Synthesis of a New Class of Linear and Cross-linked Polyzwitterion-anions and Their Applications as Corrosion Inhibitors and Adsorbents
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
تم تصنيع فئة جديدة من المنوميرات الحاوية على ملح رباعي من ثنائي أليل الأمونيوم، وكل واحدة منها تحتوي على زوج من المحموعات الوظيفية الثلاثة التالية: فوسفونات البروبيل، و كربوكسيلات المثيل، و سلفونات البروبيل، وذلك باستخدام برتوكول بوتلر (Butler) في البلمرة الحلقية. تمت عملية البلمرة الحلقية للمونومير ثنائي الشحنة (N-carboethoxymethyl-3-(N,N-diallylamino)propanesulfonate) (I) باستخدام رباعي بيوتل هيدروبيروكسيد (TBHP)، كما تمت البلمرة الحلقية المشتركة مع ثاني أكسيد الكبريت بوجود (azoisobutyronitrile) لإعطاء البوليمرات الحلقية المطابقة لـ (Ia) و (Ib). أعطت عملية التميؤ الحمضي للبوليمرات ثنائية الشحنة بوليمرات حامضية ثنائية الشحنة مستجيبة للأس الهيدروجيني (IIa) و (IIb) و التي بدورها أعطت بوليمر ثنائي الشحنة-ألكتروليتي (IIIa) و (IIIb) وذلك بمعالجتها بمحلول هيدروكسيد الصوديوم. تم تحديد الخصائص الفيزيائية لمحاليل البوليمرات كاللزوجة و الإنحلالية. و قد وجد أن البوليمر (Ia) انحل بالماء بينما البوليمر (Ib) لم ينحل. كما تم تحديد ثابت التفكك القاعدي الظاهري لمجموعة الكربوكسيل في كل البوليمرات ثنائية الشحنة. أظهرت البوليمرات ثنائية الشحنة نوعاً من الطابع الهيكلي المزدوج و الشائع في كل من البوليمرات الألكتروليتية سالبة الشحنة و البوليمرات ثنائية الشحنة، و وجد أن سلوك محاليلها المائية مشابه لسلوك محاليل البوليمرات المشتركة المتعاقبة ثنائية الشحنة. أنتجت البلمرة الحلقية للمونومير (3-[diallyl{3-(diethoxyphosphoryl)propyl}ammonio]propane-1-sulfonate) (IV) البوليمر ثنائي الشحنة (Va) ، كما أنتجت بوليمير آخر ثنائي الشحنة (Vb) (poly(V-alt-SO2)) بالتفاعل مع ثاني أكسيد الكبريت. تمت دراسة آثار أنواع الشحنة و كثافتها على الإنحلالية واللزوجة وذلك بدراسة تأثير مفاعلة كميات مختلفة من هيدروكسيد الصوديوم مع البوليمرات الحامضية ثنائية الشحنة المستجيبة للأس الهيدروجيني (VIa) و(VIb) المشتقة من تميؤ (Va) و(Vb)، و التي تنتج عن ذلك بوليميرات ثنائية الشحنة / أحادية الشحنة السالبة (± -) (PZAN) (VIIa) و(VIIb) وبوليمرات ثنائية الشحنة / ثنائية الشحنة السالبة (± =) (PZDAN) (VIIIa) و (VIIIb). تم تحديد الثوابت الظاهرية لإضافة أيون هيدروجين موجب لـ (PZDANs) و(PZANs)، وايضا للمونوميرات المناظرة لهم باستخدام المعايرة الجهدية. كما تم اجراء بلمرة حلقية للمونومير الموجب الشحنة ذي المجموعات المتناظرة (bis[3-(diethoxyphosphoryl)propyl]diallylammonium chloride) (IX) بوجود فوق كبريتات الأمونيوم لإعطاء بوليمير ألكتروليتي موجب الشحنة (CPE) (X). و قد أعطت عملية التميؤ لمجموعة الأستر في (CPE) بوليمر حامضي ذي استجابة للأس الهيدروجيني (CPA) (XI). تم تحويل البوليمر (CPA) عن طريق تغيير الأس الهيدروجيني إلى بوليمر ثنائي الشحنة حمضي لا ينحل في الماء (±) (PZA) (XII)، أو إلى بوليمر ثنائي الشحنة / أحادي الشحنة السالبة (± −) (PZAN) (XIIa) ينحل في الماء، أو إلى بوليمير ثنائي الشحنة/ثنائي الشحنة السالبة (± =) (PZDAN) (XIIb) ينحل في الماء، أو إلى بوليمير ثنائي الشحنة/ ثلاثي الشحنة السالبة (± ≡) (PZTAN) (XIIc) ينحل في الماء، وجميعهم لهم درجة متماثلة من البلمرة. كما تمت دراسة سلوكيات اللزوجة والانحلالية لهذه البوليمرات مع بشيء من التفصيل. و تم تحديد الثوابت الظاهرية لإضافة أيون هيدروجين موجب للمراكز ذات الشحنة السالبة في البوليمر (XIIc) وكذلك للمونمير المقابل له. قيمت خصائص منع التكلس في عمليات التناضح العكسي لـِ (PZAs) في البوليمرات ثنائية الشحنة (VIa) و(VIb) و(XI) باستخدام محلول فوق مشبع من كبريتات الكالسيوم ≈ 100% و أظهرت النتائج كفاءة تثبيط ≈100% و 98% بنطاق تراكيز 20 و20 و10 جزء بالمليون لمدة 45 ساعة و 13 ساعة و71 ساعة، على التوالي عند درجة حرارة 40 درجة مئوية. و لذا فإن البوليمرات (PZAs) قابلة لأن تستخدم بشكل فعال في محطات التناضح العكسي. كما تم تصنيع بوليمرات جديدة شبكية ثنائية الشحنة / سالبة الشحنة (CPZAs) و قد تم اشتقاقها عن طريق المعالجة بهيدروكسيد الصوديوم للبوليمرات الحامضية ثنائية الشحنة / سالبة الشحنة المتشابكة (CPZAs) و التي تم الحصول عليها عن طريق بلمرة المونومير المنحل حامضياً (I) مع الرابط الشبكي 1,1,4,4-tetraallylpiperazinium dichloride, في وجود أو غياب ثاني أكسيد الكبريت. تم اكتشاف أن الراتنجات فعالة في إزالة الأيونات السامة Sr2+ وCu2+ وCd2+ بتراكيز منخفضة (200-1000 جزء من البليون ). و تم تحديد خصائص أيزوثيرم الامتزاز، و ثوابت الحركية و الحركية الحرارية لعملية الامتزاز. كما تم تقييم بعض المونوميرات و البوليمرات كمثبطات لتآكل الفولاذ الطري عند تركيز 200 جزء بالمليون باستخدام وسائل الجاذبية والكهروكيميائية. و قد أظهرت هذه المثبطات كفاءة تقدر بنسبة أكبر من 90%.