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第 1 期 郑玉轩，等: 壳聚糖衍生物用于市政废水阻垢 ·155·

度提高到 30 mg/L 时（图 9C），几乎所有的四方体 （3）SEM、XRD 结果表明，CEC 可以使 CaCO 3
都变成了球状结构。 及晶体发生畸变，同时羧乙基的成功引入使得 CEC
2+
2.4.2 CaCO 3 垢样的 XRD 分析 可以形成稳定的螯合物，增大水中 Ca 溶解度。
静态阻垢实验结束后，将垢样烘干后用 X 射线 （4）CEC 用在市政废水中有良好的阻垢效果，
衍射仪进行晶型分析，结果如图 10 所示。对比图 在加药质量浓度为 20 mg/L 时，阻垢率已经达到
10 中 a、b 两条曲线可以看出，加入 CEC 后（曲线 76.77%，比市售 PAA、HEDP 分别高出 22%、18%
b ）分别在 2θ=21.004(004) 、 24.900(110) 、 以上，当加药质量浓度提高至 30 mg/L 时，阻垢率已
27.047(112) 、 32.778(114) 、 43.848(300) 、 经达到 92.93%，有助于扩大市政废水的回用范围。
50.077(118) 处出 现了 球霰 石特 征峰 ，而 在
参考文献：
2θ=29.400(104)处的方解石特征峰强度减小，说明
[1] Meneses M, Pasqualino J C, Castells F. Environmental assessment of
方解石含量下降，所形成的 CaCO 3 构型基本以球霰
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[6] Standardization Administration of The People’s Republic of China
a—空白；b—加入 CEC（质量浓度 20 mg/L）
(中国国家标准化管理委员会). The reuse of urban recycling
图 10 CaCO 3 垢样的 XRD 图谱 water—Water quality standard for industrial uses (城市污水再生利
Fig. 10 XRD patterns of CaCO 3 samples from the solution 用—工业用水水质): GB/T 7714—2006[S]. Beijing: Standards Press
without (a) and with (b)scale inhibition of China (中国标准出版社), 2006.
[7] Li Qian (李倩), Yu Ping (于萍), Luo Yunbai (罗运柏). Discussion on
2.4.3 CEC 阻垢机理分析 existing problems of reclaimed water reused in industrial circulating
water system[J]. Industrial Water & Wastewater (工业用水与废水),
结合 SEM 和 XRD 分析结果可以得出，CEC 阻
2012, 43(2): 6-8.
垢中晶格畸变起主导作用，因为 CTS 本身具有晶格 [8] Han Qiang (韩强), Zhang Jiuzhi (张久志), Li Ping (李萍).
畸变作用，可以作用到 CaCO 3 晶体的活性位点，打 Development and application of reagent for circulating water system
of municipal reclaimed water reuse power plant[J]. Shandong
破了方解石晶体的有序生长，因此，形成了结构脆 Chemical Industry (山东化工), 2018, 47(4): 75-78.
弱的球霰石结构 [12, 23-24] ，有益于 CaCO 3 的分散。同 [9] Hou Yulin (侯玉琳). Research and application of water quality
时，CEC 中还具有大量的羧酸基团，可以吸附大量 stabilization treatment of recycled cooling water system for
reclaimed water[J]. Tianjin Chemical Industry (天津化工), 2013,
2+
的 Ca 形成稳定的螯合物，增大了 CaCO 3 在水中的 27(3): 42-43.
溶解度，抑制了 CaCO 3 的生成。 [10] Chi Jinbao (迟金宝), Zhang Xuefeng (张雪峰), Cang Daqiang (苍大
强). Experimental research on static scale and corrosion inhibition
3 结论 using low frequency electromagnetic treatment of reclaimed
Water[J]. Iron and Steel (钢铁), 2009, 44(6): 89-93.
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[12] Guo X, Qiu F, Dong K, et al. Preparation, characterization and scale
1
基化壳聚糖。经 FTIR 分析和 HNMR 分析证明羧乙 performance of scale inhibitor copolymer modification with
基已成功接枝到—NH 2 上。 chitosan[J]. Journal of Industrial & Engineering Chemistry, 2012,
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（2）通过单因素实验筛选出 CEC 的最优合成
[13] Editorial Board of Kurita Industrial Water Treatment Pharmacy
条件为：m(AA)∶m(CTS)=5.30∶3.00，反应时间为 Manual(栗田工业水处理药剂手册编委会). Water treatment agent
4 h，反应温度为 75 ℃，引发剂用量为 3%，得到阻 manual[M]. Beijing: China Petrochemical Press (中国石油化工出版
社), 1991: 114-116.
CaCO 3 性能优异的 N-羧乙基化壳聚糖，相对分子质
量约为 5700。 （下转第 162 页）