聚天冬氨酸的性能研究簡述

張玉玲

摘 要 聚天冬氨酸（PASP）是一種新型的綠色水處理藥劑。基于此，介紹了近年來聚天冬氨酸及其衍生物阻垢性能、可生物降解性能和緩蝕性能的國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀，為新型“綠色”水處理藥劑的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 聚天冬氨酸；阻垢；可生物降解性；緩蝕

中圖分類號：O633.1 文獻標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）18--02

聚天冬氨酸具有良好的阻垢性能、緩蝕性能以及可生物降解性能，但就某一單一性能來說還是有很大的提升空間的。而在引入各種基團進行改性后，其衍生物在某些特定環(huán)境條件下的阻垢性能和緩蝕性能有了一定程度的提高。下面主要介紹聚天冬氨酸及其衍生物的各項性能方面的研究現(xiàn)狀。

1 阻垢性能

PASP分子的側(cè)鏈上的羧基-COOH容易電離成負(fù)離子，使PASP在水溶液中生成負(fù)離子-COOH。它能夠與Ca2+、Mg2+、Cu2+等離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，尤為特殊的一點是它可以使鈣鹽的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，成為軟垢，由此來提升PASP的阻垢性能。

Lu，G等用馬來酸和氨反應(yīng)生成中間產(chǎn)物，水解得到PASP，發(fā)現(xiàn)當(dāng)n（PSI）∶n（氨基磺酸）=14∶1，藥劑的劑量為12 mg/L時，對碳酸鈣阻垢的效果最佳，阻垢率可達(dá)到90.2%。

張爾赤[1]等通過采用熱縮聚合的方法以馬來酸酐和氨水為原料，合成了PASP，經(jīng)檢測，當(dāng)合成條件最優(yōu)是，所得PASP的阻垢效率可以達(dá)到72%。

朱志良[2]等通過使用靜態(tài)阻垢法對PASP的阻垢性能進行了研究，實驗表明：PASP具有良好的阻止CaCO3、CaSO4、BaSO4形成水垢的性能。當(dāng)其相對分子質(zhì)量小于2 000時，對于CaCO3和BaSO4的阻垢性較差，但對CaSO4的阻垢性能較好。

PASP的分子量范圍很廣，較小的分子量只有幾千，大的分子量達(dá)到數(shù)萬，且分子量不同，聚合物性能也不相同。PASP作為水處理劑而言，除了具有阻垢性能外，還能用作分散劑、緩蝕劑。

PASP最佳的使用pH值范圍在5～8.5，它的阻垢效果隨著成垢離子濃度的增大和pH值的升高而降低。因而，在高鹽分的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，它的阻垢效果相對于含膦阻垢劑來說還是較低，所以將其應(yīng)用到循環(huán)冷卻水中必須要提高它的阻垢性能。

2 可生物降解性能

PASP具有良好的可生物降解性性能已成為業(yè)內(nèi)共識。天冬氨酸屬于氨基酸類，聚合后得到的PASP有著類似蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，分子間依靠肽鍵連接，因此可通過肽鍵水解完成降解過程。

崔科[3]等通過搖床法對PASP的生物降解性進行了全面探索，結(jié)果顯示：相對分子質(zhì)量不同的樣品其降解時間不同，但所有實驗樣品均可完全降解。因此，他認(rèn)為，PASP是可以完全降解的，只是降解時間不同，而降解時間主要與其相對分子質(zhì)量、濃度、和合成原料有關(guān)。

王大勇[4]等對PASP進行了生物降解實驗。得出了結(jié)論：PASP是一種易降解物質(zhì)，但不能完全實現(xiàn)無機化，可能是PASP結(jié)構(gòu)中存在難斷裂的化學(xué)鍵，不能完全被微生物利用。

總之，在新型水處理劑中，PASP是為數(shù)不多的極易降解物質(zhì)，它的可生物降解性極強。

3 緩蝕性能

緩蝕作用機理主要有3種理論：成膜理論、吸附膜理論和電化學(xué)理論[5]。PASP的羧基與銅離子、鐵離子結(jié)合形成螯合物，使PASP在銅或鐵物質(zhì)表面吸附，形成一層保護膜，因而，PASP所應(yīng)用到的緩蝕機理主要是吸附膜理論[6]。

從分子結(jié)構(gòu)角度分析，PASP含有較多的羧基、氨基和羰基基團，基團中都含有較多的孤對電子，這些電子均可離域到銅、鐵等的原子軌道，是這些極性基團吸附在金屬表面；非極性基團產(chǎn)生較大的空間位阻，阻礙H+靠近金屬表面[7]。針對PASP的緩蝕效果，很多學(xué)者也進行了實驗測試。劉芳[8]等研究了鋅鹽與PASP復(fù)配對碳鋼的緩蝕率高于91%，殺菌率可達(dá)98%以上，實現(xiàn)了緩蝕、阻垢和殺菌的三重功效。陳穎敏[9]等分別對PASP進行改性、或是與硫酸鋅、鎢酸鈉等復(fù)配，結(jié)果發(fā)現(xiàn)緩蝕率均有不同程度的提高。

4 展望

隨著人類環(huán)保意識日漸高漲，“綠色水處理劑”概念被提出，并成為21世紀(jì)水處理劑的發(fā)展方向。PASP與市售的有機羧酸、聚磷酸鹽等水處理劑相比，克服了其他阻垢緩蝕藥劑高溫易分解，以及在環(huán)境中累積等缺點，是一種新型的“綠色”水處理劑，為無磷、無毒、易于生物降解、真正對環(huán)境友好的高效綠色阻垢緩蝕劑的應(yīng)用提供了參考。

參考文獻

[1]張爾赤，劉延平，孔炎炎，等.綠色環(huán)保型聚天冬氨酸阻垢劑合成與阻垢性能[J].工業(yè)水處理，2012，32（6）：43-45.

[2]朱志良，梁曉明，郝俊影.聚天冬氨酸的合成方法及其阻垢性能之間的關(guān)系研究[J].工業(yè)水處理，2004，24（4）：31-32.

[3]崔科，張科.聚天冬氨酸的生物降解性能及降解機理研究[J].應(yīng)用化工，2009，38（4）：498-503.

[4]王大勇，陳武，梅平，等.聚天冬氨酸及其衍生物的緩蝕性能和生物降解性能[J].腐蝕與防護，2012，33（6）：470-473.

[5]范洪波.新型緩蝕劑的合成與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[6]Zineb Belarbi， JeanGamby， LaidMakhloufi，et al.Inhibition of Calcium Carbonate Precipitation by Aqueous Extract of Paronychia Argentea[J].Journal of Crystal Growth，2014（386）：208-214.

[7]Ying Xu， Ben Zhang， Linlin Zhao， et al. Synthesis of Polyaspartic Acid/5-aminoorotic Acid Graft Copolymer and Evaluation of Its Scale Inhibition and Corrosion Inhibition Performance[J].Desalination，2013（311）：156-161.

[8]劉芳，常新，董文文，等.聚天冬氨酸與十四烷基二甲基芐基氯化銨等復(fù)配物的緩蝕阻垢殺菌性能[J].石油學(xué)報：石油加工，2013（1）：162-167.

[9]陳穎敏，崔麗.聚天冬氨酸應(yīng)用于循環(huán)冷卻水的阻垢緩蝕試驗研究[J].熱力發(fā)電，2009（7）：40-43.

（責(zé)任編輯：趙中正）