王亚杰,秦冬玲,杨 刚

(南京工业大学 化工学院 材料化学工程国家重点实验室,江苏 南京 211800)

生产、生活中水被应用在各个环节,如冷却水循环、石油开采、污水处理、膜应用等过程。但水中含有的难溶性矿物质盐离子,会随着水体条件的改变形成水垢[1]。水垢会阻碍设备与水体间的能量传递过程,增加能耗,降低效率[2];会使管线输送不畅甚至堵塞;会黏附在设备表面造成腐蚀,严重时甚至发生重大安全事故[3-5]。因此,预防水垢是工业生产中必须解决的问题[6]。向水体中投加阻垢剂的预防方法因具有操作简便、不损伤管路和设备、经济有效等优点,得到广泛的应用[7-10]。

超支化聚合物具有由中心向空间外立体发散、类球状的高支化度的结构,内部含有大量的短支链和微小空腔,这一特点使其具有优良的吸附能力[11-12]。超支化聚合物外围有大量的活性端基官能团,可对其进行修饰,使超支化聚合物具有优异的阻垢性能。钱凯等[13]以丙烯酸甲酯和二乙烯三胺为原料合成了超支化聚酰胺,并对其端基进行羧酸化改性得到阻垢剂,当阻垢剂质量浓度为6 mg/L时,对CaSO4的阻垢率达到95 %以上,表明羧基具有高效螯合金属离子和分散微晶的能力。Huang等[14]通过迈克尔加成和酰胺化反应合成一系列具有超支化结构的阻垢剂(HBP),在pH为6～8的条件下,使用20 mg/L的HBP对CaSO4的阻垢率达到93.9 %。Zhang等[15]在140 ℃下、反应6 h合成了超支化聚酯,然后以三乙胺为催化剂,在105～110 ℃下改性6 h,得到端羧基超支化阻垢剂。当阻垢剂质量浓度为200 mg/L时，对CaCO3的阻垢率达到70%,具有一定的阻垢效果,但该阻垢剂合成和改性耗时较长,阻垢剂投加量较大且阻垢效果并不理想。……