1. 研究目的与意义
在化工领域,许多反应需要有冷却水循环系统来保证正常的反应温度和化工生产的正常进行。
冷却水循环系统以热交换器为基础设备,一般材质为碳钢、铜等金属材料,在长时间的运行过程中,往往会出现结垢和金属管道腐蚀等问题。
工业上,为了防止和减缓上述问题的发生,目前使用的阻垢、缓蚀剂既有无机又有机化合物,针对不同的管道材质和冷却水水质,常用的阻垢、缓蚀剂也不一样,这些阻垢、缓蚀剂虽然效果良好,但也存在不足,比如生产成本高、毒性大、不易降解以及废水污染环境等问题。
2. 课题关键问题和重难点
目前,国内外对于合成型阻垢剂的研究较多,但对于植物提取物用作阻垢剂方面的研究相对较少。本课题拟解决的关键问题在于如何能制备出高效、稳定的水溶性芦丁阻垢剂,并研究出适宜的工艺条件。在目前所应用的阻垢剂中植物提取物阻垢剂具有开发高效、无毒、可生物降解、对水体无污染等优点,能够很好的解决合成类催化剂工艺复杂、成本高、难降解等难题。利用尿素对芦丁进行修饰,可以有效提高芦丁的水溶性并更容易将其应用在水处理领域。其中如何制备水溶性芦丁,并通过静态阻垢法进一步研究其阻垢性能,是研究的重点。本课题目前难点主观方面是本人自身知识限制,对于课题相关知识需要进一步深入学习研究,了解更多关于目前相关方面的研究进展。客观方面是实验室相关设备以及实验环境无法更为精确的保证实验的进行,以及实验数据与结果的准确性。
3. 国内外研究现状(文献综述)
一.前言
循环冷却水系统中,管道结垢腐蚀问题是目前导致水处理设备损害,传热效率降低的主要因素之一。向水中加入水处理剂抑制结垢是目前最方便、快捷、有效的方法。传统含磷配方的阻垢剂会加速会加速水中微生物的成长,长期累计也会污染水资源,危害人类健康,从而导致水体受到污染因此其实用受到限制。进入21世纪,人们越来越重视环境和绿色环保等问题,新型绿色阻垢剂逐渐成为水处理阻垢剂的研究热点[1]。天然绿色阻垢剂主要是植物提取无,是一种天然化合物,来源广泛,且含有丰富的化学成分,与以往合成的阻垢缓蚀剂相比,提取方法简单,成本低廉,且含有丰富的羟基、羧基和氨基等官能团,能起到较好的阻垢作用。
二.阻垢剂的研究概述
4. 研究方案
1. 设计方案
(1)确定研究目标:研究芦丁的阻垢性能。近年来随着绿色环保可持续理念的普及人们发现通过各种方法从天然植物中提取的有效成分不但在酸性、中性、碱性介质中具有很好的缓蚀性能,而且具有价格低廉,无毒无污染等优点。因此,用植物提取物作为水处理剂的研究,近年来引人注目。天然植物类水处理剂具有安全环保等优势,但目前该类水处理剂存在使用量大、产量少、性质相对不稳定等缺点,难以满足实际生产需要,人们通过探究新的提取方法如超声提取法等、优化化学改性方法以及与其他有机物、无机物复配等完善天然植物类水处理剂,这也已成为目前的热点研究方向。据估计地球上的植物大概有数十万种,而只有一少部分被用于医疗、食品和畜牧等行业,而被用作阻垢、缓蚀剂的还不足百分之一。这说明植物在阻垢、缓蚀剂方面的研究具有重大的研究价值和广阔的开发应用前景。芦丁自身结构含有大量的酚羟基、醇羟基和含氧基团使其具有一定的阻垢性能有很好的利用价值。
(2)开展研究内容:从槐米中提取芦丁,并对其进行修饰增加水溶性,再研究其阻垢性能。
5. 工作计划
首先计划在2022年12月28日开始进行对本课题相关文献进行搜寻与阅读,先对一篇英文文献进行翻译,并撰写任务书,在2023年1月2日前完成。从2023年1月9日开始撰写开题报告并继续对相关文献进行阅读,在2023年1月14日前完成。从2023年1月15日开始对之前撰写的任务书以及开题报告在老师审阅后进行修改,并继续搜集相关文献并阅读记录,撰写一篇文献综述,在2023年2月1日前完成。在2023年2月20日起,在实验室开展课题内容的实验,并对实验过程中的现象以及最终实验结果进行记录与分析,同时撰写毕业论文。到2023年3月24日前,完成中期检查的相关要求事项。从2023年3月25日起,一直到2023年4月28日,开展对实验的最后首位工作,对实验过程中所得的一切数据进行分析处理,遇到的问题进行总结,完成毕业论文的撰写,以及毕业答辩的相关准备。
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