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第 7 期 王虎传，等: 改性聚乙二醇多磺酸基水处理剂的制备及性能 ·1435·

低冷却水使用效率，使反应釜的温度得不到有效控 免了“钙凝胶”现象，具有良好的阻碳酸钙垢性能，
制，严重时会导致反应釜失控造成重大经济损 是一种具有工业应用前景的环保型水处理剂。
失 [1-4] 。为了避免无机盐垢的产生，向循环冷却水中
1 实验部分
添加一定量的水处理剂是有效避免无机盐垢产生的
途径。目前，市场上供应的一般为含磷水处理剂，
1.1 材料与仪器
例如 PBTC（2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸）、ATMP（氨 PEG200MA 参考文献[13]合成，其黏度比聚乙
基三甲叉膦酸）等 [5-8] ，这些含磷阻垢剂具有优异的 二醇（PEG200）单体大；过硫酸铵、SVS 和 AA，
阻碳酸钙垢性能，但是因为结构中含磷元素，一旦 均为 AR，天津福晨化学试剂厂；钙-羧酸指示剂，
这些含磷水处理剂进入生态系统，将会对环境产生 AR，上海阿拉丁公司；去离子水（实验室自制）。
二次污染。随着国家环保法的持续改进，开始逐步 VERTEX80+HYPERION2000 傅里叶变换红外
限制含磷水处理剂的使用，无磷水处理剂开始逐渐 光谱仪显微联机系统，德国 Bruker 公司；S-4800 型
推广使用 [9-10] 。目前，市场上广泛应用的无磷高分 扫描电子显微镜（SEM），日本 Hitachi 公司；Smartlab
子水处理剂主要是丙烯酸、马来酸类聚合物。但是这 9 kW X 射线衍射仪（XRD），日本 Rigaku 公司。
类聚合物一旦使用时间过长，极易与循环水中的无机 1.2 PEGMA-SVS-AA 的合成
盐离子形成“钙凝胶”现象，形成沉淀。天冬氨酸类 在四颈烧瓶中加入 70 mL 去离子水和 0.9 g
绿色阻垢剂也是研究的热点，但此类聚合物的螯合和 PEGMA，氮气、80 ℃下使用不同恒压漏斗同时缓
分散能力远不如丙烯酸和马来酸类聚合物，尤其是 慢向烧瓶中加入单体溶液〔溶解在 25 mL 去离子水
在盐分和温度都较高的循环水系统中 [11-12] 。 的 4 g 乙烯基磺酸钠（SVS）和 1.0 g 丙烯酸（AA）〕
本文合成的共聚物 PEGMA-SVS-AA 不含磷， 和 0.3 g 溶解在 20 mL 去离子水中的过硫酸铵，控
共聚物中不仅具有大量能够螯合无机盐离子的羧 制在 1 h 内加完，在 80 ℃下反应 1.5 h，即可得到浅
基，还具有大量水溶性的聚乙二醇和磺酸基官能团， 黄色透明溶液 PEGMA-SVS-AA，反应路线如下
使螯合后的聚合物能够很好地溶解在循环水中，避 所示。

2+
1.3 阻碳酸钙性能测试 式中：S 2 —加水处理剂的试液中 Ca 质量浓度，g/L；
2+
按照文献[14]进行性能测试，具体步骤如下： S 1 —未加水处理剂的试液中 Ca 质量浓度，g/L。
在 50 mL 比色管中用 25.2 g/L 碳酸氢钠配制成含
-
732 mg/L HCO 3 的 水溶液 ，然 后添 加共 聚 物 2 结果与讨论
PEGMA-SVS-AA，再分别加入 CaCl 2 水溶液，使比 2.1 FTIR 分析
2+
色管中 Ca 质量浓度为 240 mg/L(以 CaCO 3 计，下
采用溴化钾压片法，用傅里叶红外光谱仪显微
同)，最后把比色管放入水浴锅中，80 ℃下保温 10 h。 联机系统测试共聚物 PEGMA-SVS-AA 的红外光谱，
在相同条件下做空白实验（不添加共聚物 PEGMA- 结果见图 1。
SVS-AA，平行实验 3 次）。保温结束后取出比色管 由图 1 可知，PEGMA 出现了 1639 cm 1 处
自然冷却后过滤，取滤液 25 mL，加入钙-羧酸指示 —C==C—的伸缩振动吸收峰，1731 cm 处—C==O
1
2+
剂，用 EDTA 标准溶液测定 Ca 浓度，用 η 表示阻 吸收峰仍然存在，证明成功得到小单体 PEGMA。
垢率，阻垢率计算公式如下。 共聚物在 1639 cm 处的吸收峰已经基本消失，说明
1
S  S
 /%  2 1  100 PEGMA、SVS、AA 各单体碳碳双键发生自由基共

0.240 S 1 聚反应，成功得到 PEGMA-SVS-AA 共聚物。