聚环氧琥珀酸钠阻碳酸钙垢性能研究.pdf

聚环氧琥珀酸钠阻碳酸钙垢性能研究 余育新 李建军 江西理工大学环建学院, 江西赣州 341000 摘要 研究了聚环氧琥珀酸钠在不同因素下的阻碳酸钙性能。 实验结果表明 , 聚环氧琥珀酸钠具有较高的阻垢性能 和较好的热稳定性, 在高钙离子浓度、高温水系统中长时间停留对碳酸钙仍有较强的抑制作用。 关键词 聚环氧琥珀酸钠 阻垢剂 碳酸钙 1 引言 聚环氧琥珀酸钠 PESA 是一种无磷无氮和生物 降解性能好的兼有阻垢和缓蚀双重功能的水处理剂, 目前正日益成为国际上研究的热点 [ 1～ 3] 。本实验对 PESA 的阻垢性能进行了较为系统的研究。 2 实验部分 2. 1 PESA 的合成 [ 4～ 6] 向装有恒速搅拌器、温度计和冷凝装置的四口烧 瓶中加入 49. 0 g 马来酸酐 , 加入 80 mL 去离子水溶 解,在搅拌状态下缓慢滴加 50NaOH 60 g , 然后在 油浴中加热到 55 ℃, 加催化剂钨酸钠 1. 7 g , 继而缓 慢滴加65mL 30 的H2O2, 同时滴加50NaOH 溶液 调节 pH 值,温度保持 70 ℃ 反应 2 h 。当升至一定温 度时 ,分批加入引发剂氢氧化钙,恒温搅拌一定时间, 直至溶液黏度变大并逐渐变为淡黄色为止 。实验中 所用各药品均为分析纯试剂。 2. 2 静态阻垢实验 实验方法主要参照水处理剂阻垢性能的测定 碳酸钙沉积法 GB166321996 来进行。 配制含有不同[Ca 2] 和[ HCO- 3] 水样, 分别加入 不同浓度的 PESA 进行静态阻 CaCO3垢实验 。将试 液试验前后 Ca 2浓度与不加阻垢剂的空白试液 Ca2 浓度作对比,计算出不同阻垢剂用量相应的阻垢率。 阻垢率按以下公式计算 η X1-X2 X0-X2 100 1 式中 X0 试验前配制好的试液中 Ca 2 浓度 mg L; X1 加入水处理剂的试液试验后的钙离子 浓度 mg L ; X2 未加入水处理剂的空白试液试验后的 钙离子 Ca 2 浓度 mg L 。 3 结果与讨论 3. 1 硬度 Ca 2 对 PESA 阻垢性能的影响 实验中控制 PESA 浓度为 20 mg L, 恒温时间为 10 h , 水 温保 持 80 1 ℃。固 定 HCO - 3浓度 为 732 mg L ,Ca 2浓度分别以 120、 240、360 、 480 mg L 变 化,实验结果见图 1。 图 1 硬度对PESA 阻垢性能的影响 从图 1可以看出 , 随着钙离子浓度的不断提高, PESA 的阻垢性能缓慢地下降 。然而即使在钙离子浓 度为 480 mg L, HCO - 3浓度为 732 mg L 时 此时碳酸 钙浓度为 600 mg L ,而溶解度约 25 mg L ,PESA 仍旧 保持着 85左右的阻垢率。这说明了 PESA 是可以 应用于高钙离子浓度水系统的阻垢剂。 3. 2 碱度 HCO - 3 对 PESA 阻垢性能的影响 实验中固定 PESA 浓度为 20 mg L , Ca 2 浓度为 600 mg L , HCO - 3浓 度 分 别 为 366、 732、1 098、 1 464 mg L变化, 实验结果如图 2。 由图 2 可以看出 , 在 HCO - 3浓度为 732 mg L 时 PESA 的阻垢率仍高达 93。而当 HCO - 3浓度升高 至1 098 mg L 时其阻垢率锐降至 76 , 最后在 HCO - 3 浓度达到1 464 mg L 时, PESA 的阻垢率仅为 50左 右。与图 1 相比较可以发现, 在[ Ca 2] [ HCO- 3] 1 两者以 CaCO3计 的水中 ,PESA 的阻垢性能明显要 85 环 境 工 程 2005年 2 月第23 卷第1 期 图 2 碱度对PESA 阻垢性能的影响 优于[Ca 2] [HCO- 3] 1 时, 过量的 Ca 2赋予 CaCO 3粒子 正电性,使阴离子型的 PESA 容易接近形成的 CaCO3 粒子,因此 PESA 得以表现出较高的阻垢率 。相反, 在[ Ca 2] [HCO- 3] 1 则 PESA 仍表现出 较高的阻垢率, 反之[Ca 2] [HCO- 3] 1 则 PESA 的 阻垢率迅速下降。因此相比较而言, PESA 更适合于 处理高硬度的水 , 而对于高碱度的或者负硬度的水, 采用 PESA 处理时 ,最好能够采取适当的预处理措施 来降低其碱度。 3 PESA 具有较好的热稳定性 。在温度为 80 ℃ 时,随着恒温时间的增加 ,PESA 的阻垢率几乎没有表 现出下降的趋势 。此外温度对其阻垢率影响也不大, 当体系温度从 45 ℃升高至 80 ℃时阻垢率仅下 降5 。 参考文献 1 Brown J M et al. US 5147555. 1992. 2 Brown JM et al US 5062962,1991. 3 Fukumoto Yasuhisa Taniguchi Takao water -treating-agents for prvention of mental corrosion and scale generation. JP04 166298. 08APr 1992. 4 熊蓉春等. 绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸钠的合成. 工业水处理, 1999. 05. 19 3 11～ 13. 5 王风云等. 聚环氧琥珀酸钠的合成及阻垢性能. 应用化学, 2001. 18 9 746～ 748. 6 吕志芳, 王风云等. 聚环氧琥珀酸的阻垢缓蚀性能研究. 工业水处 理, 2001. 03. 21 3 23～ 25. 7 杨小莉, 陆婉珍. 循环水中[ Ca2 ] 和[ HCO- 3] 对水处理药剂阻 CaCO3垢性能的影响. 石化工业水处理技术进展第三册. 北京 中 国石化出版社, 2000. 80～ 85. 作者通讯处 余育新 341000 江西赣州江西理工大学环建学院 电话 0797 8312274 2004- 04-14 收稿 改性粘土防渗层性能研究及影响因素分析 ＊ 董 军 赵勇胜 蒋惠忠 吉林大学环境与资源学院, 长春 130026 摘要 以十六烷基三甲基溴化铵 HDTMA、聚铝阳离子为改性剂, 对天然粘土分别进行有机、无机和有机-无机混合改 性, 对改性土防渗层去除污染物和控制渗滤液渗透的有效性和可行性进行研究, 分析影响改性防渗层性能的各种因 素。 实验结果表明, 各种改性土的吸附能力和容量均得到了提高, 渗透系数在经过一定时间后可达到 110 - 7 cm s 以 下。 因此, 改性土作为防渗材料是可行的。 pH、改性剂的浓度、Al 土比等对防渗层污染物的去除有重要影响。 关键词 改性 粘土 十六烷基三甲基溴化铵 聚铝阳离子 ＊ 国 家 自 然 科 学 基 金 50478006 ; 吉 林 大 学 创 新 基 金 403010123016 ; 国土资源部水环境和水问题重点实验室资助。 1 引言 由于粘土和膨润土的膨胀性和低渗透性 ,当前许 多垃圾填埋场的天然矿物防渗层都采用膨润土和粘 性土的组合 。但是某些污染质 ,尤其是 Ca、 Mg 、 NH 4、 K 和部分有机物等都会使粘土中产生絮凝物, 从而使 粘性土的渗透系数急剧增加。因此寻找经济合理并 能确保卫生填埋场长期有效的衬里非常有必要。 本研 究 是 利 用 十 六 烷 基 三 甲 基 溴 化 铵 HDTMA 、 聚铝阳离子对天然粘土和膨润土的混合 物进行有机 、 无机 、有机-无机 3 种方式的改性, 对改 性土防渗层去除污染物的能力和防渗性能进行对比 研究 ,分析影响改性防渗层的各种因素 。 2 实验原理 、 设备及目的 2. 1 实验原理 粘土的有机 、 无机、 有机-无机改性都是利用粘土 的离子交换特性 ,用亲水性较弱的阳离子取代粘土层 间或外表面阳离子 一般为 Na 、 K 、 Ca 2 、 Mg 2等 , 从而降低粘土的亲水性能 ,提高粘土的吸附性能和吸 附容量。 2. 2 实验设备、材料 实验采用 4 个直径为 17 cm 的有机玻璃柱 ,总长 为70 cm。各柱防渗层的配置情况见表 1。实验所用 粘土取自长春市 ,其化学组成详见表 2。蒙脱土为市 场购得,其矿物组成详见表 3。渗滤液取自长春市裴 家垃圾场, 特性见表 4。 87 环 境 工 程 2005年 2 月第23 卷第1 期 PHTHALIC ANHYDRIDE AND FUSEL OILShi Shuncun et al 77 Abstract The preparation of qualified phthalic C4～ C5mixed ester plasticizer involves direct esterification of crude phthalic anhydride with fuseloil catalyzed by solid acid and distillation of the ester under reduced pressure. It was indicated by trial production that the technique is feasible. Both rate of recovery of phthalic anhydride and C4～ C5alcohol can exceed 90, and the discharge of waste water is very little. Factors such as the ratio of feedings and catalyst, reaction temperature and time, agitation and the distilling pressure were studied in the test. The optimal technological conditions are as follows. 1For esterification, n C4～ C5alcohol ∶n C8H4O32. 6∶ 1. 0, amount of catalyst is 1. 5 of the total mass of reactants, and the reaction is carried out at 110～ 160℃ for 5 h with agitation. 2 The ester is distilled under reduced pressure 2. 0 kPa. The exploitation of technology will inaugurate a new approach to the comprehensive utilization of crude phthalic anhydride and fusel oil. Keywords crude phthalic anhydride, fusel oil, comprehensive utilization, phthalic C4～ C5mixed ester and plasticizer STUDY ON ADSORPTION OF CADMIUM ⅡIN WASTEWATERWITH MODIFIED BENTONITE Luo Tai′ an et al 80 Abstract The abilities in treating Cadmium Ⅱof original and modified bentonite had been compared in this study. The results show that the adsorption of CdⅡby modified bentonite is better than that of the original bentonite.The pH value of wastewater and the amounts of modifiedbentonite will greatly influence the adsorption of CdⅡ .The adsorptive percentage reached 96 in treating 40 mg L CdⅡ wastewater at pH8～ 9 by 4 g L modified bentonite. The curves of isothermal adsorption of original and modified bentnite in treating CdⅡare in line with the equation of Freundlich. Keywords modified bentonite, cadmiumⅡand adsorption RESEARCH ON THE VISCOSITY OF THE LEACHATE FROM MUNICIPAL SOLID WASTE LANDFILLSQu Xian et al 82 Abstract The viscosity of leachatewith different CODCrconcentrations from 1 000 to 75 000 mg L from laboratory experimentswas tested in different temperature from 5 to 70 centigrade . The experimental results showed that the viscosity of leachate at similar temperatures is linear with CODCrconcentration. The different specific viscosities of leachate with different concentrations were ascribed to the solute in leachate. It is acceptable to omit the influence of viscosity when studying the moisture movement in the landfills. Keywords municipal solid waste landfill, viscosity of leachate and specific viscosity RESEARCH ON CALCIUM CARBONATE INHIBITION BEHAVIOR OF POLYEPOXY SODIUM SUCCINATEYu Yuxin et al 85 Abstract The effect of several factors on calcium carbonate inhibition behavior of polyepoxy sodium succinate is studied. The experimental results indicate that the polyepoxy sodium succinate is an excellent water treatment agent. It can be used in water system with high calcium concentration and at high temperature for a long time remaining significant scale inhibition. Keywords polyepoxy sodium succinate, scale inhibitor and calcium carbonate STUDYONMODIFIEDCLAY-LINERPERANCEANDTHEANALYSISOFITS INFLUENCING FACTORSDong Jun et al 87 Abstract Hexadecyltrimethylammonium bromide HDTMABand polyaluminium cations were used as denaturant to per organic, inorganic, and organic -inorganic modification on the natural clay respectively. Investigations were conducted into availability and feasibility of the modified -liners to contanminants removal and leachate penetration control. Various influencing factors on the perance of the modified -liners were also analyzed. Experimental results indicated that the sorption abilities and capacities of the modified clay were improved, the permeability of the liners was less than 110- 7cm s after some time. Therefore, modified clay used as the material of the linersisfeasible. pH, concentration of the denaturant, and the ratio of aluminium to soil etc. have significant influence on the contaminants removal efficiency of liners. Keywords modify, clay, HDTMAB and polyaluminium cations Manager Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group Editor The Editorial Department of Environmental Engineering Publisher Industrial Construction Magazine Agency 33, Xitucheng Road, Haidian District, Beijing 100088, China Telephone 01082227637、82227638 Fax 01082227637 Chief EditorWeng Zhongying Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O. Box 399, Beijing China Journalistic Code ISSN1000-8942 CN11-2097 X E-mail Addresshjgc hjgc. com. cn WWW Addresshttp www. hjgc. com. cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23, No. 1,Feb. , 2005