聚环氧琥珀酸对油田污水中硫酸锶/钡垢的阻垢性能及阻垢机制研究

以自制聚环氧琥珀酸(PESA)为研究对象,考察其相对分子质量对油田污水中硫酸锶/钡垢的阻垢性能,并将PESA与常用阻垢剂进行性能比较。结果表明:PESA相对分子质量对其阻垢性能有明显的影响,对于不同浓度的成垢离子、不同种类的垢,要选择不同的相对分子质量和合适的用量;PESA是一种高效的阻硫酸锶/钡垢的阻垢剂,针对含500 mg/L以下锶离子的污水相对分子质量500~1 000较好,针对含1 000 mg/L以上锶离子的污水相对分子质量约2000较好,用量3~8 mg/L时阻垢率均可超过95%;对于阻硫酸钡垢,其阻垢性能优于油田常用阻垢剂,且PESA与PAA有复配效应,对于含1 000 mg/L Ba~(2+)的水系,PESA与PAA在比例为1∶3,用量为100 mg/L时,阻垢率比单独使用提高近20%;PESA主要是通过引起晶格畸变、扰乱晶体正常生长以及螯合增溶等机制起到阻垢作用。     

聚天冬氨酸对硫酸钙的阻垢性能研究

研究了可生物降解的新型聚合物阻垢剂聚天冬氨酸对硫酸钙的阻垢性能,探讨了共聚物质量浓度、钙离子质量浓度、硫酸根质量浓度、温度、pH值等因素对聚天冬氨酸阻硫酸钙垢性能的影响,并用扫描电镜研究了聚天冬氨酸对硫酸钙的结晶形态的影响,在聚天冬氨酸质量浓度为2 mg/L时,硫酸钙晶体产生了严重的变形.结果表明聚天冬氨酸对硫酸钙具有优异的阻垢性能.     

γ-聚谷氨酸锰的制备及其性质研究

 用γ-聚谷氨酸(γ-PGA)作为载体,鏊合金属离子锰,制备成一种新型的自由基清除剂.通过微生物发酵得到γ-PGA,将γ-PGA与MnSO₄按不同物质的量比反应,用ICP测定结合率,并对产物进行结构表征.用SOD试剂盒检测其体外抗氧化活性.结果发现γ-PGA经121℃高压、酸降解后得到分子质量为15000u左右的小分子γ-PGA.当COO^-与Mn²⁺物质的质比为1:2时,结合率可高达91%.经检测γ-PGA-Mn具有缓释能力,其SOD活性为2513.78U/mL.通过本研究得到的聚合物具有良好的抗氧化作用及缓释作用.     

利用电导率法研究聚环氧琥珀酸的阻垢性能

随着“绿色化学”的发展, 防腐阻垢剂也逐步趋向环境友好型. 通过电导率法探讨了不同温度及浓度下聚环氧琥珀酸(polyepoxysuccinic acid, PESA)的阻碳酸钙垢、碳酸钡垢和硫酸钡垢的性能. 结果表明: PESA的阻垢性能良好, 且随着浓度的增加, 其阻碳酸钙垢和硫酸钡垢的性能也不断增强; PESA阻碳酸钡垢的性能随其浓度的增加先增强后减弱, 并在40 mg/L时达到峰值; 随着温度的升高, PESA阻碳酸钙垢的性能逐渐减弱, 而阻碳酸钡垢和硫酸钡垢的性能逐渐增强. 实验结果证明, PESA是一种优良的阻垢剂, 适用于在一般温度下阻碳酸钙、硫酸钙及硫酸钡型的垢. 此外, 电导率法具有操作简便、快捷的特点, 适用于针对以上几种垢的阻垢性能研究.     

阻垢剂在反渗透处理造纸废水中的应用

以静态实验法评定阻垢剂PC191和MDC150对CaCO3、CaSO4 BaSO4与SrSO4的阻垢性能.同时采用动态法考察阻垢剂在反渗透(RO)处理造纸废水过程中的阻垢性能.结果表明:阻垢剂质量浓度均为2～6 mg/L时,阻垢率(η)的大小顺序为η(CaCO3)＞η(CaSO4)＞η(SrSO4)＞η(BaSO4);阻垢剂质量浓度大于8 mg/L时,2种阻垢剂对CaCO3、CaSO4和BaSO4的阻垢率均能达到90％左右.在反渗透过程中,浓缩5.5h,通量衰减为原通量的65％左右.加入阻垢剂PC191,Ca2+、Ba2+和Sr2+的浓度均大于加入阻垢剂MDC150时的浓度,阻垢剂PC191的配位效果优于MDC150.通过冷场发射扫描电子显微镜(FESEM),对加入阻垢剂前后反渗透膜进行表征.结果表明,RO膜面有明显的污染物堆积,阻垢剂的加入明显改变了垢的表面形貌.     

聚天冬氨酸/氨基乙醛缩二乙醇的合成及其阻垢分散性能

以马来酸酐、尿素、氨基乙醛缩二乙醇(AED)为原料,制备了聚天冬氨酸/氨基乙醛缩二乙醇(PASP/AED)接枝共聚物,并通过~1H NMR表征了其结构,采用静态阻垢法对其综合阻垢性能予以考察.结果表明接枝物对高硬度、高磷和高温水体系的适应性较PASP有较大提高,当接枝物浓度为0.75、4和8mg/L时,其对应的阻CaCO_3、CaSO_4和Ca_3(PO_4)_2垢率均高达100%.SEM和XRD分析表明接枝物的应用可使钙垢晶体发生畸变,破坏垢晶体正常生长.同时接枝物对氧化铁也有较好的分散能力,当接枝物浓度为50mg/L时,溶液的透光率可降低至61%左右.     

γ- 聚谷氨酸乙酯与γ- 聚谷氨酸苄酯的生物降解性能

为了了解生物可降解聚合物γ-聚谷氨酸(γ-PGA)乙酯与γ-聚谷氨酸苄酯的生物降解性能,采用枯草杆菌NX-2(Bacillus subtilis)、黑曲霉(Aspergillus niger)和土埋法对γ-PGA乙酯和γ-PGA苄酯的降解性能进行研究,用扫描电镜观察降解结果.结果表明:枯草杆菌对γ-PGA乙酯和γ-PGA苄酯的降解作用优于黑曲霉;相对厚度较大的薄膜,在枯草杆菌NX-2中缓慢降解;在黑曲霉中,γ-PGA乙酯的降解速率相对较慢,薄膜的形态没有发生变化;γ-PGA苄酯的降解性能优于γ-PGA乙酯.     

响应面法优化Bacillus subtilis HD-F9产γ-聚谷氨酸发酵培养基

采用响应面法对Bacillus subtilis HD-F9发酵产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的培养基成分进行优化.首先通过Plackett-Burman设计对培养基中影响产量的7个因素进行评价,筛选出具有显著效应的影响因素葡萄糖、酵母膏和谷氨酸钠.然后进行最陡爬坡实验逼近最大产γ-PGA区域,最后通过Box-Behnken设计及响应面分析确定了葡萄糖、酵母膏和谷氨酸钠的最佳浓度分别为60.03 g/L、8.1 g/L、41.7 g/L.优化后,γ-PGA的产量达到14.56 g/L,比优化前的9.5 g/L提高了53.26%.     

聚天冬氨酸阻垢机理研究

以L-天冬氨酸为原料,H3PO4为催化剂,碳酸丙烯酯为溶剂,微波辐射合成了聚天冬氨酸。静态阻垢法测定PASP具有优良的阻垢性能。运用SEM、IR和XRD对PASP阻碳酸钙垢的结构进行分析。结果表明：加入PASP后,碳酸钙垢形成了新的晶型球霰石,从而起到阻垢作用。     

生物合成聚γ-谷氨酸(钠盐型)稀溶液的粘度特性

为了确定特定条件下生物合成聚γ-谷氨酸(γ-PGA)稀溶液的Mark-Houwink方程参数，从而在关系适用范围内能够通过比较简单的特征粘数测量对γ-PGA的相对分子质量进行快捷而可靠的估算，用毛细管粘度计法对钠盐型γ-PGA稀溶液的粘度特性进行了系统考察。结果发现钠盐型γ-PGA是一种典型的聚电解质，在一定浓度范围内显示了比浓粘度独特的浓度依赖性：不服从Huggins方程。中等离子强度的外加小分子强电解质会减小γ-PGA稀溶液的特性粘数[η]，并使之呈现出正常的粘度行为，且[η]与溶液中离子强度的-l／2次幂成较好的线性关系。[η]具有一定的时间依赖性。     

新型绿色阻垢剂ESA/AA/AMPS的合成及性能研究

以马来酸酐为原料,双氧水为氧化剂,钨酸钠为催化剂合成了中间体环氧琥珀酸(ESA),再以环氧琥珀酸(ESA)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,过硫酸铵为引发剂,合成了新型绿色阻垢剂ESA/AA/AMPS三元共聚物。用静态阻垢法评价了该产品的综合阻垢性能和稳锌能力,结果表明:ESA/AA/AMPS三元共聚物阻碳酸钙垢的效果与聚环氧琥珀酸(PESA)基本相当,而阻磷酸钙垢、硫酸钙垢及稳锌能力均明显优于PESA。     

γ-聚谷氨酸的絮凝活性研究

利用枯草芽孢杆菌通过发酵生产得到γ-聚谷氨酸,再经过提取纯化得到纯品.γ-聚谷氨酸作为一种新型的微生物絮凝剂,具有用量少、无污染等优点.通过研究表明,最佳絮凝介质为1g/L的高岭土溶液,γ-聚谷氨酸的浓度为0.2 g/L时絮凝活性最好,最佳絮凝条件为自然pH值和室温,最佳的助凝离子是Cu2+,当Cu2+的浓度为0.2 mol/L时助凝效果最好,此外γ-PGA比聚丙烯酰胺具有更好的絮凝活性,对花园土的絮凝率能达到32.1%.     

复配阻垢剂对硫酸钡阻垢效果研究

硫酸钡垢结构致密且一般不溶于酸,目前针对该类垢型最有效的解决办法就是在注入水中加入化学阻垢剂。选取DETPMP、EDTMPS、GY-405、HX-1、AMPS(2-丙烯酸-2-甲基丙磺酸)五种阻垢剂进行复配,采用钡离子络合滴定方法筛选出阻垢效果较好的复配型阻垢剂,再利用正交实验优化阻垢剂的配方。实验结果表明:阻垢剂两两复配时,GY-405与DETPMP在复配比为2:1时对硫酸钡垢阻垢效果最好,阻垢率最高可达到62.36%;三种阻垢剂复配时,利用正交软件可知,在GY-405、DETPMP、AMPS的浓度分别为25 mg/L、25 mg/L、15 mg/L时,该复配型阻垢剂对硫酸钡的阻垢效果最好,可达80%以上。选取Ba2+浓度、温度、矿化度、p H作为影响因素,对复配阻垢剂进行正交评价实验。通过正交实验可知,在四种因素共同作用下,当矿化度为42 g/L、Ba2+浓度为800 mg/L、p H为7、温度为85℃时,复配阻垢剂对硫酸钡阻垢率最大。四种因素中,复配阻垢剂对硫酸钡阻垢效果的影响大小的排序为Ba2+浓度p H矿化度温度。     

γ-聚谷氨酸高产菌株的选育及发酵条件优化

以聚谷氨酸(γ-PGA)产生菌Bacillus subtilisHD-23为出发菌株,采用紫外线-硫酸二乙酯-亚硝基胍三因素的多组复合诱变,获得菌株Bacillus subtilisHD-F9,γ-PGA产率达到10.72 g/L,提高了56.3%,且传代稳定.对菌株Bacillus subtilisHD-F9的发酵培养基配比进行正交设计优化,并对其摇瓶培养条件进行优化,得到最佳发酵条件为:葡萄糖50 g/L,酵母膏8 g/L,谷氨酸钠40 g/L,250 mL三角瓶装液40 mL,初始pH 7.5,37℃,200 r/min,振荡培养48 h,γ-PGA产量可达14.88 g/L,提高38.8%.     

Asp-Glu共聚物用作油田阻垢剂的性能研究

为将新型水处理药剂天冬氨酸-谷氨酸共聚物(PAG)应用到油田水处理中,采用油田用防垢荆性能评价方法,对PAG的阻垢性能、与油田常用缓蚀剂和杀菌剂的配伍性进行了研究.结果表明,在高盐分的油田水中,PAG对CaSO4,CaO3的阻垢率均达到95%以上,阻垢效果优良;与缓蚀剂羟基亚乙基膦酸(HEDP)、咪唑啉衍生物和杀菌剂异噻唑啉酮衍生物(MIT)、高纯二氧化氯(ClO2)均具有良好的配伍性.这说明PAG适用作油田阻垢剂.     

芦苇水解液发酵生产γ-聚谷氨酸工艺优化

为了降低γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的生产成本，实现芦苇等可再生资源的高值化利用，探索建立以芦苇水解液为碳源制备γ-PGA的新型发酵过程控制策略的可行性。首先，研究纤维素酶用量和底物浓度对芦苇水解的影响；其次，采用分段式培养及溶氧反馈补料调控策略，对芦苇水解液发酵生产γ-PGA进行工艺优化。结果表明，芦苇经预处理后在10 FPU/g(底物)酶用量和10%底物添加量的条件下水解，总糖质量浓度可达(76.64±1.74)g/L;以分段式溶氧反馈-分批补料发酵培养方式，利用芦苇水解液生产γ-PGA,最终产量可达(46.72±1.18)g/L,生产效率较分批发酵提高了46.06%。因此，将芦苇水解液用于γ-PGA的分批补料发酵具有产业化可行性，有助于降低商业化生产的原料成本。     

复配阻垢剂的性能及阻垢机理研究

采用静态阻垢法对聚环氧琥珀酸(PESA)、聚天冬氨酸(PASP)和丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)组成的复配阻垢剂的阻垢性能进行研究,采用SEM初步探讨了复配阻垢剂的阻垢机理.结果表明与进口阻垢剂MDC220和PTP-0100相比,复配阻垢剂对CaCO3,CaSO4和Fe2O3有很好的阻垢性能,硬度和碱度对复配阻垢剂的阻垢性能影响较小.对加入复配阻垢剂前后的碳酸钙垢样和硫酸钙垢样进行了分析,结果表明,复配阻垢剂使垢的晶格产生了畸变,使晶体从有规则致密结构的晶体变为松软的不定型体.     

硫酸钡阻垢剂的制备及性能评价

以丙烯酸(AA)、衣康酸(IA)、丙烯酸甲酯(MAC)及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液自由基聚合法制备了IA/AA/MAC/AMPS新型四元聚合物阻垢剂。在单因素实验条件下分析单体配比、引发剂用量、聚合温度及反应时间对阻垢性能的影响,并运用正交实验研究合成新型阻垢剂的最佳反应条件组合。确定最佳合成条件为:IA/AA/MAC/AMPS 4种单体质量配比为2∶1∶1∶0. 75,引发剂质量为4种单体总质量的8%,聚合温度为80℃,反应时间为3. 5 h。利用静态阻垢法对所研制的阻垢剂进行阻垢效果评价,研究了阻垢剂质量浓度、温度、pH值对阻垢效果的影响。实验结果表明,阻垢剂质量浓度为80 mg/L时,阻垢率为80. 46%,对硫酸钡的阻垢效果最好;在温度为85℃时,阻垢率可达82. 87%;随着pH值的增加,阻垢率变化趋势较明显,在pH值呈中性的溶液中阻垢效果最好。利用红外光谱对共聚物的结构进行了表征,并确定该共聚物分子链中含有所引入的官能团。     

树枝状大分子的合成及其阻垢性能

采用发散合成法,合成了以乙二胺为核的1.0代树枝状大分子聚酰胺-胺(PAMAM 1.0),用静态法测定了树枝状大分子在高硅溶液中对胶体硅的阻垢性能.结果表明,PAMAM 1.0在高硅溶液中对胶体硅有较好的阻垢效果,且阻垢效果受pH值、溶解硅初始质量浓度和PAMAM 1.0用量的影响。在pH值为7.0,溶解硅初始质量浓度为500?mg/L的溶液中,PAMAM 1.0有效质量浓度为60mg/L时,30h后溶液中的溶解硅质量浓度能够保持为406.24mg/L,远高于使用其他阻垢剂时的质量浓度.作为一种新型的水处理剂.PAMAM 1.0显示了良好的应用前景。     

聚天冬氨酸接枝共聚物的合成及其性能的研究

合成了含不同比例羟基基团的聚天冬氨酸接枝共聚物,对其阻碳酸钙、磷酸钙和分散氧化铁的性能进行了评定,并与聚天冬氨酸进行比较.结果表明:当羟基与聚琥珀酰亚胺的摩尔比为0.2,药剂质量浓度为8mg/L时,对碳酸钙的阻垢率为100%;当羟基与聚琥珀酰亚胺的摩尔比为0.8,质量浓度为8mg/L时,对磷酸钙的阻垢率为98.2%;当羟基与聚琥珀酰亚胺的摩尔比为0.8,质量浓度为30mg/L时,分散氧化铁的性能最好.当羟基与聚琥珀酰亚胺的摩尔比为0.8时,聚天冬氨酸接枝共聚物的综合性能最好.