Page 194 - 《精细化工》2020年第11期

·2340· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

2.3.3 FTIR 分析
2+
参照文献[21]方法对 PASP/3A4HBSA 与 Ca 盐
溶液作用后的阻垢剂样品和 PASP/3A4HBSA 进行
红外表征，结果见图 9。

图 7 阻垢剂处理前（a）、后（b）CaCO 3 垢的 SEM 照片
Fig. 7 SEM images of CaCO 3 scale before (a) and after (b)
treatment with scale inhibitor

由图 7 可见，CaCO 3 沉淀的大小和形状因阻垢
剂的加入发生了巨大的变化。未加阻垢剂条件下，
CaCO 3 晶体呈方六面体形，且表面光滑，结构规整、
致密。加入阻垢剂后，CaCO 3 晶体呈球形，边缘消
失，表面变得粗糙，结构疏松 [15-16] 。说明阻垢剂
2+
图 9 PASP/3A4HBSA（a）、PASP/3A4HBSA 与 Ca 盐
PASP/3A4HBSA 的加入使 CaCO 3 发生了明显的晶格
溶液作用后（b）的红外光谱图
畸变，阻止了垢样的生长与形成。 Fig. 9 FTIR spectra of PASP/3A4HBSA (a) and PASP/
2+
2.3.2 XRD 分析 3A4HBSA after interaction with Ca salt solution (b)
通过 XRD 表征了加阻垢剂 PASP/3A4HBSA
2+
由图 9 可见，PASP/3A4HBSA 与 Ca 盐溶液作
（100 mg/L）和未加阻垢剂处理的 CaCO 3 垢，结果
见图 8。 用后的阻垢剂样品与 PASP/3A4HBSA 相比，在
–1
–
1665、1532 cm 处—COO 基团的特征峰明显增强，
–1
1145、1054、632 cm 处磺酸基的特征峰明显减弱，
2+
表明 PASP/3A4HBSA 与 Ca 形成了螯合物。
2.3.4 阻垢机理
综合以上分析认为，PASP/3A4HBSA 阻垢剂对
碳酸钙的阻垢机理主要包括以下两个方面：
（1）晶格畸变作用：从 SEM、XRD 表征结果
都可以看出，阻垢剂的加入使 CaCO 3 发生了明显的
晶格畸变。加入阻垢剂后，阻垢剂会吸附或者包围
在 CaCO 3 晶体表面，阻止了成垢粒子在其规则的晶

图 8 阻垢剂处理前（a）、后（b）CaCO 3 垢的 XRD 谱图 格点阵上排列，导致晶格发生畸变，从而形成结构
Fig. 8 XRD patterns of CaCO 3 scale before (a) and after (b) 松软、表面固定困难、易被水流冲刷带走的垢 [22] 。
treatment with scale inhibitor （2）络合作用：从 FTIR 分析可以看出，由于

由图 8 可见，在 2θ=20.08°、23.50°、25.25°、27.36°、 PASP/3A4HBSA 中有羧基（—COOH）、羟基（—OH）、
磺酸基（—SO 3 H）与酰胺基（—CONH—）等可提
28.21°、32.96°、33.57°、43.39°、44.74°、49.76°、
供配位电子的基团，这些基团中的 N、O、S 原子带
56.76°、66.21°为 CaCO 3 特征峰，其中 2θ= 44.74°、
2+
2+
有孤对电子，能与 Ca 形成稳定的螯合物，Ca 与
49.76°、56.76°、66.21°处的谱峰为方解石晶面的衍射
2–
CO 3 碰撞 的 几率大 幅降 低，使 之不 易结合 形成
峰，2θ=20.08°、23.50°、25.25°、27.36°、28.21°、32.96°、 [23]
33.57°、43.39°处的谱峰为球霰石晶面的衍射峰 [17-18] 。 CaCO 3 ，从而起到阻垢作用 。
对比曲线可以看出，在未加阻垢剂条件下（图 8a）， 3 结论
方解石晶面的衍射峰强度较强；当加入阻垢剂后，
方解石晶面的衍射峰强度降低，这说明在水样中加入 （ 1 ）以 PSI 与 3A4HBSA 为原料合成的
一定浓度阻垢剂后，方解石晶面衍射峰强度不断减 PASP/3A4HBSA 接枝共聚物阻垢剂对 CaCO 3 具有良
弱，说明在 CaCO 3 结晶的过程中，阻垢剂的加入能 好的阻垢性能。PASP/3A4HBSA 对 CaCO 3 的阻垢率
够诱导 CaCO 3 的晶型由方解石向球霰石转变 [19-20] 。 随着阻垢剂用量、温度、时间、pH 的变化而变化，在
XRD 分析的结果与 SEM 分析的结果一致。 单因素实验条件下，当阻垢剂质量浓度为 100 mg/L、