“一步法”聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)的合成及緩蝕阻垢機(jī)理分析

趙斌成，占明飛，侯君霞，張文藝

(常州大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，江蘇 常州 213164)

敞開(kāi)式工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)雖然具有散熱快、節(jié)水等優(yōu)點(diǎn)，但是由于開(kāi)式冷卻塔長(zhǎng)期暴露在空氣中，環(huán)境中的微生物極易進(jìn)入其中與冷卻水一起循環(huán)，導(dǎo)致循環(huán)水中的Fe2+，Cl-，Ca2+，Mg2+等離子不斷累積[1]。在這種情況下如果不投加水質(zhì)穩(wěn)定劑，管道內(nèi)就會(huì)發(fā)生腐蝕、結(jié)垢，如果不及時(shí)處理，就會(huì)因換熱不夠而被迫停工，甚至需要更換熱交換器，造成資源的浪費(fèi)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)威脅到安全生產(chǎn)[2-3]。因此，通過(guò)添加高效緩蝕阻垢劑，能夠有效削減循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水用量，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用[4]。常用的阻垢緩蝕劑有很多種，如天然高分子類阻垢緩蝕劑，就有來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉容易得到、易生物降解且無(wú)毒無(wú)害的特點(diǎn)，但是，在工業(yè)的實(shí)際運(yùn)用中存在著用量大、性質(zhì)不穩(wěn)定、預(yù)算高、產(chǎn)量少的問(wèn)題，很難滿足日常工業(yè)生產(chǎn)的需求。有機(jī)膦酸類阻垢緩蝕劑，有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、廣泛的pH適用范圍、有效抑制微生物的生理活動(dòng)和可與很多藥劑發(fā)生協(xié)同作用的優(yōu)點(diǎn)，但是，有機(jī)膦酸類阻垢緩蝕劑會(huì)產(chǎn)生大量的磷污染，隨著環(huán)保意識(shí)不斷的加強(qiáng)，這種類型的阻垢緩蝕劑慢慢受到限制[5-8]。聚羧酸類阻垢緩蝕劑，有較好地阻垢緩蝕性能，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和比較廣泛的應(yīng)用范圍的特點(diǎn)。隨著大量的阻垢緩腐劑被人們研究出來(lái)，它們的二次污染和不易降解性也被逐漸重視[9-10]。低磷、無(wú)磷、無(wú)毒、高效以及能生物降解的阻垢緩蝕劑成為了研究的重點(diǎn)[11-12]。綠色環(huán)保物質(zhì)聚天冬氨酸類(PASP)因其有可高效生物降解的優(yōu)勢(shì)，在水處理中廣泛應(yīng)用，但是阻垢緩蝕的效果沒(méi)有聚環(huán)氧琥珀酸效果好[13]。綠色水處理化學(xué)品聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)因其擁有非磷、無(wú)氮、阻垢、緩腐、環(huán)境污染小和可以運(yùn)用在高堿、高金屬水體中的優(yōu)點(diǎn)被人們關(guān)注起來(lái)?，F(xiàn)有合成方法基本都是以馬來(lái)酸酐為主要原料，以氫氧化物為引發(fā)劑，該方法用料便宜，操作簡(jiǎn)單，是一種較成熟的合成工藝[14-16]。

傳統(tǒng)PESA多步合成法，需先合成環(huán)氧琥珀酸(ESA)，再將合成的ESA與原甲酸三乙酯發(fā)生反應(yīng)，最后以三氟化硼(BF3)為催化劑，甲苯為溶劑，聚合得到PESA，其操作過(guò)程較復(fù)雜，反應(yīng)條件較苛刻，操作強(qiáng)度較大，同時(shí)甲苯是高?；瘜W(xué)品，在3類致癌物清單中。為避免上述問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)總結(jié)相關(guān)合成經(jīng)驗(yàn)[17-18]，以馬來(lái)酸酐為主要原料，以氫氧化鈣為引發(fā)劑，采用“一步法”合成無(wú)磷緩蝕阻垢劑——聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)。通過(guò)紅外(IR)、核磁共振(13C NMR)等手段表征了其結(jié)構(gòu)，從反應(yīng)時(shí)間、pH、投加量、水溫等方面研究了阻垢緩蝕性能。利用紅外光譜、掃描電鏡對(duì)PESA的緩蝕機(jī)理進(jìn)行了初步的探索。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與藥品

1.1.1 儀 器

油浴鍋(602型)、核磁共振波譜儀(Bruker)、紅外光譜儀(Thermo Nicolet IR200)、旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)儀(RCC-2型)、電導(dǎo)率儀(DDSJ-318型)和掃描電鏡(SUPRA55)等。

1.1.2 藥 品

馬來(lái)酸酐、氫氧化鈣、氫氧化鈉、無(wú)水乙醇、雙氧水和鈣羧酸指示劑等，均為分析純。

1.2 PESA的合成

1.2.1 合成機(jī)理

PESA的反應(yīng)機(jī)理方程式及合成裝置如圖1所示。

(b) 合成裝置

1.2.2 合成方法與步驟

PESA合成工藝流程圖如圖2所示。① 水解：在裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗及冷凝器的燒瓶中加入18.5 g馬來(lái)酸酐，35 mL去離子水，一邊攪拌一邊慢慢滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的氫氧化鈉溶液24 mL，溫度維持在45 ℃，待馬來(lái)酸酐完全溶解。② 環(huán)氧化：將上述體系升溫至55 ℃，加入0.7 g鎢酸鈉作為催化劑，繼而滴加30 mL，30%的雙氧水作為氧化劑，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH=7，使體系維持在70 ℃，反應(yīng)1.5 h。③ 聚合：反應(yīng)1.5 h之后，將體系升溫至90 ℃，分兩批加入氫氧化鈣，每次0.56 g，時(shí)間間隔0.5 h，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH=11，攪拌反應(yīng)4 h。④ 提?。簩ⅱ壑兴萌芤旱谷胍粋€(gè)潔凈的燒杯中，用HCl調(diào)節(jié)其pH=2，然后加入約100 mL乙醇，待生成白色沉淀后抽濾并用乙醇洗滌2～3次，接著繼續(xù)抽濾，收集濾餅。⑤ 產(chǎn)物干燥：將④濾餅放置于烘箱中烘干1.5 h，得白色粉末即為PESA產(chǎn)品。

圖2 PESA合成工藝流程圖Fig.2 PESA synthesis process flow chart

1.3 PESA的表征

為了分析產(chǎn)物PESA的結(jié)構(gòu)，采用2種手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征：① 采取KBr壓片，在Thermo Nicolet IR200紅外光譜儀上對(duì)干燥的白色粉末PESA進(jìn)行紅外(IR)分析，掃描波數(shù)范圍為500～4 000 cm-1；② 將合成的白色粉末PESA碾碎，放在Bruker核磁共振波譜儀上做核磁共振(13C NMR)分析。

1.4 阻垢緩蝕性能的測(cè)定

PESA的阻垢性能按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16632—2008《水處理劑阻垢性能的測(cè)定 碳酸鈣沉積法》來(lái)測(cè)定，PESA的緩蝕性能按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18175—2000《水處理劑緩蝕性能的測(cè)定 旋轉(zhuǎn)掛片法》來(lái)測(cè)定[19]。

PESA阻垢性能η計(jì)算式為

(1)

式中：ρ4為添加合成試劑的試液實(shí)驗(yàn)后的鈣離子質(zhì)量濃度，mg/mL；ρ3為未添加合成試劑的空白試液實(shí)驗(yàn)后的鈣離子質(zhì)量濃度，mg/mL；0.240為實(shí)驗(yàn)前配置好的試液中鈣離子質(zhì)量濃度，mg/mL。

A3碳鋼腐蝕率X1計(jì)算式為

(2)

式中：m為試片質(zhì)量損失，g；m0為試片酸洗空白實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量損失平均值，g；s為試片的表面積，cm2；ρ為試片的密度，g/cm3；t為實(shí)驗(yàn)時(shí)間，h；8 760為與一年相當(dāng)?shù)男r(shí)數(shù)，h/a。

PESA緩腐率X2計(jì)算式為

(3)

式中：X0為試片空白實(shí)驗(yàn)的腐蝕率(計(jì)算方法同式(2))，mm/a；X1為A3碳鋼的腐蝕率，mm/a。

1.5 PESA阻垢緩蝕機(jī)理分析

1.5.1 PESA對(duì)碳酸鈣結(jié)晶過(guò)程的影響

取2個(gè)燒杯，分別命名為A，B，在每個(gè)燒杯中加入等體積的CaCl2及NaHCO3，然后在A燒杯中加入10 mg/L的PESA，B燒杯作為空白實(shí)驗(yàn)，不加任何藥劑，在水浴鍋中恒溫30 ℃測(cè)定電導(dǎo)率的變化。

1.5.2 紅外光譜及掃描電鏡分析PESA阻垢機(jī)理

采用碳酸鈣沉積法進(jìn)行PESA的阻垢實(shí)驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行空白對(duì)照，將得到的垢洗滌、烘干，然后做紅外及掃描電鏡分析。

1.5.3 掃描電鏡法分析PESA緩蝕機(jī)理

按旋轉(zhuǎn)掛片法，將掛片置于加藥燒杯及空白燒杯中運(yùn)行72 h，再洗去表面污垢，用無(wú)水乙醇洗滌浸泡5 min，放置干燥器中干燥后進(jìn)行掃描電鏡分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 PESA的表征結(jié)果

用KBr壓片法測(cè)得產(chǎn)物PESA的紅外光譜圖(IR)如圖3所示，該物質(zhì)在3 518.6 cm-1處為C—H鍵伸縮振動(dòng)峰，在1 270.2 cm-1處的C—O—C(閉環(huán))振動(dòng)特征峰消失，而在1 214 cm-1處出現(xiàn)開(kāi)環(huán)后醚鍵的C—O—C特征吸收峰，由此推斷產(chǎn)物為聚環(huán)氧琥珀酸。

所得PESA核磁共振譜(13C NMR(500 MHz，C3D6O))圖，如圖4所示。從圖4中可知，175.82，174.85處為羧基—COOH中的碳，80.81處為醚碳C—O—C中的碳，72.51處為與羥基碳即直接與羥基相連的碳，59.57處為副產(chǎn)物酒石酸中的非羧基碳，54.67處為C—O—C閉環(huán)中的碳。

由實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的紅外譜圖和核磁譜圖與標(biāo)準(zhǔn)聚環(huán)氧琥珀酸對(duì)比可以判斷，產(chǎn)物為聚環(huán)氧琥珀酸。

圖3 PESA的紅外光譜圖Fig.3 Infrared spectrum of PESA

圖4 PESA的核磁共振(13C NMR)譜圖Fig.4 Nuclear magnetic resonance (13C NMR) spectra of PESA

2.2 PESA的阻垢性能影響因素分析

2.2.1 循環(huán)水pH

在投加量40 mg/L，反應(yīng)溫度50 ℃，反應(yīng)時(shí)間10 h的條件下，測(cè)定了不同pH的循環(huán)水中PESA的阻垢效果，結(jié)果如圖5(a)所示。從圖5(a)中可以看出，隨著pH的上升，阻垢率呈現(xiàn)先上升后穩(wěn)定的趨勢(shì)，在中性或者堿性的條件下，PESA的效果均非常突出，可能是由于PESA與水中鈣離子產(chǎn)生的絡(luò)合物非常穩(wěn)定，不易分解。由此可見(jiàn)，PESA的適應(yīng)范圍更廣，這一特點(diǎn)非常適合一些高堿度的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，如石油行業(yè)等。

2.2.2 持續(xù)時(shí)間

在投加量40 mg/L，pH=7，反應(yīng)溫度50 ℃的條件下，測(cè)定了PESA在水中藥效的持續(xù)時(shí)間及阻垢率，結(jié)果如圖5(b)所示。從圖5(b)中可以看出，隨著持續(xù)時(shí)間的推移，PESA的阻垢率非常穩(wěn)定，均達(dá)到95%以上，在6 h時(shí)，其阻垢率為98.1%，當(dāng)投加20 h后，其阻垢率仍然有95.5%?？梢?jiàn)，PESA的可在循環(huán)水中長(zhǎng)時(shí)間起作用，對(duì)鈣離子的螯合具有持續(xù)性，這樣既減少了加藥成本，又減少了加藥的勞動(dòng)量，是緩蝕阻垢劑的重大進(jìn)步。

2.2.3 加藥量

在反應(yīng)溫度50 ℃，pH=7，反應(yīng)時(shí)間10 h的條件下，用碳酸鈣沉積法測(cè)定了不同加藥量下PESA的阻垢效果，結(jié)果如圖5(c)所示，從圖5(c)中可以看出，阻垢率隨著PESA的加藥量呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，當(dāng)加藥量達(dá)到40 mg/L時(shí)，其阻垢率就已達(dá)到95.5%，隨后加大藥劑量對(duì)阻垢率的影響非常小，比較CETSA可知[20]，PESA的阻垢率比CETSA高，達(dá)到相同阻垢率所用的投加量比CETSA少，不僅節(jié)約了成本，也大大提升了其有效性。

2.2.4 循環(huán)水溫度

在投加量40 mg/L，pH=7，反應(yīng)時(shí)間10 h的情況下，測(cè)定了不同溫度循環(huán)水中PESA的阻垢效果，結(jié)果如圖5(d)所示。從圖5(d)中可以看出，隨著溫度的升高，PESA阻垢性能逐漸下降，但在30～50 ℃時(shí)，阻垢率基本保持穩(wěn)定，而循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行溫度一般均在40 ℃左右，故PESA還是具有現(xiàn)實(shí)使用意義。

(a) 循環(huán)水pH對(duì)PESA阻垢效果的影響

(b) 持續(xù)時(shí)間對(duì)PESA阻垢效果的影響

(c) 加藥量對(duì)PESA阻垢效果的影響

(d) 循環(huán)水溫度對(duì)PESA阻垢效果的影響

2.3 PESA的緩蝕性能影響因素分析

2.3.1 藥劑質(zhì)量濃度

用旋轉(zhuǎn)掛片法在反應(yīng)溫度45 ℃，轉(zhuǎn)速75 r/min，反應(yīng)時(shí)間72 h的條件下測(cè)定了PESA在不同投加質(zhì)量濃度下對(duì)A3碳鋼的緩蝕效果，結(jié)果如圖6(a)所示。從圖6(a)中可以看出，隨著投加質(zhì)量濃度的增大，PESA的緩蝕率升高較快，當(dāng)加藥量達(dá)到70 mg/L時(shí)，A3碳鋼腐蝕速率小于0.30 mm/a，PESA緩蝕率達(dá)到了51.8%。繼續(xù)投加PESA達(dá)到110 mg/L后，其緩蝕率基本穩(wěn)定在60%。

2.3.2 水流轉(zhuǎn)速

在投加量110 mg/L，反應(yīng)溫度45 ℃，反應(yīng)時(shí)間48 h的條件下，測(cè)定了PESA在不同轉(zhuǎn)速下對(duì)A3碳鋼的緩蝕效果，結(jié)果如圖6(b)所示。從圖6(b)中可以看出，在轉(zhuǎn)速小于85 r/min時(shí)，轉(zhuǎn)速對(duì)PESA的緩蝕性能影響較小，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于85 r/min時(shí)，PESA緩蝕性能下降明顯，可能是由于轉(zhuǎn)速加大，在水流切力的作用下，吸附在碳鋼表面的保護(hù)膜脫落，引起碳鋼腐蝕。

2.3.3 循環(huán)水溫度

在投加量110 mg/L，轉(zhuǎn)速75 r/min，反應(yīng)時(shí)間48 h的條件下，測(cè)定了PESA在不同溫度的循環(huán)水中對(duì)A3碳鋼的緩蝕效果，結(jié)果如圖6(c)所示。從圖6(c)中可以看出，隨著循環(huán)水溫的升高，PESA的緩蝕率逐漸下降，而且降幅明顯，當(dāng)水溫達(dá)到85 ℃時(shí)，緩蝕率只有12.1%，這可能是由于隨著溫度的升高，分子熱能增加，熱穩(wěn)定性降低，部分藥劑水解，藥劑難以在金屬表面形成吸附膜，導(dǎo)致碳鋼的腐蝕加強(qiáng)。

2.3.4 持續(xù)時(shí)間

在投加量110 mg/L，反應(yīng)溫度45 ℃，轉(zhuǎn)速75 r/min的條件下，測(cè)定了PESA在循環(huán)水中的持續(xù)時(shí)間對(duì)A3碳鋼的緩蝕效果，結(jié)果如圖6(d)所示。從圖6(d)中可以看出，隨著持續(xù)時(shí)間的推移，PESA的緩蝕率非常穩(wěn)定，均達(dá)到50%左右，在24 h時(shí)，其阻垢率為57%，當(dāng)投加144 h后，其阻垢率仍然有42.3%，可見(jiàn)，PESA在碳鋼表面生成的膜非常穩(wěn)定，可在水中長(zhǎng)時(shí)間起到緩蝕作用。

(a) 藥劑質(zhì)量濃度對(duì)PESA緩蝕效果的影響

(b) 水流轉(zhuǎn)速對(duì)PESA緩蝕效果的影響

(c) 循環(huán)水溫度對(duì)PESA緩蝕效果的影響

(d) 持續(xù)時(shí)間對(duì)PESA緩蝕效果的影響

2.4 PESA的阻垢緩蝕機(jī)理分析

2.4.1 PESA對(duì)碳酸鈣結(jié)晶過(guò)程的影響

由圖7可以看出，碳酸鈣垢的沉積過(guò)程大致分為3個(gè)階段：第1階段為0～6 min的晶核形成階段；第2階段為6～10 min的晶核成長(zhǎng)階段，該階段溶液的電導(dǎo)率急劇降低，晶核急速增大；第3階段為10 min之后的平衡區(qū)域，該階段溶液的過(guò)飽和度大大降低。

圖7 加PESA組和CETSA組與空白組試液結(jié)晶動(dòng)力學(xué)曲線Fig.7 Crystal kinetics curves of PESA group and CETSA group and blank group were added

從圖7中可知，加入PESA對(duì)第1階段沒(méi)有明顯影響，僅表現(xiàn)為溶液的電導(dǎo)率低于空白組，這是由于加入的藥劑與溶液中部分鈣離子發(fā)生了螯合作用，生成了可溶性的螯合物，減少了生成碳酸鈣的機(jī)會(huì)，從而達(dá)到阻垢作用[21]；結(jié)合CETSA的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)曲線[19]，第2階段的下降速率從低到高為PESA，CETSA，空白，說(shuō)明PESA對(duì)晶核的成長(zhǎng)具有抑制作用，能有效抑制晶核的成長(zhǎng)，同時(shí)PESA對(duì)晶核的抑制作用比CETSA的抑制作用更大；進(jìn)入第3階段，穩(wěn)定之后的電導(dǎo)率由低到高為空白，CETSA，PESA，說(shuō)明PESA的加入能有效抑制晶核的長(zhǎng)大?？瞻捉M的晶核極易長(zhǎng)大析出，成為碳酸鈣沉淀，說(shuō)明了PESA是通過(guò)抑制晶核的長(zhǎng)大實(shí)現(xiàn)阻垢的，也解釋了為什么PESA的阻垢作用比CETSA更好。

2.4.2 紅外光譜分析PESA阻垢機(jī)理

圖8 空白組與加PESA組的碳酸鈣垢紅外光譜圖Fig.8 Infrared spectra of calcium carbonate scale in blank group and PESA group

空白組與加PESA組碳酸鈣垢的紅外光譜如圖8所示，其中在3 435.4 cm-1處是—OH的伸縮振動(dòng)峰，在1 425.3 cm-1處的強(qiáng)峰、873.2 cm-1處的中峰及712.6 cm-1處的中峰均是碳酸根的伸縮振動(dòng)峰。對(duì)比兩紅外圖譜可知，添加PESA的碳酸鈣垢在1 425.3 cm-1處的碳酸根吸收峰寬度比空白組要寬，這是由于PESA中的羧基伸縮振動(dòng)峰與碳酸鈣的碳酸根吸收峰發(fā)生了重疊，從而形成了更加寬的峰，但是在873.2，712.6 cm-1處的碳酸鈣吸收峰與空白組幾乎沒(méi)有差異。分析結(jié)果說(shuō)明PESA中的羧基在碳酸鈣的表面發(fā)生了吸附，從而使得碳酸鈣帶負(fù)電荷，在同種電荷的靜電斥力作用下，阻止了碳酸鈣的進(jìn)一步變大，達(dá)到了分散作用[22]。

2.4.3 掃描電鏡分析PESA阻垢機(jī)理

由圖9可知，空白組的碳酸鈣垢一般呈現(xiàn)為表面光滑且排列整齊的方形，類似于方解石晶體構(gòu)型，而加PESA組碳酸鈣的表面具有大量空隙且排列不規(guī)整，呈現(xiàn)出球霰石及束裝文石結(jié)構(gòu)。同時(shí)可以看出，阻垢劑的效果越好，其束裝文石結(jié)構(gòu)占的比例越大，這是由于方解石構(gòu)型的碳酸鈣最穩(wěn)定，容易產(chǎn)生沉淀，故一般在做阻垢實(shí)驗(yàn)的燒杯內(nèi)壁容易沉積有碳酸鈣沉淀，且難以洗去。而球霰石及束裝文石構(gòu)型的自由能高于方解石構(gòu)型，形成的碳酸鈣垢鹽一般也是非常容易被軟化的，容易隨著水流而流動(dòng)，所以在實(shí)驗(yàn)燒杯內(nèi)壁上的少量沉淀極易用水沖去。由此可見(jiàn)，PESA的阻垢作用一方面是因?yàn)樗巹┤菀着c晶體表面的鈣離子發(fā)生螯合反應(yīng)，造成晶格嚴(yán)重的畸變，使其難以積聚，另一方面是因?yàn)椴糠治皆诰w表面的化合物會(huì)造成晶格錯(cuò)位，生成非常松散的碳酸鈣垢[23-25]。

(a) 空白組

(b) 加PESA組

2.4.4 掃描電鏡分析PESA緩蝕機(jī)理

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在加入緩蝕阻垢劑PESA 90 mg/L后，A3碳鋼的表層生成了一層灰色的薄膜。為了進(jìn)一步了解PESA的緩蝕機(jī)理，用掃描電鏡拍下了空白組、加入PESA組A3碳鋼表面的微觀結(jié)構(gòu)如圖10所示。由圖10可知，未加入任何緩蝕阻垢劑的碳鋼鐵片表面腐蝕嚴(yán)重，呈現(xiàn)一定的裂紋狀，而加入PESA的碳鋼表面雖仍有裂紋，但整體較平整。原因是該碳鋼表面有一層保護(hù)膜，這層保護(hù)膜通過(guò)影響電荷轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)金屬的緩蝕。

(a) 空白組

(b) 加PESA組

3 結(jié) 論

1) 在實(shí)驗(yàn)室中以馬來(lái)酸酐、鎢酸鈉、過(guò)氧化氫和氫氧化鈣為原料，成功地合成了無(wú)磷緩蝕阻垢劑——聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)。紅外譜圖與核磁共振譜圖表明所合成的產(chǎn)品含有C—H鍵伸縮振動(dòng)峰，在1 214 cm-1處出現(xiàn)開(kāi)環(huán)后醚鍵的C—O—C特征吸收峰，說(shuō)明所合成的產(chǎn)品是聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)。

2) 當(dāng)投加量110 mg/L、循環(huán)水溫度低于45 ℃、pH在中性或堿性條件下、水流轉(zhuǎn)速小于85 r/min時(shí)，PESA對(duì)A3碳鋼腐蝕率小于0.248 mm/a，最大緩蝕率可達(dá)60.9%，最大阻垢率達(dá)100%。

3) 通過(guò)對(duì)空白組及PESA組溶液電導(dǎo)率的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)PESA是通過(guò)阻止碳酸鈣晶體的長(zhǎng)大來(lái)實(shí)現(xiàn)阻垢；通過(guò)紅外光譜及掃描電鏡分析，推測(cè)出PESA是通過(guò)分散、螯合及晶格畸變來(lái)實(shí)現(xiàn)阻垢；從掃描電鏡分析可知，碳鋼在加入緩蝕阻垢劑之后會(huì)通過(guò)物理化學(xué)吸附在其表面形成一層有效的保護(hù)膜，這層保護(hù)膜通過(guò)影響電荷轉(zhuǎn)移從而實(shí)現(xiàn)金屬的緩蝕。