基本信息
- 项目名称：
- 聚天门冬氨酸绿色阻垢剂的合成研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 聚天门冬氨酸为天然绿色无毒多功能的新型阻垢剂，其反应物易得且反应完全。反应过程中不需要催化剂，反应时间短，反应条件易于控制，可快速生成中间体水解成最终产物。聚天门冬氨酸耐高温，热稳定性好，阻垢效率优于聚马来酸酐，具有很好的市场应用价值。
- 详细介绍：
- 聚天门冬氨酸（PASP）是一种可降解的生物高分子材料，其用途很广，被人们誉为“绿色”产品，热稳定性好、无毒、不破坏生态环境，用于冷却水、锅炉用水的处理非常理想，是开发的热点和方向。目前国内对它的合成方法一直在做研究，但是效果不明显。本研究用顺丁烯二酸酐和碳酸铵为原料生成中间体（PSI）并水解得聚天门冬氨酸，是一种合成新型阻垢剂的方法。探索聚天门冬氨酸的合成及其阻垢性能。 合成原理为：碳酸铵可以与顺丁烯二酸酐发生加成反应进行固氮，再升高温度发生聚合反应生成具有很多重复单元的中间体PSI，PSI碱性水解可得到PASP的盐溶液，调节pH可得到PASP。合成方法为：在250mL的烧杯中加入一定量研磨后的顺丁烯二酸酐与碳酸铵的混合物，通过改变反应温度，得到中间产物PSI。PSI研磨后于 250mL烧杯中碱性水解得聚天门冬氨酸盐，调节pH的可得终产物。 PASP高阻垢率条件： n(顺丁烯二酸酐)：n(碳酸铵)=1:1.2，在65℃时反应1.5h，升温至178℃反应1h，生成中间体PSI， 75℃下以浓度为2.0mol/L的NaOH溶液水解生成聚天门冬氨钠盐，调节pH得到阻垢剂聚天门冬氨酸。在循环冷却水水质及水处理剂标准应用下，垢剂加量为2.0mg/L时，阻垢率达到98.80%。 得出结论：以顺丁烯二酸酐和碳酸铵为原料合成绿色高效阻垢剂聚天门冬氨酸。所得PASP水处理药剂具有如下优点：（1）为天然绿色无毒多功能的新型阻垢剂。（2）反应物易得且反应完全。（3）不需要催化剂，反应条件易于控制，反应时间短，可快速生成中间体水解成最终产物。（4）可耐高温，热稳定性好，阻垢率优于聚马来酸酐，具有很好的市场应用价值。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 研究合成一种绿色、高效新型阻垢剂，从而能有效的处理工业废水，以达到保护环境的目的。
科学性、先进性及独特之处
- 以大量实验为基础，合成的聚天门冬氨酸绿色阻垢剂，在工业废水处理方面非常高效，易降解，不污染环境，是开发的热点和方向。
应用价值和现实意义
- 原料易得，设备简单，生产方便，阻垢效果好，环保，可大量应用于工业废水的处理。
学术论文摘要
- 以顺丁烯二酸酐和碳酸铵为原料合成聚天门冬氨酸绿色阻垢剂。采用低温固氮聚合生成中间体聚琥珀亚氨酸（PSI），PSI碱性水解生成聚天门冬氨酸（PASP）阻垢剂。研究了反应物配比，反应温度，反应时间，阻垢剂的加量对产率和阻垢效果的影响。最佳合成工艺是：n(顺丁烯二酸酐)：n(碳酸铵)=1:1.2，在65℃时反应1.5h，升温至178℃反应1h，生成中间体PSI， 75℃下以浓度为2.0mol/L的NaOH溶液水解生成聚天门冬氨钠盐，用盐酸调节pH生成阻垢剂聚天门冬氨酸。阻垢剂加量为2.0mg/L时，阻垢率达到98.80%。以廉价原料合成绿色高效阻垢剂聚天门冬氨酸具有加量小，效率高的优点，具有很好市场前景。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 王平,刘朝辉,侯文龙.聚天门冬氨酸在电厂循环水中的应用[J]电力环保,2008,24(2):34-35. [2] 王晶,王绍民.聚天门冬氨酸的发展与应用前景[J].化学与黏合.2010,32(4):41-43. [3] 祁飞,尚平,杨永.绿色聚合物聚天门冬氨酸的研究进展[J]河北化工.2010,33(8):14-16. [4] 崔运启,张二琴,张普玉.水处理用阻垢剂的绿色化学研究进展[J].天中学刊2009,24(2)：19-22. [5] 刘喜晶.聚天门冬氨酸的合成性能的研究[J].硕士论文.长春工业大学学报.2007,(2). [6] 国家技术监督局.GB/T 10535-1997.水处理剂聚马来酸酐[S].北京：中国标准出版社,1987. [7] 张洪利,梅超群,刘志强,等.水解聚马来酸酐的绿色合成研究[J].工业水处理,2008,28(5):63-65.。
同类课题研究水平概述
- 当前学者普遍认同聚天门冬氨酸在阻垢方面具有很好的效果，但是其合成方法，一直都在探索中。
