净
水
技
术
ＷＡＴＥＲ ＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．
２７，
Ｎｏ．
２ ２００８
Ａｐｒｉｌ ２５ｔｈ， ２００８
１．２
） 混合， 放入一定温度的马弗炉中， 反应后取出，
加入蒸馏水搅拌
１ｈ
， 充分溶解， 过滤， 得到聚琥珀酰
亚铵。用一定浓度的
ＮａＯＨ
溶液调节
ｐＨ
值， 在一定
温度下水解， 用稀盐酸调至中性， 加入适量的乙醇，
混合， 形成红棕色沉淀， 沉淀物经离心分离、减压干
燥即得
ＰＡＳＰ
产品。其热聚合和水解反应原理如图
１
所示。
１．３ ＰＡＳＰ
药剂的复配
取 常 用 的 膦 系 阻 垢 缓 蚀 剂
ＨＥＤＰ
、
ＰＢＴＣＡ
、
ＡＴＭＰ
及绿色阻垢分散剂
ＰＥＳＡ
分别按一定比例加
入到
ＰＡＳＰ
溶液中， 配制成二元复合溶液， 即得到相
应的复合水处理剂。
１．４
结构表征及性能测试
采用
Ｎｉｃｏｌｅｔ ＡＶＴＡＲ ３６０ ＦＴ－ ＩＲ
型红外光谱仪
确定产物结构， 试样采用溴化钾压片， 在
４ ０００～
４００ ｃｍ
－ １
范围内摄谱；
ＰＡＳＰ
粘均分子量的测定采用
极限黏度法
［１１］
。
静态阻垢实验采用
ＥＤＴＡ
滴定法。配制
ｃ（Ｃａ
２＋
）＝
６ ０００ ｍｇ
・
Ｌ
－ １
溶液
２５０ ｍＬ
， 加入一定量的阻垢剂， 摇
匀， 再加入
ｃ（ＨＣＯ
３
－
）＝１８ ３００ ｍｇ
・
Ｌ
－ １
溶液
２５０ ｍＬ
， 混
合均匀后置于
８０℃
水浴恒温
１０ ｈ
， 冷却、静置、过
滤， 取清液
２５ ｍＬ
， 加入
５ ｍＬ
氨
－
氯化铵缓冲溶液
（ｐＨ＝１０）
和
１～２
滴铬黑
Ｔ
指示剂， 用
ＥＤＴＡ
滴定至酒
红色变为纯蓝色。阻垢率按下式进行计算：
阻垢率
＝
Ｖ
ａ
－ Ｖ
０
Ｖ
ｂ
－ Ｖ
０
×
１００％
式中：
Ｖ
ａ
为加入阻垢剂后消耗的
ＥＤＴＡ
量
（ｍＬ）
；
Ｖ
ｂ
为不加阻垢剂时， 室温下消耗的
ＥＤＴＡ
量
（ｍＬ）
；
Ｖ
０
为不加阻垢剂，
８０℃
消耗的
ＥＤＴＡ
量
（ｍＬ）
。
２
结果与讨论
２．１
反应条件对
ＰＡＳＰ
性能的影响
为考查反应条件对
ＰＡＳＰ
性能的影响， 选用水
解 温 度
（Ａ）
、
程 序 升 温 时 间
（Ｂ）
、
反 应 时 间
（Ｃ）
、
铵 盐
（Ｄ）
、
反应温度
（Ｅ）
、
水 解 加 碱 量
（Ｆ）
、
碱 的 浓 度
（Ｇ）
、
水
解时间
（Ｈ）
进行正交实验， 并以阻垢率和收率作为评
价标准， 其水平、因素如表
１
所示。
正交实验极差分析发现： 影响阻垢率的因素次
序为
Ｄ＞Ｅ＞Ｇ＞Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞Ｆ＞Ｈ
； 得到最佳合成条件为
Ａ２Ｂ２Ｃ２Ｄ２Ｅ３Ｆ３Ｇ３Ｈ２
， 即 以 碳 酸 铵 为 氮 源 ， 程 序 升
温时间
４ ｈ
， 反应温度
２２０℃
， 反应时间
３ ｈ
， 水解加
碱量和
ＭＡ
等量， 浓度
３．０ ｍｏｌ
・
Ｌ
－ １
， 水解温度
５０℃
，
水解时间
１ ｈ
。
在最佳工艺条 件 下 进 行 三 次 平 行 实 验 得 产 品
ＰＡＳＰ
， 测得反应平均收率
＞９５．６％
（ 按公式
［ｍ（ＰＡＳＰ）／
（ｍ（ＭＡ）＋ｍ（
碳酸铵
）］×１００％
计算） ， 粘均分子量
１．３７×
１０
４
， 平均阻垢率
９３％
。
产物的
ＦＩ－ ＩＲ
谱图如图
２
所
示。由图
２
可以看出：
①
三条曲线峰位置大致相同，
说明产物为同一种物质；
②
在
３ ３００～３ ５００ ｃｍ
－ １
附
近的宽吸收峰是二级酰胺中的
Ｎ－ Ｈ
键的伸缩吸收
峰，
１ ７００ ｃｍ
－ １
处吸收峰属脂肪族酰胺基团 的 特 征
峰， 在
１ ６００ｃｍ
－ １
附近峰是酰胺基羧酸中的羰基的特
征峰， 在
１ ４００ ｃｍ
－ １
附近的峰是羧酸根的吸收峰，
６００～１ ３００ ｃｍ
－ １
处 出 峰 证 明 了
Ｃ－ Ｃ
的 吸 收 带 的 存
在。此谱图特征结构与文献一致， 由此可推断出合成
得到的产物是
ＰＡＳＰ
。
２．２
聚天冬氨酸的复配实验
保持实验药剂用量
５０ｍｇ
・
Ｌ
－ １
， 将
ＨＥＤＰ
、
ＡＴＭＰ
、
ＰＥＳＡ
、
ＰＢＴＣＡ
和 磺 酸 共 聚 物 分 别 和
ＰＡＳＰ
进 行 复
配 ， 当
ＰＡＳＰ
含 量
（ｗｔ％）
分 别 为
０
、
３３．３％
、
５０％
、
７５％
和
１００％
时， 复配药剂的阻垢率测试结果如图
３
所
示。从图
３
可以看出：
①
ＰＡＳＰ
与上述阻垢剂复配可
以使阻垢性能得到明显改善， 这说明可以采用
ＰＡＳＰ
与常用阻垢剂进行复配以降低磷含量， 尤其是两种
绿色阻垢 剂
ＰＡＳＰ
和
ＰＥＳＡ
具 有 良 好 的 协 同 效 应 ，
图
１ 热聚合和水解反应历程
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐａｔｈｗａｙｓ ａｎｄ ａｌｋａｌｉｎｅ
ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｐａｔｈｗａｙｓ
序号
Ａ／℃ Ｂ／ｈ
Ｃ／ｈ Ｄ
Ｅ／℃ Ｆ／ｇ Ｇ／（ｍｏｌ・Ｌ
－ １
） Ｈ／ｍｉｎ
１
室温
２
２
尿素
１８０
０．５ １．０
４０
２
５０
４
３
碳酸铵
２００
０．７ ２．０
６０
３
７０
５
４
甲酸铵
２２０
１．０ ３．０
９０
表
１
因素水平表
Ｔａｂ．１ Ｔａｂｌｅ ｏｆ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ
６３
－
－