学术论文

      天冬氨酸-赖氨酸共聚物的微波辐射合成及阻垢性能研究

      聚天冬氨酸(Polyaspartic acid,简称PASP)是一种生物高分子,兼具良好的阻垢能力、水溶性和可生物降解性。但受聚合物内部结构、官能团位置与数量的限制,聚天冬氨酸的综合阻垢性能不够突出。为了增强聚天冬氨酸的阻垢能力,本文选择 L-天冬氨酸和赖氨酸作为共聚单体,在微波辐射的条件下对聚天冬氨酸进行改性研究,并对改性聚天冬氨酸的阻垢性能、配伍性进项行简单评价。本研究对环境友好型阻垢剂的发展具有积极意义和参考价值。<br>  首先,以赖氨酸(Lys)作为天冬氨酸(Asp)的共聚单体,用微波辐射替代传统加热,成功合成了天冬氨酸-赖氨酸共聚物(PAL)。该工...
      聚天冬氨酸(Polyaspartic acid,简称PASP)是一种生物高分子,兼具良好的阻垢能力、水溶性和可生物降解性。但受聚合物内部结构、官能团位置与数量的限制,聚天冬氨酸的综合阻垢性能不够突出。为了增强聚天冬氨酸的阻垢能力,本文选择 L-天冬氨酸和赖氨酸作为共聚单体,在微波辐射的条件下对聚天冬氨酸进行改性研究,并对改性聚天冬氨酸的阻垢性能、配伍性进项行简单评价。本研究对环境友好型阻垢剂的发展具有积极意义和参考价值。
        首先,以赖氨酸(Lys)作为天冬氨酸(Asp)的共聚单体,用微波辐射替代传统加热,成功合成了天冬氨酸-赖氨酸共聚物(PAL)。该工艺是以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂、KH2PO4为催化剂的反应体系。以PAID产率和PAL阻垢效果为评价指标,对反应体系及聚合条件进行优化时,综合考虑聚合反应中间产物—聚琥珀酰亚胺衍生物(polysuccinimide derivative,PSID)的产率和PAL的阻垢性能,确定n(Asp):n(Asp+Lys)=0.5,催化剂为KH2PO4,n(KH2PO4):n(Asp+Lys)=0.08,溶剂用量为16ml,微波时间10min,微波功率为1200w时所得共聚物对硫酸钙的阻垢效果最好,中间产物的产率在90%以上。
        为了明确该共聚反应的历程和微波作用,利用IR光谱和1H NMR、13C NMR谱对中间产物(PSID)和天冬氨酸-赖氨酸共聚物(PAL)进行了结构表征,结果表明,改性产物表现出共聚物的特征。
        为考察 PAL作为阻垢剂的可行性,选择常见垢型硫酸钙、磷酸钙、三氧化二铁,分别研究PAL对上述垢型阻垢效果,并考察PAL分子量、药剂投加量及水质条件对PAL阻垢效果的影响。
        通过静态阻垢试验对 PAL对硫酸钙、磷酸钙、三氧化二铁阻垢性能进行分析研究,并与PASP作对比。实验结果表明,对于以上三种垢型,PAL在阻垢效果上好于PASP,在水质条件的影响下PAL相比于PASP表现的更稳定,赖氨酸的引入提高了其综合阻垢性能;在阻CaSO4垢方面,PAL浓度为10mg/L,Ca2+浓度3000mg/L时,PAL阻垢率达到90%以上;在阻Ca3(PO4)2、Fe2O3垢方面,PAL表现出一定的阻垢作用,但整体阻垢效果不够突出,需要进一步改进。
        PAL具有优良的配伍性,针对CaSO4、Ca3(PO4)2、Fe2O3三种垢型,PAL与HPMA、HEDP、ATMP的最佳复配比例分别为质量比3:1、2:1、1:2。复配产物的阻垢效果和稳定性明显优于单体,且具较高阻垢率。PAL的复配产物是一类可应用于高温、高钙(铁)浓度、水力停留时间长的用水系统的水处理剂。
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      作者: 王昕
      学科专业: 环境工程
      授予学位: 硕士
      导师姓名: 胡志光
      学位年度: 2014
      语 种: chi
      分类号: X703.5 TQ316.61
      在线出版日期: 2014年11月19日