四元聚合无磷水处理剂的制备开题报告

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1. 研究目的与意义

随着人口的日益增长和经济以及社会活动范围的扩大，水资源危机和水污染已成为世界上一个日益受关注的问题，已成为制约社会经济可持续发展的主要因素。我国人均拥有淡水量在世界排100多位,被国际组织列为13个贫水国之一，我国是水资源污染比较严重的国家之一，尤其是近年来随着工业生产的规模化和人口的急剧增加，用水量急剧上升，水资源严重匮乏，水资源的污染也日趋严重。在人类用水中，工业用水占了非常大的比例，接近30%，且随着工业生产的迅速发展，工业用水量也在日益增加，而其中工业冷却水用量占了工业用水总量的60%~70%，而在我国这一比例高达80%，因此，节约冷却用水就成为我们节约水资源的首要目标和主要途径。节约冷却水的主要方法是循环利用，提高浓缩倍率，由于冷却水中有害离子的成倍增加，又从冷却塔中带人大量溶解氧、尘土、抱子和细菌，水质变坏，引起了循环冷却水系统腐蚀、结垢、菌藻孽生问题。为此必须向循环水系统中添加缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂，以确保系统稳定运行[1]。

磷系阻垢剂因为其低毒、低价及具有良好的缓蚀阻垢性能得到了大量的使用，但由于含磷含氮和不易生物降解给环境造成二次污染 。 所以研究高效、无磷的绿色阻垢剂剂已成为当今国内外的重要研究方向。随着环保要求越来越高和环保法规的逐渐完善，无磷共聚型缓蚀阻垢剂有着十分广阔的应用前景，必然会在水处理药剂中占居主导地位。

2. 国内外研究现状分析

从上世纪20年代开始使用缓蚀剂到现在，历经无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物缓蚀剂，一直到今天高效、环保的复合型缓蚀剂，其发展过程大致可以分为以下几个主要阶段。

铬酸盐使用阶段：20世纪 40～50年代，在美国等国家主要使用铬酸盐、亚硝酸盐作为缓蚀剂抑制金属设备的腐蚀。但由于本身的毒性，随着环境保护法规的日益严格，此类药剂的使用受到严格的限制，逐步被聚磷酸盐、磷酸盐所代替。

聚磷酸盐使用阶段：20世纪60年代，大量使用的是聚磷酸盐。聚磷酸盐是一类典型的阴极型缓蚀剂，需要一定浓度的二价金属离子，才能显示出良好的缓蚀效果。如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠在钙镁等二价金属离子浓度大于50mg/l的水质中，能与钙镁等二价金属离子作用形成沉积保护膜，缓蚀效果良好。但由于易水解出正磷酸根，导致磷酸盐垢形成；再就是使用浓度较高，引起环境富营养化。因此，逐步被结构稳定、使用浓度低的有机膦酸盐所取代。 有机膦酸盐使用阶段：20世纪70年代，一方面对聚磷酸盐的缓蚀作用进行更深入地研究，出现了聚磷酸盐与锌盐复合配方以及与其它类型的缓蚀剂复合使用；另一方面开始出现磷酸酯和有机膦酸盐类缓蚀剂，如多元醇磷酯、羟基乙叉二膦酸(hedp)、胺基三甲叉膦酸 (atmp)和乙二胺四甲叉膦酸 (edtmp)等。有机膦酸盐由于结构稳定和磷含量低，减少了形成磷酸钙垢的危险，也减轻了环境富营养化污染的压力，得到了较迅速地发展。

3. 研究的基本内容与计划

本课题研究内容主要有以下几个方面：

（1）依据共聚物的缓蚀阻垢性能筛选原料，制成四元聚合型无磷缓蚀阻垢剂，根据每种共聚物的阻垢性能及缓蚀性能筛选最佳单体组合，合成四元共聚物；

（2）四元聚合型水处理剂性能表征，分析测定聚合物的阻碳酸钙垢、阻磷酸钙垢、缓蚀和分散氧化铁性能、容忍度性能，综合评价合成聚合物的缓蚀阻垢性能；

4. 研究创新点

针对目前聚合物型水处理剂的研究和应用多以二元或三元为主，本实验在此基础上采用四元聚合合成具有多种官能团、性能优异的缓蚀阻垢剂。且与以往的水处理剂包括环保型、环境友好型不同的是，此次研究拟完全实现多元、无磷、绿色、高效、经济的水处理剂合成的探索，为水处理剂的发展做出有益的尝试。