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·150· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷
废水回用是提高水资源重复利用率、实现水资 AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；APS，AR，
源可持续发展的有效途径。美国、俄罗斯等国家废 天津市永大化学试剂有限公司；氢氧化钾、碳酸氢
水回用发展早，拥有较为完善的水处理工艺和水资 钠、十水合四硼酸钠、氢氧化钠、乙二胺四乙酸二
源管理法律法规 [1-2] 。在应用方面，废水除了农业灌 钠（EDTA）、无水氯化钙，AR，天津永晟精细化
溉、市政绿化外，也大规模地应用于工业冷却水系 工有限公司；无水乙醇，AR，天津市致远化学试
统，在缓解环境压力的同时也带来了巨大的经济效 剂有限公司；聚丙烯酸（PAA，固含量 30%），工
益 [3-4] 。虽然中国废水回用起步较晚，但是随着市政 业级，山东泰和水处理有限公司；羟基乙叉二膦酸
废水的多级处理技术不断完善，处理后的废水水质 （HEDP，固含量 50%），工业级，枣庄旭东科技化
也不断提高，逐渐可以满足不同工况下的工业冷却
工有限公司。
水需求。在现行的国家排放标准中，准许排放的二
SP100 型傅里叶变换红外光谱仪，美国 Perkin
级处理城市废水可以达到敞开式工业冷却补充水标 Elmer 公司；AV-500 型核磁共振波谱仪，美国 Bruker
准的上限 [5-6] 。二级处理市政废水中所含离子较为复
公司；Inspect S50 型扫描电子显微镜，美国 FEI 公
杂，直接应用于冷却水系统会带来比较严重的设备 司；Ultima Ⅳ型 X 射线衍射仪（XRD），日本 Rigaku
[7]
结垢、腐蚀等问题 。现阶段国内诸多学者正在研
制适用于废水回用系统的水处理药剂，很多学者 [8-9] 公司。
1.2 N-羧乙基化壳聚糖的合成
是在已有药剂的基础上进行复配，并且加药量较大，
鲜见对市政废水中药剂阻垢机理的报道。也有学者 [10] 在装有温度计、回流冷凝管、滴液漏斗的 250 mL
四口烧瓶中，加入 3.00 g 壳聚糖和 150 mL 体积分
将低频电磁场用于废水回用系统，但是单独使用该
数为 2%的冰醋酸水溶液，通入 N 2 后磁力搅拌使其
法的阻垢率只有 35%左右，阻垢效果不理想。
壳聚糖（CTS）无毒、可再生、抗菌性强、可生 完全溶解，此时水溶液有一定黏度并呈无色透明状。
物降解 [11-12] ，同时对晶核和晶体的活性位点有特殊的 在搅拌速度 500 r/min 下将 24.9 g 质量分数为 1%的
吸附能力，能抑制晶体生长，可以在较大程度上抑制 APS 水溶液缓慢滴加到溶液中，控制反应温度在
CaCO 3 晶体生长 [13] 。本文将市政废水回用于循环冷却 75 ℃以下，反应 0.5 h，过程中溶液逐渐变成淡黄色。
水系统，以 CTS、丙烯酸（AA）为原料，过硫酸铵（APS） 待温度升高至 75 ℃，开始缓慢滴加 5.30 g AA（每
为引发剂，在 CTS 的 2-NH 2 位置引入了羧乙基，制备 8 s 1 滴、滴加时间约为 0.5 h），滴加完毕后，维持
出了 N-羧乙基化壳聚糖（CEC）。CEC 是一种适用于 反应温度 75 ℃，进行接枝共聚 4 h，即得到棕黄色
二级市政废水的无磷、可生物降解的环境友好型水处 产物 CEC。反应完毕后冷却至室温，称取约 2.0 g
理药剂，虽然已有文献探讨了其吸附以及絮凝能力 产物，精确至 0.0001 g（记为 m），置于已称重的称
[14] ，但是鲜见将其用于市政废水阻垢的报道。本文考 量瓶（记为 m 0 ）中，放入 120 ℃鼓风干燥机中干燥
察了 CEC 在市政废水水质条件下的阻垢情况，并与市 4 h 至恒重后取出，置于干燥器中待冷却后称重（记
售含磷阻垢剂做了对比。通过 SEM、XRD 等手段对 为 m 1 ），通过公式（m 1 m 0 ）/m 计算得到产物的固
CaCO 3 垢样进行了分析，初步探讨了其阻垢机理。 含量，约为 3%。
另取适量产物于烧杯中，用配制好的 NaOH 水
1 实验部分
溶液调节 pH 到 9，用无水乙醇反复洗涤，搅拌，静
1.1 原料与仪器 置分层后，滤出棕黄色沉淀。将产物在 60 ℃下真空
CTS（脱乙酰度 95%）、AA、硝酸铈铵（ACS）， 干燥至恒重，研磨备用。反应式如下所示。
