环境友好型阻垢分散剂

Posted 2023-01-12 天冬

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环境友好型阻垢分散剂又称绿色阻垢分散剂，是随着绿色化学兴起而丌发出的一类新型水处理药剂。目前国内外研究最多的产品主要有聚天冬氨酸(PASP)和
聚环氧琥珀酸(PESA)。
1聚天冬氨酸
聚天冬氨酸(简称PASP)最早由美国DonJar公司于20世纪90年代初丌发成功，其分子中不含磷，可生物降解，具有优异的阻垢分散性能，并在油田中证明
有良好的缓蚀性能。作为阻垢分散剂，其对碳酸钙垢的阻垢效果最佳。相对分了质量范围为3000—4000的聚天冬氨酸，当用量为0.2mg/L时，阻垢率可以达到
88%，阻垢率达到100%时的药剂浓度也仅为2.Omg/L。
此外，聚天冬氨酸对磷酸钙垢、硫酸钙垢以及硫酸钡等也有优异的阻垢性能，也可作为缓蚀剂用于解决油田中的二氧化碳腐蚀问题。
徐耀军等以L一天冬氨酸为原料，采用固相热缩聚制得了聚天冬氨酸，并对其阻垢分散性能和缓蚀性能进行了研究，结果表叫，聚天冬氨酸具有良好的阻垢分散性能，在添加量为5.Omg/L的情况下，其CaCO3阻垢率已经接近100%，同时在较高硬度或碱度的水质中仍有较好的阻垢效果。另外，碳钢在含聚l天冬氨酸的模拟冷却水中的极化曲线结果表明，加入聚天冬氨酸后，碳钢的自腐蚀电位正移，阳极极化曲线的斜率明显增大，表叫它是一种阳极型缓蚀剂。
丁春黎等以马来酸酐、氨水、氯化铵、磷酸等为原料合成了聚天冬氨酸单体，再经缩聚反应得到聚天冬氨酸。反应最佳工艺条件为：反应温度160℃、反应压力0.12MPa，马来酸酐与氨水的质量比为1：2，体系的pH值为8.5；氯化铵占马来酸酐质量比的20%，浓磷酸为氨水体积比的10%，反应时间为4小时，所得产品聚l灭冬氨酸的相对分了量大于3500，阻垢率大于95%。
十吉龙等以三氯化磷、甲醛、聚琥珀酰亚胺为原料合成了一种含瞵酰基的聚天冬氨酸，并研究了其阻垢性能。试验结果表明，含膦酰基聚天冬氨酸的
阻CaCO3垢性能与PBTCA、HPA的性能相比相似，但阻Ca2(P04)2以及稳定锌盐的性能更为优越。与PBTCA、HPA等药剂复配得到的低磷药剂性能达到常用有机膦药剂的水平。
张冰如等以L一天冬氨酸为原料，合成了聚天冬氨酸(PASP)，并通过CaCO3\CaSO4、BaSO4、SrSO4，的静态阻垢实验，对PASP的阻垢性能进行了评价，结果表叫，合成的PASP是一种对CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4垢有极其优良阻垢性能，是一种多功能的阻垢剂。
2聚环氧琥珀酸
聚环氧琥珀酸(简称PESA)是2O世纪9O年代初首先由美国Betz实验室开发的无磷无氮的绿色水处理剂，由于其分了中含有羧基和醚基两种官能团，比ttEI)P、HPMA具有更好的阻垢性能，可以与无机磷酸盐、有机磷酸盐、聚丙烯酸类、聚马来酸类等多种阻垢剂复配，形成低磷或无磷的性能优异的阻垢剂，兼有缓蚀
和阻垢双重功能，具有生物降解性好，应用范围广的特点。PESA作为阻垢分散剂主要用于冷却水处理，适用于高碱度、高硬度、高温条件下。PESA与氯的相容性好，阻垢性能不受氯浓度的影响，与磷酸盐、PBTCA等多种药剂复配使用均具有较好的协同效应。在正磷酸盐作为缓蚀剂的配方中加入PESA，可大大降低正磷酸盐的用量，使磷的排放浓度在1mg/L以下。
熊蓉春等以马来酸酐为原料，首先用去离子水和碱使之水解生成马来酸钠，再以催化剂A(过氧化物)和钒系催化剂B为催化剂进行环氧化反应，生成环氧琥珀酸，然后用稀十催化剂C使之聚合制得PESA，产品最佳分了量范围为400—800。其中催化剂A的用量为2.5%一3.6%，B的用量为1.O%一5.O%，C的用量为
4.O%一7.5%，pH值为5—7，反应温度为65—1O0℃。研究了聚环氧琥珀酸的缓蚀协同效应。结果发现，PESA单独使用对碳钢即具有较好的缓蚀作用。PESA分别与葡糖酸钠和znz组成的二元配方对碳钢没有协同缓蚀作用，但由它们组成的三元配方显示出极强的协同效应，其最佳协同用量范围为PESA30—50mg/L、Zn2+和葡糖酸钠5—8mg/L，在此范围内其对碳纲的缓蚀率达到96%以上。PESA缓蚀作用的机理主要不在于引入了羧基基团，而可能是由于在分子链中插入了氧原子，使得PESA更容易生成稳定的五元环鳖合物。
孙咏红等以马来酸酐、氢氧化钠、钨酸和双氧水为原料，合成了无磷、无氮和可生物降解的绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸钠(PESA)，得出了其最佳合成条件为：聚合温度为90℃、引发剂用量为单体用量的0.68%，聚合时间为3小时。产物在冷却水系统中具有优异的阻垢性能。