聚天冬氨酸复配水质稳定剂的研究进展

支　新,申振玲,柴　云,张普玉

(河南大学 化学化工学院,精细化学与工程研究所,河南 开封 475004)



聚天冬氨酸复配水质稳定剂的研究进展

支新,申振玲,柴云*,张普玉

(河南大学 化学化工学院,精细化学与工程研究所,河南 开封 475004)

聚天冬氨酸是一类可生物降解的阻垢剂，但其单一使用不能满足水处理的实际应用，聚天冬氨酸与其他水质稳定剂的复配成为这一领域的研究热点. 基于此综述了聚天冬氨酸与无机类，有机膦酸类和高分子化合物等复配的研究进展，复配后的水处理药剂同时具有阻垢、缓蚀、杀菌、螯合等性能，并对这一领域的研究进行了展望.

水处理剂；聚天冬氨酸(PASP)；复配

随着工业的快速发展，循环冷却水的用量也在不断加大，不可避免地造成水垢的产生，防止结垢的方法是向循环冷却水中加入水处理药剂. 目前水处理药剂已经成为精细化工产品的一个重要分支.

随着绿色环保理念的加强，聚天冬氨酸(PASP)是一种对CaCO3阻垢效果明显且可生物降解的阻垢剂[1-3]，近年来成为水处理药剂的研究热点，但PASP官能团的单一导致性能的单一[4]，并且在性能上与目前市售的阻垢剂仍有一定的差距，无法在工业水处理中得到广泛的应用. 所以要将PASP与其他物质进行复配来提高综合性能[5].

1　聚天冬氨酸与无机物复配

徐群杰等[6]将PASP和钨酸钠进行复配，在钨酸钠总质量分数为16×10-6时，PASP与NaWO4质量比为1∶1情况下，对铜的缓蚀效率为90.5%，当模拟水体系的温度升高、pH增大、氯离子含量增加及硫离子浓度增加时,都会使复配缓蚀剂对铜的缓蚀效果变差. 在电化学的试验下，图谱显示加入复配缓蚀剂后,铜电极的腐蚀电位和极化曲线均发生正移,说明复配缓蚀剂是阳极型缓蚀剂. 陈颖敏等[7]将PASP，苯并三唑(BTA)，钼酸钠，D-葡萄糖酸钠进行复配，当复配比为10、0.5、20、10 mg/L时，缓蚀率达到了99.2%. 由于BTA是公认的高效铜缓蚀剂，化学吸附成膜;钼酸钠无毒无公害，不会引起微生物的繁殖，适用于高温、高pH值和高硬度水，并与多种缓蚀剂有着协同缓蚀效果；葡萄糖酸钠是一种价格低廉并具有优良协同作用的缓蚀剂，使得复配物具有绿色无磷，缓蚀效果好并且还能降低成本. 王克诚等[8]用PASP与葡萄糖酸钠进行复配，聚天冬氨酸与葡萄糖酸钠复配后，缓蚀性能提高，成本降低. 40 mg/L PASP加60 mg/L 葡萄糖酸钠为实验最佳配比，其缓蚀率达94.8%. 成本仅为同缓蚀率下聚天冬氨酸的27%，使得此复配缓蚀剂性能优异、无污染、价格低廉,具有良好的应用前景. 王佳等[9]利用PASP、具有高阻垢分散性能的聚环氧琥珀酸(PESA)、价格低廉的葡萄糖酸钠以及增效剂制备了一种新型的高效、环保、低毒缓蚀阻垢剂，在质量浓度为100 mg/L时，阻垢率为89.0%，远高于现有油田用的阻垢剂.

2　聚天冬氨酸与聚磷(膦)酸类复配

邹鹏等[10]与王庚平等[11]将 PASP、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)进行复配，在阻硫酸钙垢时，PASP-PBTCA体系有明显的协同效应. 前者又添加了聚丙烯酸(PAA)进行复配，得到其最优配方为m(PASP)∶m(PAA)∶m(PBTCA)=6∶1∶1. 投加药量浓度为8 mg/L时该复配物阻垢率能达到91.71%，对碳钢的缓蚀率可达到92.23%，当阻垢剂总质量浓度为10 mg/L，ρ(PASP)∶ρ(PBTCA)为 8∶2时 ，阻硫酸钙率达到90%以上. 且当PH在6-9之间该复配体系阻硫酸钙垢性能无明显变化. 南子龙等[12]先用甘氨酸 、甲醛 、亚磷酸合成了新型阻垢剂甘氨酸二亚甲基膦酸 (GDMP)，并将其与PASP 进行二元复配. 结果表明在保持试验水溶液中投加复配药剂总质量浓度为5 mg/L不变的情况下， GDMP占GDMP 和PESA复配总量的40%～60%，且阻垢率接近100%. 这是因为GDMP 中的多个膦酸基团结构与聚羧酸结构可以互补， 从而使 GDMP-PASP 复配阻垢剂存在较好协同效应. 吉娜等[13]将PASP分别和三种磷(膦)系阻垢剂—SHWP(主要成分六偏磷酸钠)，PBTCA，DTPMP(主要成分二乙烯三胺五甲叉膦酸)进行复配；当PASP与SHWP的浓度分别为3和0.002 mg/L时复配效果最佳，其阻垢率为94%；当PASP与PBTCA的复配浓度分别为1和4 mg/L时,复配协同效果最佳，其阻垢率为93.3%；当PASP与DTPMP的复配浓度分别为3和10 mg/L时，复配协同效果最佳其阻垢率为94.8%. 王秀丽等[14]将PASP、PESA、氨基三亚甲基膦酸3种阻垢剂进行复配，当原料分别为25%、60%、15% 时，达到90%以上. ZHANG等[15]将PASP，PESA聚氨基聚醚基亚甲基膦酸(PAPEMP)，谷氨酸(Gln)和Zn2+相结合观察协同效应. 当聚天冬氨酸，PESA，PAPEMP，Gln，和Zn2+最佳的量分别为12，12，4，2和2 mg/L. 该复合材料能有效地抑制碳钢在严重腐蚀性软水介质中腐蚀的程度，其阻垢性能达到了99%.

3　聚天冬氨酸与高分子化合物进行复配

4　结束语

聚天冬氨酸复配物与聚天冬氨酸相比，阻垢效果有很好改善的同时，又增加了缓蚀、螯合、杀菌等综合性能. 今后研究的重点之一就是如何降低聚天冬氨酸复配物的生产成本，使之能够大规模工业化应用. 同时加强对不同地区、不同水质的应用.

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[责任编辑：吴文鹏]

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.

河南省科技攻关项目(142102210393).

支新(1994-)，男，硕士生，研究方向为聚天冬氨酸水处理剂.*通讯联系人，E-mail：chaiyun@henu.edu.cn.

TQ085.4

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