聚天冬氨酸復(fù)配水質(zhì)穩(wěn)定劑的研究進(jìn)展

支　新,申振玲,柴　云,張普玉

(河南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,精細(xì)化學(xué)與工程研究所,河南 開封 475004)

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聚天冬氨酸復(fù)配水質(zhì)穩(wěn)定劑的研究進(jìn)展

支新,申振玲,柴云*,張普玉

(河南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,精細(xì)化學(xué)與工程研究所,河南 開封 475004)

聚天冬氨酸是一類可生物降解的阻垢劑，但其單一使用不能滿足水處理的實(shí)際應(yīng)用，聚天冬氨酸與其他水質(zhì)穩(wěn)定劑的復(fù)配成為這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn). 基于此綜述了聚天冬氨酸與無機(jī)類，有機(jī)膦酸類和高分子化合物等復(fù)配的研究進(jìn)展，復(fù)配后的水處理藥劑同時(shí)具有阻垢、緩蝕、殺菌、螯合等性能，并對(duì)這一領(lǐng)域的研究進(jìn)行了展望.

水處理劑；聚天冬氨酸(PASP)；復(fù)配

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，循環(huán)冷卻水的用量也在不斷加大，不可避免地造成水垢的產(chǎn)生，防止結(jié)垢的方法是向循環(huán)冷卻水中加入水處理藥劑. 目前水處理藥劑已經(jīng)成為精細(xì)化工產(chǎn)品的一個(gè)重要分支.

隨著綠色環(huán)保理念的加強(qiáng)，聚天冬氨酸(PASP)是一種對(duì)CaCO3阻垢效果明顯且可生物降解的阻垢劑[1-3]，近年來成為水處理藥劑的研究熱點(diǎn)，但PASP官能團(tuán)的單一導(dǎo)致性能的單一[4]，并且在性能上與目前市售的阻垢劑仍有一定的差距，無法在工業(yè)水處理中得到廣泛的應(yīng)用. 所以要將PASP與其他物質(zhì)進(jìn)行復(fù)配來提高綜合性能[5].

1　聚天冬氨酸與無機(jī)物復(fù)配

徐群杰等[6]將PASP和鎢酸鈉進(jìn)行復(fù)配，在鎢酸鈉總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16×10-6時(shí)，PASP與NaWO4質(zhì)量比為1∶1情況下，對(duì)銅的緩蝕效率為90.5%，當(dāng)模擬水體系的溫度升高、pH增大、氯離子含量增加及硫離子濃度增加時(shí),都會(huì)使復(fù)配緩蝕劑對(duì)銅的緩蝕效果變差. 在電化學(xué)的試驗(yàn)下，圖譜顯示加入復(fù)配緩蝕劑后,銅電極的腐蝕電位和極化曲線均發(fā)生正移,說明復(fù)配緩蝕劑是陽極型緩蝕劑. 陳穎敏等[7]將PASP，苯并三唑(BTA)，鉬酸鈉，D-葡萄糖酸鈉進(jìn)行復(fù)配，當(dāng)復(fù)配比為10、0.5、20、10 mg/L時(shí)，緩蝕率達(dá)到了99.2%. 由于BTA是公認(rèn)的高效銅緩蝕劑，化學(xué)吸附成膜;鉬酸鈉無毒無公害，不會(huì)引起微生物的繁殖，適用于高溫、高pH值和高硬度水，并與多種緩蝕劑有著協(xié)同緩蝕效果；葡萄糖酸鈉是一種價(jià)格低廉并具有優(yōu)良協(xié)同作用的緩蝕劑，使得復(fù)配物具有綠色無磷，緩蝕效果好并且還能降低成本. 王克誠等[8]用PASP與葡萄糖酸鈉進(jìn)行復(fù)配，聚天冬氨酸與葡萄糖酸鈉復(fù)配后，緩蝕性能提高，成本降低. 40 mg/L PASP加60 mg/L 葡萄糖酸鈉為實(shí)驗(yàn)最佳配比，其緩蝕率達(dá)94.8%. 成本僅為同緩蝕率下聚天冬氨酸的27%，使得此復(fù)配緩蝕劑性能優(yōu)異、無污染、價(jià)格低廉,具有良好的應(yīng)用前景. 王佳等[9]利用PASP、具有高阻垢分散性能的聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)、價(jià)格低廉的葡萄糖酸鈉以及增效劑制備了一種新型的高效、環(huán)保、低毒緩蝕阻垢劑，在質(zhì)量濃度為100 mg/L時(shí)，阻垢率為89.0%，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有油田用的阻垢劑.

2　聚天冬氨酸與聚磷(膦)酸類復(fù)配

鄒鵬等[10]與王庚平等[11]將 PASP、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)進(jìn)行復(fù)配，在阻硫酸鈣垢時(shí)，PASP-PBTCA體系有明顯的協(xié)同效應(yīng). 前者又添加了聚丙烯酸(PAA)進(jìn)行復(fù)配，得到其最優(yōu)配方為m(PASP)∶m(PAA)∶m(PBTCA)=6∶1∶1. 投加藥量濃度為8 mg/L時(shí)該復(fù)配物阻垢率能達(dá)到91.71%，對(duì)碳鋼的緩蝕率可達(dá)到92.23%，當(dāng)阻垢劑總質(zhì)量濃度為10 mg/L，ρ(PASP)∶ρ(PBTCA)為 8∶2時(shí) ，阻硫酸鈣率達(dá)到90%以上. 且當(dāng)PH在6-9之間該復(fù)配體系阻硫酸鈣垢性能無明顯變化. 南子龍等[12]先用甘氨酸 、甲醛 、亞磷酸合成了新型阻垢劑甘氨酸二亞甲基膦酸 (GDMP)，并將其與PASP 進(jìn)行二元復(fù)配. 結(jié)果表明在保持試驗(yàn)水溶液中投加復(fù)配藥劑總質(zhì)量濃度為5 mg/L不變的情況下， GDMP占GDMP 和PESA復(fù)配總量的40%～60%，且阻垢率接近100%. 這是因?yàn)镚DMP 中的多個(gè)膦酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)與聚羧酸結(jié)構(gòu)可以互補(bǔ)， 從而使 GDMP-PASP 復(fù)配阻垢劑存在較好協(xié)同效應(yīng). 吉娜等[13]將PASP分別和三種磷(膦)系阻垢劑—SHWP(主要成分六偏磷酸鈉)，PBTCA，DTPMP(主要成分二乙烯三胺五甲叉膦酸)進(jìn)行復(fù)配；當(dāng)PASP與SHWP的濃度分別為3和0.002 mg/L時(shí)復(fù)配效果最佳，其阻垢率為94%；當(dāng)PASP與PBTCA的復(fù)配濃度分別為1和4 mg/L時(shí),復(fù)配協(xié)同效果最佳，其阻垢率為93.3%；當(dāng)PASP與DTPMP的復(fù)配濃度分別為3和10 mg/L時(shí)，復(fù)配協(xié)同效果最佳其阻垢率為94.8%. 王秀麗等[14]將PASP、PESA、氨基三亞甲基膦酸3種阻垢劑進(jìn)行復(fù)配，當(dāng)原料分別為25%、60%、15% 時(shí)，達(dá)到90%以上. ZHANG等[15]將PASP，PESA聚氨基聚醚基亞甲基膦酸(PAPEMP)，谷氨酸(Gln)和Zn2+相結(jié)合觀察協(xié)同效應(yīng). 當(dāng)聚天冬氨酸，PESA，PAPEMP，Gln，和Zn2+最佳的量分別為12，12，4，2和2 mg/L. 該復(fù)合材料能有效地抑制碳鋼在嚴(yán)重腐蝕性軟水介質(zhì)中腐蝕的程度，其阻垢性能達(dá)到了99%.

3　聚天冬氨酸與高分子化合物進(jìn)行復(fù)配

4　結(jié)束語

聚天冬氨酸復(fù)配物與聚天冬氨酸相比，阻垢效果有很好改善的同時(shí)，又增加了緩蝕、螯合、殺菌等綜合性能. 今后研究的重點(diǎn)之一就是如何降低聚天冬氨酸復(fù)配物的生產(chǎn)成本，使之能夠大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用. 同時(shí)加強(qiáng)對(duì)不同地區(qū)、不同水質(zhì)的應(yīng)用.

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[責(zé)任編輯：吳文鵬]

Research progress of polyaspartate inhibitor and its combination

ZHI Xin, SHEN Zhenling, CHAI Yun*, ZHANG Puyu

(InstituteofFineChemistryandEngineering,CollegeofChemistryandChemicalEngineeringHenanUniversity,Kaifeng475004,Henan,China)

Polyaspartic acid is a kind of biodegradable scale inhibitor, but its single use can not meet the practical application of water treatment.Therefore, the combination of polyaspartic acid and other water quality stabilizers has attracted considerable attention in this field. The research progress on the compound of polyaspartic acids and inorganic compounds, organic compounds, organic acids and polymers are reviewed,and the combination has a scale inhibition, corrosion inhibition, sterilization, chelating and other properties. Furthermore, the prospect in this field are discussed.

water treatment agent； polyaspartic acid(PASP)；combination

1008-1011(2016)04-0514-04

2016-01-17.

河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目(142102210393).

支新(1994-)，男，碩士生，研究方向?yàn)榫厶於彼崴幚韯?*通訊聯(lián)系人，E-mail：chaiyun@henu.edu.cn.

TQ085.4

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