含萘荧光基团海水阻垢剂的合成及性能表征

作     者：焦春联 

作者单位：中国海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：侯纯扬;王海增

授予年度：2008年

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：萘荧光基团 海水阻垢剂 合成 性能表征 

摘      要：随着淡水资源的日益紧缺和淡水价格的不断上扬,海水循环冷却技术这一沿海城市和地区亟需的环保型节水新技术,必将迅速发展。荧光示踪技术的应用,将实现海水循环冷却系统中药剂浓度的在线测量和实时控制,而荧光示踪技术的关键是荧光水处理剂的研制。 本文以丙酮为溶剂,甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1-氯甲基萘为原料合成了水溶性荧光单体2-(甲基丙烯酰氧)-N,N-二甲基-N-(1-萘甲基)乙基氯化铵。通过单因素试验和正交试验对合成过程进行了工艺条件优化,将上述荧光单体与丙烯酸进行共聚得到含萘荧光基团丙烯酸聚合物海水阻垢剂,通过正交试验和海水静态阻垢性能实验得到其最佳的合成条件,研究了其聚合规律和荧光特性。 主要研究结果可概括如下: ⑴合成含萘荧光单体的最佳工艺条件为:反应温度30℃,反应时间5h,丙酮用量30mL,1-氯甲基萘与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)的物质的量之比为1:1,阻聚剂用量为DM质量的0.5%。此工艺条件下,产率可达40.8%。 ⑵该含萘荧光单体具有较强的荧光性能,其激发和发射波长分别为295和340nm,在去离子水和海水中其荧光强度与浓度之间呈现良好的线性关系,线性相关系数R2分别为0.9973和0.9976。 ⑶以过氧化物为引发剂,水溶液自由基聚合丙烯酸和荧光单体合成含萘荧光基团丙烯酸聚合物海水阻垢剂,通过正交试验和海水静态阻垢性能评价确定的最佳合成条件为:反应温度95℃,荧光单体、引发剂、分子量调节剂用量分别为单体总质量的0.5%、15%和12%,单体总浓度约为30%。含萘荧光基团丙烯酸聚合物的阻垢性能与聚丙烯酸类海水阻垢剂相当,阻垢率可达87.97%。 ⑷研究了含萘荧光基团丙烯酸聚合物在去离子水以及海水中的荧光特性,其荧光强度与质量浓度之间具有很好的线性关系,含荧光单体0.5%阻垢剂在去离子水和海水中的线性相关系数R2均为0.9916。为有关聚合物作为荧光示踪型阻垢剂应用于海水循环冷却系统、实现药剂浓度的在线分析和实时控制奠定了基础。