（环境工程专业论文）环保型阻垢缓蚀剂的研制与机理研究.pdf

武汉理t 人学硕七学位论文 摘要 聚天冬氨酸作为一种环境友好型循环冷却水处理剂而备受关注，但受到经 济成本和合成工艺设备等条件的限制仍没有广泛应用于实际水处理行业。文章 以合成工艺简单，便于工业化生产为原则，采用低廉马来酸酐和尿素为原料， 在低于2 0 0 、常压、3 小时反应时间条件下，合成了具有高性价比的聚天冬氨 酸，克服了传统合成方法中需要高温、真空减压、反应时间长、设备复杂等苛 刻条件的不足，使制备该产品的性价比大大提高。 本文系统研究了合成聚天冬氨酸最佳工艺以及药剂投加浓度、分子量等因 素对碳酸钙阻垢性能的影响。同时研究了最佳分子量聚天冬氨酸对硫酸钙、硫 酸钡、磷酸钙的阻垢和分散氧化铁性能的影响。结果表明：当c a 2 + 浓度为2 0 0 m g l ， ( 4 5 1 ) 条件下只需要4 m g l 的聚天冬氨酸，运行2 0 h 后其阻垢率仍可达9 0 以上。而且在较高水温和较高p h 条件下均有较好阻垢效果。通过对聚天冬氨酸 的阻垢、缓蚀性能研究表明，聚天冬氨酸阻垢性能优良，但缓蚀效果不够理想， 在应用中应考虑复配其它缓蚀助剂来提高其缓蚀性能。在p a s p 与葡萄糖酸钠、 聚乙烯醇等进行复配后其总质量浓度只需要3 5 m g l 其阻垢性能就可以达9 5 以 上，年腐蚀率小于0 1 0 m m a 。 文章最后对聚天冬氨酸的阻垢缓蚀机理进行了探讨。认为聚天冬氨酸的阻 垢机理有螫合、晶格畸变、分散等作用，但其主要阻垢作用在于螫合。在缓蚀 方面，聚天冬氨酸在不同的环境中其缓蚀过程有一定的差异，但都会吸附在铁 表面形成一层保护膜，因此它属于一种吸附膜型缓蚀剂。 关键词：聚天冬氨酸；环境友好型：阻垢；缓蚀；循环冷却水 武汉理l ：大学硕十学位论文 a b s t r a c t p a s pr e c e i v e sm u c hc o n c e ma st h ee n v i r o n m e n t f r i e n d l yr e c i r c u l a t e dc o o l i n g w a t e rt r e a t m e n ta g e n t s f o rt h eh i g hc o s ta n dp r o b l e m si ne q u i p m e n t p a s ps t i l l h a s n tb e e nw i d e l yt oa p p l yi n p r a c t i c a lw a t e rt r e a t m e n ti n d u s t r y t h i sp r o j e c t s y n t h e s i z e sp a s po np r i n c i p l eo fs i m p l et e c h n o l o g y , l o wp r o d u c t i o nc o s t h i g hr a t eo f f i n i s h e dp r o d u c t sa n de a s yp r o d u c t i o no fi n d u s t r i a l i z a t i o n i nt h ec o n d i t i o no f2 0 0 18 0 m i na n dn o r m a lp r e s s u r e ，w eh a ds y n t h e s i z e dh i g hp e r f o r m a n c e t o p r i c er a t i o p a s pw h i c hu s i n gi n e x p e n s i v em a l e i ca n h y d r i d ea n dt h eu r e aa sr a wm a t e r i a l t h e n e wc r a f to v e r c o m ec o m p l e t e l yt r a d i t i o n sd e f e c t 。s u c ha sh i g ht e m p e r a t u r e ，t h e v a c u u m ，l o n gr e a c t i o nt i m e ，c o m p l e xe q u i p m e n ta n ds oo n t h ea r t i c l es y s t e ms t u d i e dt h ei n f l u e n c eo fs y n t h e s i sc o n d i t i o n so i ls c a l e i n h i b i t i o no fc a c 0 3 w - eh a sd e t e r m i n e dt h eb e s tm o l e c u l a rw e i g h t a n da n a l y z e dt h e i n f l u e n c eo fd o s a g eo nt h es c a l ei n h i b i t i o nr a t i o s i m u l t a n e o u s l y w eh a ss t u d i e ds c a l e i n h i b i t i o no fb e s tm o l e c u l a rw e i g h tp a s pt ot h ec a l c i u ms u l f a t e ，t h eb a r i u ms u l f a t e t h ec a l c i u mp h o s p h a t e 。s c a t t e r e dp e r f o r m a n c ei sa l s og o o d w h e nt h ec o n c e n t r a t i o n o fc a pi s2 0 0 m g l ，o n l y4 m g lp a s pa t4 5 ，t h er a t eo fs c a l ei n h i b i t i o ns t i l lc a n a c h i e v eo v e r9 0 2 0h o u r sl a t e r m o r e o v e ra n du n d e rt h eh i g hp hc o n d i t i o na n dh i g h w a t e rt e m p e r a t u r ei ta l s oh a s g o o ds c a l ei n h i b i t i o n t h ec o r r o s i o ni n h i b i t i o n e x p e r i m e n ti n d i c a t e dt h a tp a s pi sag o o ds c a l ei n h i b i t o r , b u tt h ec o r r o s i o ni n h i b i t i o n e f f e c ti sn o tv e r yg o o d w es h o u l dc o n s i d e rt h a tu s e st o g e t h e rw i t ho t h e rc o r r o s i o n i n h i b i t o r s t h u se n h a n c e sc o r r o s i o ni n h i b i t i o ne f r e c t i nt h ee x p e r i m e n t ，p a s p c o m p o u n dw i t hc o m m o nc o r r o s i o ni n h i b i t o r s i t sc o r r o s i o ni n h i b i t i o np e r f o r m a n c ei t s i n h i b i t i o np e r f o r m a n c ew i l le n h a n c e m e n t m o r e o v e ri t ss c a l ei n h i b i t i o nw i l in o td r o p w h e np a s pc o m p o t m dw i t hs o d i u mg l u c o n a t e ，p o l y v i n y la l c o h o lo n l yn e e d s35 m 叽 i t ss c a l ei n h i b i t i o nc a na b o v e9 5 。a n dt h ec o r r o s i o ni n h i b i t i o ni ss m a l l e rt h a n 0 1 0 m m a f i n a l l ya r t i c l eh a sc a r r i e do ns o m ed i s c u s s i o n sa b o u tt h ep a s pm e c h a n i s mo f s a l ei n h i b i t i o na n dc o r r o s i o ni n h i b i t i o n t h em e c h a n i s mo fs c a l ei n h i b i t i o no fp a s pi s c h e l a t e d ，l a t t i c ed i s t o r t i o n ，d i s p e r s i o n b u ti t sm a i nf u n c t i o nl i e s i nc h e l a t e d i n c o r r o s i o ni n h i b i t i o na s p e c t p a s pi t si n h i b i t i o n sp r o c e s sh a sc e r t a i nd i f f e r e n c ei nt h e d i f f e r e n te n v i r o n m e n t ，i tc a na d s o r bi nt h em e t a ls u r f a c ef o r m sp r o t e c t i v ef i l m ，a n d t h e r e f o r ei tb e l o n g st oo n ek i n do fa d s o r p t i o nm e m b r a n ec o r r o s i o ni n h i b i t o r k e yw o r d ：p a s p ；e n v i r o n m e n t - f r i e n d l y ；s c a l ei n h i b i t i o n ；c o r r o s i o ni n h i b i t i o n ； r e c i r c u l a t e dc o o l i n gw a t e r i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：弛日期丝肛2 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部内 容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 研究生签名墨雌导师签名： 日期：w ，i 几耖乙 武汉理工大学硕七学位论文 1 1 前言 第1 章绪论 地球的表面7 0 被水覆盖，但淡水资源仅占2 5 ，只有约0 0 0 7 的水可为 人类直接利用，我国水资源总量占世界水资源总量的7 ，居第6 位。按人均计 算，我国平均每人每年占有水资源量不足2 6 0 0 m 3 ，只相当于全世界人均占有量 1 0 8 0 0 m 3 的1 4 ，是水资源量较低的国家之一，居第8 8 位。 目前我国的水资源战略是：合理用水，节约用水；防治污染，实现污水的 再资源化，对一些高消耗水的行业，加强水污染的源头控制和水的循环利用显 得尤为重要心1 。如何优化系统的运行，如何提高循环水的浓缩倍数，如何提高水 资源的循环利用，正是目前节水工作研究的重点1 。 本课题主要针对敞开式循环冷却水系统，如何减少水垢，如何提高循环水的 浓缩倍数而展开。 1 2 循环冷却水系统 工业冷却水用于冷却工艺介质，通过换热器( 或称热交换器、水冷却器、水 冷器) 与工艺介质间接换热。热的工艺介质在热交换中温度降低，而冷却水被加 热，温度升高。冷却水系统分两类，即直流冷却水系统与循环冷却水系统。 直流冷却水系统虽然设备简单、投资省，但消耗水量很大，所以只有在水 资源极其丰富的地区或用水量极小的系统中采用。我国为贫水国家，节水是国 策，因而新建的工业冷却水系统原则上不采用直流系统。 密闭式系统的特点是水不与大气接触，但由于阀门、管道接口、水泵等处可 能泄漏，系统水量有一定损失。此外由于泄漏可能带进少量空气，而且少量 补充水也会带入溶解氧，故系统中仍含有溶解氧，也存在氧的电化学腐蚀。密 闭式系统一般仅用在热流量较小或有特殊要求的工业生产系统，如空调、内燃 机、变压器冷却器、核反应堆的辅助冷却器等。 武汉理r 大学硕十学位论文 敞开式循环冷却水系统中的热水是经过冷却塔( 又称凉水塔) 或冷却水与空 气直接接触冷却变为冷水，再返回系统循环使用h 3 。 1 2 1 敞开式系统的流程 敞开式系统的流程见图1 - 1 l _ 风机：2 收水器：3 淋水装置；4 一冷却塔集水池：5 一水泵：6 换热器 图卜1 敞开式循环冷却水系统流程 f i g 1 1f l o wc h a r to fo p e nc i r c u l a t e dc o o l i n gw a t e rs y s t e m 1 2 2 水垢种类以及产生原因 l 水垢种类 循环冷却水系统经常遇到的严重问题是污垢沉积阳1 。沉积物附在换热器上危 害很大。沉积物的成分很复杂畸刮，来源和危害也不相同。 各类沉积物的组成大致如图1 - 2 1 ： 2 6 武汉理r t 大学硕七学位论文 沉淀物 ( 污垢) 钙镁水垢 硅垢 磷酸盐垢 淤泥 粘泥 腐蚀产物 图卜2 水垢成分 f i g 1 - 2c o m p o s i t i o no fs c a l e 1 水垢又称硬垢或无机垢。补充水中带入的难溶或微溶盐在循环水中条件 变化时所形成的垢。常见的有碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙、氢氧化镁、硅酸镁等。 2 污泥相对水垢较疏松，又称软垢。主要是泥渣、粉尘、砂粒、腐蚀产物、 天然有机物、微生物群落和分泌物、氧化铝、磷酸铝、磷酸铁、一般碎屑等 3 淤泥是泥砂为主的软垢。 4 粘泥又称生物沉积物，由微生物及其分泌物和残骸组成。 5 腐蚀产物是设备腐蚀而产生的金属氧化物，主要为氧化铁、氧化铜等。 2 水垢产生的原因 水垢产生原因可以分以下几点n 0 1 ： 1 因冷却塔的蒸发传热作用，使一部分循环冷却水被空气带走，系统中损 失一部分水。这部分水没有带走所溶解的固体，而将它原来溶解的固体留在循 环系统中，使循环水中的溶解固体物浓度增加。 2 在冷却塔中，水在与空气的接触过程中还会失去一部分游离二氧化碳。 由于二氧化碳的逸出，使水中的碳酸氢钙容易转化成碳酸钙沉积在换热器上。 水在与空气接触时还会溶解空气中的氧气，使水中的溶解氧总是处于饱和状 态，这样增加了管道的腐蚀倾向。 3 水在与空气的接触过程中，还会将空气中所带的灰尘、微生物、污染气 体( 如二氧化硫、硫化氢、氨等) 或昆虫带入水系统，引起水质污染，可能产生 腐蚀或污垢沉积等问题“。因此，敞开式比起密闭式和直流系统来，水质要恶 厂ii、l厂，、，l 垢 泥 水 污 厂， 氢氧化钠浓度。在实际生产时水解的温度越低越好，但是温度低之后水解 的时间会变长，温度控制在4 0 5 0 之间较好，水解时间控制在5 0 m i n 即可。 氢氧化钠的浓度越大时水解越快，氢氧化钠的浓度越高对阻垢性能有一定的影 响，因此氢氧化钠的浓度控制在4 m o l l 左右较理想。 6 聚天冬氨酸合成条件对阻垢性能影响优化试验： a 1 1 ( 马来酸酐) ：n ( 尿素) ：1 ：0 9 5 ：1 ：1 0 5 ： b 缩聚温度：1 8 5 ：1 9 0 ； c 缩聚时间：1 3 0 m i n ；1 5 0 m i n ； d m ( 马来酸铵盐) ：m ( 催化剂) 比：1 ：0 4 ；l ：0 5 ； e 水解时间：3 0 m i n ：5 0 m i n ： f 氢氧化钠的浓度：3 m o l l ：4 m o l l ； g 水解温度：5 0 ：4 0 ： 实验数据如下： 表2 7 合成条件对阻垢性能影响优化试验 t a b l e2 - 7o p t i m i z a t i o ne x p e r i m e n to fi n f l u e n c eo fs y n t h e s i sc o n d i t i o no i ls c a l e i n h i b i t i o nr a t i o 武汉理工人学硕十学仲论文 表2 - 8 数据分析 t a b l e2 8d a t aa n a l y s e s 统计 a 阻垢率b 阻垢率c 阻垢率d 阻垢率e 阻垢率f 阻垢率g 阻垢率 类别( )( )( )( )( )( )( ) 从表2 7 和表2 - 8 中数据可以看出聚天冬氨酸的合成工艺中需要控制好原 料比，这对产品的性能会产生较大的影响。其次就是要控制聚酰亚胺水解时的 温度。综合分析后可以选取生产条件为：n ( 马来酸酐) ：1 3 ( 尿素) 为l ：0 9 5 ；缩 聚温度：1 9 0 ；缩聚时间：1 3 0 m i n ；m ( 马来酸铵盐) ：m ( 催化剂) 比：1 ：0 5 ；水 解时间5 0 m i n ：水解时氢氧化钠的浓度4 m o l l ；水解温度：4 0 5 0 。 7 成本核算 表2 - 9 合成工艺成本比较 t a b l e2 9c o m p a r ew i t ht h ec o s to fs y n t h e s i sc r a f t _ _ _ _ - _ _ _ _ _ - _ _ l _ _ - - _ - _ _ _ _ _ - 一1 1 - _ - - - - _ - _ _ - - _ _ _ - _ _ - _ _ _ _ - 合成原料 氮的铲率黼( 揣) 合成p a s p 分子量 目自i 聚天冬氨酸的合成通常采用l 一冬氨酸或马来酸酐与一些铵盐尤其以碳 酸氢铵为热点h 引，l 一冬氨酸法效果可以，但是其成本较高。铵盐法成本较低， 却达不到效果咖引1 。以低廉尿素和马来酸酐为原料不仅可以达到较好的效果，而 且成本也可以控制在较低水平。 武汉理工大学硕士学位论文 2 4 产物的表征 2 4 1 分子量的测定 利用毛细管粘度计测定高分子稀溶液的相对粘度，求得高分子的特性粘度， 然后利用特性粘度与相对分子质量的关系式计算高聚物的粘均相对分子质量。 特性粘度： 1 叩 - - 幻妒c ) ( 卅 公式( 2 2 c 一比浓粘度，m l g ； 可以用乌氏粘度计进行测量。 ( 7 甲c ) = 等 公式( 2 - 3 ) t 一溶液的流经时间，s ： t 广在同一支粘度计中溶剂的流经时间，s ； p 厂溶液的质量浓度，g m l ； 特性粘度通过一系列浓度p ，p 。，ph 分别为测得的粘度中计算而得， 它们的浓度比例近似于l ：2 ：3 。利用粘度值( 纵坐标) 对浓度( 横坐标) 做图， 并将此线外推至浓度o 。从纵坐标上读取特性粘度哺利。 准确称取o 5 9 纯度达9 5 以上的p s i 样品，溶于二甲基酰胺中配成稀溶液， 在2 5 l 下用直径为0 5 m m 的乌氏粘度计测定溶液粘度，再通过做图可得特性 粘度n ，p s i 聚合度n ，p a s p 粘均分子量陌3 棚1 。 ，? = 3 52 木6 公式( 2 4 ) m=l15 1 幸甩+ l8 缩聚时间对分子量的影响 武汉理i ：大学硕十学位论文 o5 01 0 0 1 5 02 0 0 2 5 03 0 03 5 0 缩聚时间( m i n ) 图2 1 4 缩聚时间对分子量的影响 f i g 2 - 14t h ei n f l u e n c eo fp o l y c o n d e n s a t i o n st i m eo nm o l e c u l a rw e i g h t 由图2 一1 4 中可以看出在缩聚时间对分子量的影响有很大的关系，在反应初 期( 1 0 0 m i n 以内) ，聚合反应非常讯速，分子量增加的速度几乎成几何级数。在 反应中后期开始减速。虽然时间增加一倍但分子量的增加却不明显。 分子量太小阻垢性能达不到，太大会发生絮凝从而从体系中沉淀出来，粘 附在管道表面，从而达不到阻垢的效果。 2 4 2 红外光谱的测定 测定产品聚天冬氨酸 0 0 0 0 o o 0 o 0 o o 0 0 0 o o 0 o o o 0 0 0 o 0 6 4 2 o 8 6 4 2 -，上 嘲卜求 武汉理+ r = 丈学硕十学位论文 1 0 0 w h u t ：n 馈 9 0 | g , s 2 p , 2 4 0 9 2 2 52 0 0 8 ( g f f r - 0 7 0 0 o 4 0 0 0 , o o - l 一 - 4 2 5 0 0 2 0 0 0 w 孙橱n u 盯吨孵( e r a - 1 ) 图2 1 5 聚天冬氨酸i r 图谱 f i g 。2 1 5i rs p e c t r u mo f p a s p _-_-_一一 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0 图2 一1 6 天冬氨酸钠标准图谱 f i g 2 - 16s t a n d a r ds p e c t r u mo fs o d i u ma s p a r t a t e 3 2 弩霎暑每cej 武汉理工大学硕士学位论文 表2 1 0i r 图谱分析 t a b l e2 10i rs p e c t r u ma n a l y s e s 注：吸收强度：很强( v s ) 、强( s ) 、中( m ) 、弱( w ) 和很弱( v w ) ；对称伸缩振动( v s ) 、小对称伸缩振 动( va s ) 、血内变形振动( 以6 表示) 由图2 - 1 5 和表2 - 1 0 中可以看出在3 3 0 0 - - 一3 4 0 0 c m 1 之间出现了n h 的特征宽 吸收峰，1 6 5 5 c m 。1 处为酰胺i 带特征谱线，1 6 0 0 一- - 1 5 3 3 c m 十为酰胺i i 带特征谱线， 1 4 0 1 c m 叫为酰胺i i i 带特征谱线，1 2 0 0 c m - 一- 8 7 5 c m 叶的指纹区都是羧酸基团( c o o h ) 的特征谱带。这表明为发生了聚合反应产生了大量的酰基。从图2 - 1 5i r 谱图 和图2 - 1 6 的天冬氨酸钠标准图谱进行对比分析可以看出产物的官能团呈现p a s p 的官能团特征。 2 5 本章小结 通过研究和分析，本章可以得到如下结论： 1 聚琥珀酰亚胺转化率影响因素排序：n ( 马来酸酐) ：n ( 尿素) 缩聚温度 m ( 马 来酸铵盐) ：m ( 催化剂) 缩聚时间。根据实际的生产情况，原料比最好是控制 在l ：0 9 5 ；缩聚温度为1 9 0 ：缩聚的时间为1 3 0 m i n ；m ( 马来酸铵盐) ：m ( 催 化剂) 控制在l ：0 5 。 2 聚琥珀酰亚胺水解条件对阻垢率的影响大小顺序为：水解温度 水解时间 氢 氧化钠浓度。在实际生产时水解的温度越低越好，但是温度低会增加水解的 时间，温度控制在4 0 , - - 5 0 之间较好，水解时间控制在5 0 m i n 即可。氢氧化 钠的浓度控制在4 m o l l 左右较理想。 3 采用马来酸酸酐与尿素为原料可以合成具有高性价比的聚天冬氨酸。克服了 传统合成需要高温、真空或减压、时间长、设备复杂等条件的困难。 武汉理丁大学硕士学位论文 第3 章聚夭冬氨酸性能测试 3 1 主要试剂和仪器设备 1 主要试剂 表3 - 1 聚天冬氨酸性能测试主要试剂 t a b l e3 - 1t h em a i nr e a g e n to fp a s p sp e r f o r m a n c et e s t 2 主要设备和仪器 3 4 武汉理工大学硕士学位论文 表3 2 聚天冬氨酸性能测试主要设备和仪器 t a b l e3 2t h em a i ne q u i p m e n to fp a s p sp e r f o r m a n c et e s t 设备名称型号产地 3 2 实验方法 因为在循环水中垢的主要来源为钙垢因此对聚天冬氨酸的性能评价主要是 通过不同条件下采用静态阻垢和缓蚀来进行性能评价。 1 阻垢率的测定原理及方法 将阻垢缓蚀剂加入到含有一定碳酸氢根和钙离子的试液中。在加热条件下， 促使碳酸氢钙加速分解成碳酸钙。达到平衡后用e d t a 络合滴定法测定试液中的 钙离子浓度。钙离子浓度越大，则该处理剂的阻垢性能越好。 e d t a 络合滴定法适用于工业循环冷却水中钙含量在2 - - - 2 0 0 m g l ，镁含量在 2 - - - 2 0 0 m g l 的测定。溶液中钙离子和镁离子都能与e d t a 形成稳定的络合物，其 络合稳定常数分别为1 0 1 0 - 7 和1 0 7 。当溶液p h 1 2 时，水样中镁离子沉淀为 ( o h ) ：，这时用e d t a 滴定，钙则被e d t a 完全络合而镁离子则无干扰。滴定所 消耗e d t a 的物质的量即为钙离子的物质的量。 阻垢性能的测量方法为： 在2 个1 0 0 0 m l 的烧杯中各加蒸馏水1 0 0 0 m l ，加入c a 2 + 溶液，其中一个烧杯 中加入阻垢缓蚀剂，搅匀。两个烧杯中各加入h c 0 3 - 溶液搅匀，将烧杯置于( 4 5 1 ) 恒温水浴锅中，在实验过程中维持烧杯中的溶液体积不变。经过2 0 h 后 将烧杯从水浴锅中取出，冷却至室温过滤，测定c a 2 + 浓度。 以百分比表示阻垢率( x ) 按公式( 3 一1 ) 计算晦引： 彳一足 x = 竺1 0 0公式( 3 - 1 ) c b 式中：a 加阻垢剂试验后c a 2 + 浓度，m g l ； 武汉理一1 ：大学硕十学位论文 b 不加阻垢剂试验后c a 2 + 浓度，m g l ： c 试验前加入c a 2 + 浓度，m g l 。 允许差：取平行测定结果的算术平均值为测定结果，平行测定结果的绝对差 值不大于1 0 。 2 缓蚀率的测定原理及方法 金属遭受腐蚀介质侵袭后，几何尺寸重量也会发生明显改变。重量法评定 金属腐蚀速度的基本原理，就是利用腐蚀前后，试样重量的变化，定量的描述 金属的腐蚀速度。实验室重量法评定可分为静态挂片和旋转挂片。本实验采用 的是旋转挂片法。旋转挂片操作，是使试片与介质处于相对运动状态，可模拟 现场介质的流速对金属腐蚀影响，比较接近于生产条件。因而具有数据可靠性 好的优点，常用于筛选新材料和评定缓蚀剂效率之用将试验挂片放入配制溶液 中，计算单位时间内单位面积上的失重量。 将挂片放入恒温( 4 5 1 ) 测试液中，静置3 0 h ，然后取出将挂片置于( 4 5 1 ) 阻垢剂的试验水，7 2 h 后将挂片取出后进行处理，称重。 将试片用滤纸把防锈油脂擦拭干净，然后分别在丙酮和无水乙醇中用脱脂 棉擦洗，置于干净滤纸上，用滤纸吸干，置于干燥器中4 h 以上，称重后保存于 干燥器中待用。按实验要求，准备好实验用水。( 称取7 3 5 9 二水氯化钙、4 9 3 9 七水硫酸镁、6 5 8 9 氯化钠溶于约7 l 水中，完全溶解后，混匀：另称取1 6 8 9 碳酸氢钠溶于约1 l 水中，完全溶解后，混匀。转移到上述溶液中，用水稀释到 l o o l ，混匀) 。在1 0 0 0 m l 烧杯中加实验用水1 0 0 0 m l ，加阻垢剂，混匀。烧杯置 于恒温水浴中。待试液达到指定温度时，挂入实验用试片，启动电动机，使挂 片按一定速度转动，并开始计时。烧杯不加盖，令烧杯自然蒸发。每隔卜2 h 补 加蒸馏水一次使液面保持在刻线处。当运转7 2 h 后，停止水浴，取出挂片，清 除表面的污物。 以年腐蚀深度表示碳钢的腐蚀率( r 1 ) 嘞1 ： r ：8 7 6 x ( w i - w o ) 公式( n 6 - z n ) = 一 雀风l j s t 7 8 5 式中：w 1 试验前试片重量，m g w o 试验后试片重量，m g ； s 试片总表面积，c i t l 2 ； t 试片放置时间，h ； 3 6 武汉理r 大学硕十学位论文 8 7 6 换算系数； 7 8 5 碳钢的密度，g c m 3 。 3 3 数据分析与讨论 3 3 1 阻垢性能测试 3 3 1 1 阻c a c 0 3 测试 1 阻垢剂浓度对阻垢率的影响 采用2 0 0 m g l 的c a 2 + ( 以c a c o 。为计，下同) 浓度测试聚天冬氨酸产物阻垢 效率。分别在几个烧杯加入l l 实验水，并使c a 2 + 浓度为2 0 0 m g l ，然后加1 质 量浓度的p a s p4 m l ( 分子量为1 3 1 0 0 ，下同) 。另用一个烧杯不加阻垢剂形成空 白对比。再加入6 0 m g m l 的碳酸氢钠l o m l 。搅拌后放入( 4 5 1 ) 恒温水浴锅 中，保持溶液体积为1 l 。2 0 h 后冷却过滤测量溶液中残留c a 2 + 浓度。通过公式( 3 1 ) 计算阻垢率。 1 0 0 8 0 长 一6 0 褂 垛4 0 受 2 0 0 + h e d p 阻垢率一a t m p s 阻垢率+ p a s p 阻垢率 0246g 阻垢剂浓度( m g l ) 图3 一l 阻垢剂浓度对阻垢率的影响 f i g 3 一lt h ei n f l u e n c eo fc o n c e n t r a t i o no fs c a l ei n h i b i t o ro ns c a l ei n h i b i t i o nr a t i o 由图3 - 1 中可以看出当阻垢剂的浓度达到3m g l 时阻垢率就可以接近9 0 ， 最佳的投加量应是4 m g l 此时的阻垢率可达9 5 。要达到此效果h e d p 需要6 m g l 以上的浓度。而且在实际情况下h e d p 会产生一定量的沉淀。p a s p 则保持澄清。 3 7 武汉理i = 大学硕十学位论文 a t m p s 在4 m g l 时阻垢率可以达到9 2 ，但a t m p s 会使整个溶液变得浑浊。由此 可以看出聚天冬氨酸在阻碳酸钙垢方面性能十分优异瞄l 删。 2 c a 2 + 浓度对阻垢率的影响 采用不同的c a 2 + 浓度测试聚天冬氨酸产物对c a 2 + 的承受量。每一个浓度的试 样准备两份，一个加入l 质量浓度p a s p4 m l ，别一个则不加，做成空白对比。 对试样进行搅拌后。加入6 0 m g m l 的碳酸氢钠1 0 m l 。搅拌后放入( 4 5 1 ) 恒 温水浴锅中，保持溶液体积为1 l 。2 0 h 后冷却过滤测量溶液中残留c a