聚天冬氨酸與含磷阻垢劑復配產品的阻垢性能
聚天冬氨酸是近年來引起人們重視的綠色化學
產品,它無毒,進入環境中能完全生物降解。在工
業水處理中,聚天冬氨酸可以用作阻垢劑。但
實驗研究表明,聚天冬氨酸本身的阻垢效果還達不
到現在市售磷系阻垢劑如羥基亞乙基二膦酸
(HEDP) 、氨基三亞甲基膦酸(ATMP) 、2 - 膦酸丁烷
- 1 ,2 ,4 - 三羧酸(PBTCA) 等的水平,還不能直接取
代這些阻垢劑。我們研究了聚天冬氨酸與這些市售
的含磷阻垢劑復配產品的阻垢性能,探索了用聚天
冬氨酸部分取代磷系阻垢劑的可能性。
1 實驗
1. 1 實驗試劑
聚天冬氨酸的方法合成,相
對分子質量5 000。HEDP、ATMP,PBTCA為市售的
阻垢劑,質量分數均為50%。其他試劑均為分析純試劑。
1. 2 阻碳酸鈣垢性能的測試
阻碳酸鈣垢性能測試參考GB/16632—1996:水處理劑阻垢性能的測定———碳酸鈣沉淀法。鈣離子質量濃度為240mg/L,碳酸氫根離子質量濃度為732mg/L。將含有阻垢劑的試液浸入80℃的恒溫水浴中,恒溫放置6h。冷卻至室溫后過濾,移取濾液40mL,加5mL氫氧化鉀溶液調節pH,用標準EDTA溶液滴定未沉淀的鈣離子。
2 結果與討論
圖1 到圖3 分別示出了PASP (聚天冬氨酸) 與
市售阻垢劑HEDP,ATMP,PBTCA以及聚天冬氨酸與這些阻垢劑復配產品的阻垢率測試結果。聚天冬氨
酸具有良好的阻垢性能,隨著加入量增加,阻垢率也
增加。在投加質量濃度為5～20 mg/ L 時,阻垢率可
以達到70 %～80 %。
圖1表明,常用的阻垢劑HEDP投加質量濃度為2.5～20mg/L時,阻垢率在80%,幾乎不變。在低加入量時,阻垢率遠高于聚天冬氨酸。但用聚天
冬氨酸取代50 %質量的HEDP ,阻垢率基本接近純
HEDP。說明用聚天冬氨酸可以取代50 %質量的
HEDP。
圖2 的結果表明,在本工作使用的測試條件下,ATMP 在低加入量(2.5mg/L)時的阻垢率略高,在高
加入量時顯著高于聚天冬氨酸。用聚天冬氨酸取代
50 %質量的ATMP,在總投加質量濃度為2. 5～10
mg/L 時,其阻垢率與純ATMP接近。說明在低于10
mg/ L 的使用量時,可以用聚天冬氨酸取代50%質量
的ATMP。但在高加入量(20 mg/ L) 時,其阻垢率明
顯低于純ATMP。
圖3 示出了聚天冬氨酸與另一種常用阻垢劑
PBTCA 復配的實驗結果。圖3 的結果表明, PBTCA
的阻垢率顯著高于聚天冬氨酸。用聚天冬氨酸取代
50 %質量的PBTCA ,在總投加質量濃度< 10 mg/ L
時,其阻垢率與純PBTCA 接近。說明在低于10 mg/
L 的使用量時,可以用聚天冬氨酸取代50 %質量的
PBTCA。同ATMP 一樣,在高加入量(20 mg/ L) 時,其
復配產品的阻垢率明顯低于純PBTCA。
3 結論
在總投加質量濃度<10mg/L時,用質量分數50%的聚天冬氨酸與50%的HEDP或ATMP,PBTCA復配產品的阻碳酸鈣垢性能分別與100%的HEDP或ATMP,PBTCA 的性能一致,說明用聚天冬氨酸可以取代這些含磷阻垢劑的50%。在總用量接近20mg/L時,用聚天冬氨酸也可以取代50%的HEDP。
當然,水處理劑除阻垢外,還需要分散和緩蝕等
性能。從分散和緩蝕等性能方面考慮,能否用聚天
冬氨酸部分取代HEDP,ATMP ,PBTCA
等幾種含磷水
處理劑還需要進一步研究。
