结果表明,CMCS-g-PAA具有较好的阻垢缓蚀效果,CMCS-g-PAA的阻垢与缓蚀性能均随着接枝率的增加呈先增加后减少的变化趋势.SEM和XRD结果分析表明,CMCS-g-PAA作为阻垢剂对CaCO3的阻垢作用是螯合作用、分散增溶和晶格畸变等多种效应共同作用的结果.在CMCS-g-PAA缓蚀机制研究中,失重法及电化学法结果大体一致,CMCS-g-PAA是一种混合型缓蚀剂,能同时抑制阴极和阳极反应;抑制机理主要是CMCS-g-PAA上羟基、氨基及羧基等活性功能基团上孤对电子易与Fe外层空轨道有效配位形成单分子层保护膜,从而隔绝腐蚀介质达到对碳钢缓蚀的目的.与CMCS-g-PAA前体羧甲基壳聚糖(CMCS)相比,CMCS-g-PAA不仅在阻垢缓蚀效率上有所提高,还大大降低了药剂投加量.量子计算表明,CMCS-g-PAA相比于CMCS具有更高的给电子倾向,能更好地螯合金属离子,故具有更高的阻垢缓蚀效率.综上,CMCS-g-PAA具有良好的阻垢缓蚀效果,是一种绿色环保的高效水处理剂材料.

羧甲基壳聚糖阻垢缓蚀性能研究

本文以两种不同分子量的壳聚糖为原材制备了一系列不同分子量不同羧甲基取代度的羧甲基壳聚糖(CMCS),通过静态阻垢法、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、失重法、极化曲线法、电化学阻抗法等技术详细考察了CMCS内部结构因素(分子量、羧甲基取代度等)与外部环境因素(药剂投加量、温度等)对碳酸钙的阻垢以及对碳钢的缓蚀性能影响.结果表明CMCS具有较好的缓蚀阻垢效果.CMCS的阻垢与缓蚀性能均随着羧甲基取代度的增加而增强;在相似羧甲基取代度条件下,分子量低的壳聚糖制得的CMCS的阻垢及缓蚀效果更佳.SEM和XRD结果分析表明,CMCS作为阻垢剂对CaCO_(3)的阻垢作用是晶格畸变、螯合作用和分散增容作用等多种效应共同作用的结果.在CMCS缓蚀机制研究中,失重法及电化学法结果大体一致,CMCS是一种混合型缓蚀剂,能同时抑制阴极和阳极反应;抑制机理主要是CMCS上羟基、氨基及羧基等活性功能基团上孤对电子易与Fe外层空轨道有效配位形成单分子层保护膜,从而隔绝腐蚀介质达到对碳钢缓蚀的目的.综上,CMCS具有较好的阻垢缓蚀效果,其作为一种绿色环保的水处理剂材料,具有广阔的应用前景.