HPMA一般相对分子量为400~800,,易溶于水,化学稳定性及热稳定性高,分解温度在330℃以上。HPMA适用于碱性环境。由于HPMA阻垢性能和耐高温性能,因此在海水淡化的闪蒸装置中和低压锅炉及工业循环冷却水中得到广泛使用。另外HPMA有一定的缓蚀作用,与锌盐复配缓蚀效果更好。
HPMA还可用于水泥外加剂,盐碱土壤改良剂。
二、技术指标
项 目 指 标
GB/T 10535-2014
外 观 浅黄色至棕红色透明液体
固体含量/% ≥50.0
pH值(1%水溶液) 2.0~3.0
密度(20℃)/g·cm-3 1.22-1.25
溴值/mg·g-1 ≤50.0
三、使用方法
HPMA单使用时一般使用浓度为1-15mg/L,常与有机膦酸盐复合,用于循环冷却水处理及低压锅炉的炉内处理,具有良好的抑制水垢生成和剥离老垢的作用,阻垢率可达98%,EDTMPS与HPMA按1:3比例复配后,可用于低压锅炉炉内水处理;HPMA与锌盐复配时,能有效地防止碳钢的腐蚀。
四、安全与防护
HPMA为酸性,操作时注意劳动保护,应避免与皮肤、眼睛等接触,接触后用大量清水冲洗。
五、包装与储存
HPMA为塑料桶包装,每桶25kg或由用户确定。贮存期为十二个月。
阻垢剂是一些有机合成聚合物(比如聚丙烯酸、羧酸、聚马来酸、有机金属磷酸盐、聚膦酸盐、膦酸盐、阴离子聚合物等),这些聚合物的分子量在2000-10000道尔顿不等。反渗透系统阻垢剂技术由冷却循环水和锅炉用水化学演变而来。对为数众多各式各样的阻垢剂,在不同的应用场合和所采用的有机化合物所取得的效果和效率差别很大。
采用聚丙烯酸类阻垢剂时要特别小心,在铁含量较高时可能会引起膜污染,这种污染会增加膜的操作压力,有效清除这类污染要进行酸洗。
阻垢剂阻垢机理的匹配模型的研究较少,且已有 的研究对象主要是氨基甲叉三膦酸(ATMP,分子质量299)、羟基乙叉二膦酸(HEDP,分子质量206)等含 膦基团的简单分子,只需采用密度泛函理论即可较方便地得到这些分子的佳构型和相关参数,如Zahid 等研究了HEDP、ATMP 和PBTCA 等几种有机膦系小分子阻垢剂的结构与阻Ca3(PO4)2 的关系,提出 了匹配模型理论,而对于T-225(分子中含有羧酸基团、酯基基团)、AA-AMPS(分子中含羧酸基团、磺酸 基团和酰胺基团)、POCA(分子中含有膦酰基基团、羧酸基团、磺酸基团和酰胺基团)等相对分子质量在2000 以上、分子中含有多种官能团的聚合物阻垢分散剂,其模型构建较为复杂,因此关于它们的微观分 子结构与阻垢分散性能之间的关系研究未见报道
采用静态阻垢法评估了几种聚合物对碳酸钙垢和硫酸钙垢的阻垢性能,结果分别见图1 和图2。 由实验结果可以看出,几种聚合物对CaCO3 和CaSO4垢均具有较好的抑制作用;随加药浓度的增大, 聚合物对两种无机垢的抑制作用增强。对于阻CaCO3垢,HPMA 的抑制能力较强,其次是PAA,T-225 的性能与PAA相当,POCA与AA-AMPS 共聚物性能相当,较PAA 差。对于阻CaSO4 垢,POCA 和AA-AMPS在低浓度时就表现出良好的抑制作用,性能好,其次是T-225,当加药量大于10mg/L后HPMA 的性能与T-225相当,PAA的性能相对比HPMA 差。该实验结果与循环水系统现场实际使用效 果是一致的。
有机阻垢剂分子中呈负电性的功能基团可能会与难溶钙盐表面上带有正电的钙离子通过库仑静电势相互作用,但由于CaCO3 晶体和CaSO4 晶体每一个晶面上的Ca-Ca 严格按照一定 的生长规律排列,只有当有机阻垢剂分子中功能基的空间尺度与晶面金属离子的间距匹配时,才会产生 的吸附行为,从而阻塞成垢离子的进一步沉积而抑制晶体的生长发育。
结论:①总体呈电中性的五种聚合物分子中,羧基氧原子所带 的负电荷较多,容易与无机垢晶体生长面上的Ca2+之间形成库仑相互作用;同时,AA-AMPS 共聚物中, 磺酸基团的三个氧原子所带负电荷分别为−0.8815,−0.8531 和−0.6620,POCA 分子中膦酰基基团上的三 个氧原子的负电荷分别为−0.8785,−0.6954 和−0.7512;磺酸基团的三个氧原子所带负电荷分别为−0.8773, −0.8580 和−0.6685,远比羧基氧原子上的负电荷多,从而提高了原子之间的亲和力,使POCA和AA-AMPS 共聚物的抗氧化能力、抗水解能力、耐温性能以及对锌离子的稳定性能等比单纯的聚丙烯酸有较大的改 善,这与实验结果是一致的。
HPMA工业生产中大量的循环冷却水要被反复使用,随着溶液中离子浓度的提高,水的结垢倾向增大。CaCO_3垢的沉积是工业中具挑战性的问题,因为结垢现象会引起传热效率降低、管路堵塞和设备损坏等。使用阻垢剂是应对这一问题常用的方法。采用CaCO_3沉积法考察了三种阻垢剂的静态阻垢性能,利用X射线衍射仪(XRD)对CaCO_3垢样进行晶型分析、采用扫描电镜(SEM)观察固体形貌,傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对垢样表征。结果表明,阻垢率随着阻垢剂的投加量增大而提高,在较高浓度下三种阻垢剂都表现出了“阈值效应”;阻垢HPMA、AA/MAHPMA,其中PHPMA在80℃恒温10h下阻垢率可达95.9%;加入阻垢剂以后,CaCO_3的微观形貌发生显著变化