1. 研究目的与意义
水是人类生存的必需物质，由于水具有热容量大、传热效果好、化学稳定性好、常温下呈液态、便于管道运输、使用方便，且具有价格较低、来源广泛等特点，水被大量应用于工业冷却介质。随着人口的日益增长和经济以及社会活动范围的扩大，水资源危机和水污染已成为世界上一个日益受关注的问题，已成为制约社会经济可持续发展的主要因素。据不完全统计，目前全世界有一百多个国家缺水，其中严重缺水的国家已达四十多个。而我国是水资源短缺和污染比较严重的国家之一，尤其是近年来随着国内经济的迅速发展，用水量急剧上升，水资源的污染也日趋严重。在人类用水中，工业用水占了非常大的比例，接近30%，且随着工业生产的迅速发展，工业用水量也在日益增加，而其中工业冷却水用量占了工业用水总量的60%~70%，而在我国这一比例高达80%。因而，节约冷却用水就成为我们节约水资源的首要目标和主要途径。循环冷却水处理目标的相对重要性也在不断地变化。起初，我们主要追求处理的性价比；继之是注意环境保护；现在，就必须把节水放到第一位。
为了节约用水，减少排污，高浓缩倍数运行措施及运行技术需提上日程，污水回用等节水措施也使得冷却水处理技术的运行条件更加苛刻。然而冷却水浓缩倍率的不断增加，必然会导致冷却水中有害离子的成倍增加，又从冷却塔中带入大量溶解氧、尘土、孢子和细菌，水质变坏，造成了循环冷却水系统的腐蚀、结垢、菌藻滋生、粘泥等问题。为此必须向循环水系统中添加缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂等，以确保系统稳定运行。所有这些，都将大大增加腐蚀、结垢和微生物控制的难度。这就要求我们不断解决新的问题，不断研究和开发新的技术以及新的药剂。2. 国内外研究现状分析
在整个水处理化学品中缓蚀剂所占份额最大，经过半个多世纪的研究应用和发展已经取得了令人瞩目的成果。水处理药剂或水处理化学品是实施水处理技术与过程中的重要手段和材料，是节水、节能和环保产业的重要组成部分。为了尽量减少缓蚀剂的缺点而充分发挥其良好的缓蚀性能和优良的协同效应，水处理缓蚀阻垢剂经历了从最初的铬酸盐、聚磷酸盐到有机膦酸盐；从高磷、含金属的配方到低磷、全有机配方；从单一配方到复合配方，显示出水处理缓蚀剂正朝着多品种、高效率、低毒性等方向发展。有机膦酸盐类是目前国内外产量最大、应用最广的水处理剂，具有良好的化学稳定性、耐高温性，用量少、具缓蚀作用。此外，有机多元磷酸盐对钙、镁、锌、铁等许多金属离子具有优异的螯合能力，故大量用于水处理中。目前磷系水处理剂占当今水处理剂的70%~80%以上。但是，即便有机磷缓蚀阻垢剂具有诸多优点，但仍存在富营养化等环境问题，所以在今后的发展中必将逐渐被其他环保高效的水处理剂取代。
目前在我国使用的工业水处理剂多为复配药剂，如镁铁复配型、多元复配型、聚天冬氨酸复配型等。随着工业循环冷却水水质趋于复杂、多样化，复配技术已远远不能满足工业水处理要求，必须运用多元聚合技术将更多含多种对缓蚀阻垢更加有效的官能团的单体键合到聚合物分子中，大幅提高水处理的品质和效率，以满足不同水质对水处理剂的要求。比如羟基和酰胺基团的存在对于抑制ca3(po4)2结垢有益，磺酸基团的存在对于ca3(po4)2有非常好的抑制效果，而且还能分散金属氧化物、锌盐、铁垢等。另外，由于磺酸基团具有非常强的极性，能够使共聚物的水溶性增强，而且还能有效地克服使用其它羧酸类阻垢剂时易于生成难溶于水的钙凝胶的缺点。而且其具有对盐不敏感性，具有耐高温高盐等诸多优点。目前，水处理剂的研发不仅仅局限于二元、三元聚合物，正趋向于更加多元、高效的聚合物型水处理剂的研发。因此，研制出新型无磷聚合型缓蚀阻垢剂已成为当今环保和水处理剂领域亟待解决的重大课题。本研究拟合成四元聚合型缓蚀阻垢剂，以期得到更好的缓蚀阻垢效果。
聚合型缓蚀阻垢剂经历了从早期的均聚物，发展到二元共聚物、三元共聚物及多元共聚物，共聚物阻垢分散剂的品种在不断增多。二元共聚物包括马来酸/丙烯酸共聚物(aa-ma)、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物(aa-hpa)、丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物(aa-amps)、马来酸酐/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/有机磺酸共聚物等。三元共聚物如马来酸/丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸类三元共聚物、马来酸/丙烯酸/丙烯酰胺共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺/烷氧基聚乙烯丙烯酸酯等。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
1、根据共聚物的阻垢性能筛选原材料，合成四元共聚物；
2、采用正交表设计合成工艺，筛选合成聚合物的最佳工艺条件；
4. 研究创新点
针对国内共聚型药剂的研究，多以二元和三元为主。
本课题尝试引入多种官能团，如-COOH、-SO3H、-OH、-PO(OH)2等，合成综合性能优异、适用于不同水质的含膦酰基四元共聚物。
