绿色阻垢剂聚天冬氨酸的研究进展_荆国林
绿色水处理阻垢剂聚天冬氨酸的合成和性能研究进展
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（． ｎ ｉ ｋＥ ＰＧ ａ ｇ ｏ ｇＩｃ Ｇ ａ ｇ ｈ ｕ５ ０ ５ ；２ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎ ｉ ｎ ｎａ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉ ｅｉｇ Ｓ ｕｈ １Ｅ ｖｔ ． （ ｕ ｎ ｄ ｎ ） ， ｕ ｎ ｚ ｏ １ ０ ０ ． ｏｌ ｅｏ Ｅ ｖｒ ｍｅ ｔｌ ｃｅ ｅ ｄ ｇｎ ｒ ， ｏ ｔ ｅ ｎ ｅ ｏ ｎ ａ Ｅ ｅ ｎ
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２ ０ 年 第 ９期 ０８
广
东
化
工
第 ３ 卷 总第 １５ ５ ８ 期
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绿 色水 处 理 阻垢 剂 聚 天 冬 氨 酸 的 合成 和性 能研 究进 展
王海玲 ，尹文 汇 ，张峥嵘
（．广东森海环保装备工程有限公司，广东 广州 ５０ ５ ；２ １ １０ ０ ．华南理工大学 环境科学与工程学院， 广东 广州 ５ ００ ） １０ ６
广
４ ６
东
化
工
２０ ０ ８年 第 ９ 期 第 ３ 卷 总第 １５ ５ ８ 期
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注 。８ 年 代 ，国外 曾出现 过 含磺 酸 基 团 共 聚 物 的 开发 热 潮 。但 Ｏ
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绿色生物高分子聚天冬氨酸的合成及其阻垢性能研究
2. 3 PASP 的结构表征 合成产物 PASP 的红外谱图见图 2O 目前 国内
尚没 有见到 关 于 研 制 PASP 的 专 门 报 道, 国 外 虽 有 关于 PASP 的专利, 但没有找到具体的红外谱图, 因 此该谱图缺乏相应的参照O 不过从本实验合成的 PASP 的 红 外 谱 图 中 还 是 可 以 得 到 一 些 宝 贵 信 息: 在 1 700 cm-1附近是酰胺基酸中羰基的特征峰, 羧 基在 2 679 cm-1有吸收振动, 998 cm-1是羟基的振
XIONG Rong-chun, DON G Xue-ling, WEI Gang < B6ljlHg UHlZ67Slz}0f Ch6?l Cl T6 hH0l0g}, B6ljlHg 1000Z 9, ChlHC) Abst r act , The PASP < polyaspartic acid) is synthesiZed by means of pyrocondensation polymeriZation, using maleamic acid as a monomer The inf rared spectrogram and molecular eight of synthetic products are determined The biodegradability, scale inhibition and relation of it ith molecular are in estigated The results sho that PASP is a biodegradable and e cellent green scale inhibitor The molecular eight range is Z 000~ 3 000. ey Or ds, polyaspartic acids pyrocondensation polymeriZations scale inhibitions biodegradability
绿色水处理缓蚀剂聚天冬氨酸的研究进展
第22卷第1期上海电力学院学报V o.l 22,No .12006年3月J ournal of Shanghai Un ivers it y of E l ectri c Po w erM ar . 2006文章编号:1006-4729(2006)01-0071-04绿色水处理缓蚀剂聚天冬氨酸的研究进展*收稿日期:2006-02-28(特约稿)作者简介:徐群杰(1969 ),男,副教授,博士,江苏丹阳人.主要从事缓蚀剂、腐蚀电化学及光谱电化学等方面的研究工作.基金项目:国家自然科学基金(20406009);上海市曙光计划(04SG55);厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室项目(200512);上海市重点学科建设资助项目(P 1304).徐群杰,黄诗俊(上海电力学院能源与环境工程学院,上海 200090)摘 要:聚天冬氨酸具有高生物可降解性,是一种公认的环境友好型水处理药剂.综述了近年来聚天冬氨酸作为水处理缓蚀剂的研究进展;探索了其对碳钢、铜及铜合金在不同体系中的缓蚀效果;指出了复配聚天冬氨酸具有较好的缓蚀协同效应.复配聚天冬氨酸可作为今后绿色水处理缓蚀剂的发展方向.关键词:聚天冬氨酸;绿色水处理缓蚀剂;碳钢;铜;铜合金中图分类号:TG 174.4文献标识码:AProgress in t he Researc h on Polyas partic Aci d as GreenW ater Treat m ent Corrosi on Inhi bitorXU Qun ji e ,HUANG Sh i j u n(Schoo l of T hermal P o w er &Environ m ental Eng i neering ,Shanghai Universit yof E lectr ic Pow er,Shanghai 200090,Chi na)Abst ract : Polyaspartic ac i d (PASP)is green,b i o deg radab le and env ironm en t friend l y w ater treat m ent che m i c als .The progress i n the research on Polyaspartic ac i d as green w ater treat m en t corrosion i n h i b itor is rev ie w ed in deta i.l The i n h i b iti o n effects of PASP for carbon stee,l copper and copper alloys corrosion i n d ifferent so l u tions are summ arized .It is sho wn that the co m plex of PASP and sodiu m t u ngstate has a good syner g istic effec.t The co m plex o f PASP w ill be the trend o fdeve l o p m ent for green w ater treat m ent corr osion inh i b itor .K ey w ords : po lyaspartic acid ;green w ater treat m ent corrosi o n inh i b itor ;carbon stee;l copper ;copper a lloy随着国民经济的快速增长和社会的发展,水资源紧缺的矛盾越来越突出,因而以节约用水的环境保护为目的的水处理技术发展很快,但近期国际和国内水处理药剂大多采用磷系水处理缓蚀剂,存在着富营养化易引起水域菌藻繁殖,产生赤潮 公害的弊端.对此,国际上已提出禁磷限磷措施,如德国等提出排放水中P<1m g /L 等,我国虽未作出明确规定,但从环境保护角度出发,今后必然需要加以控制,并要求开发出新型环境友好型水处理缓蚀剂[1].聚天冬氨酸(P ASP)由于其清洁的制造工艺,而且利用后的聚天冬氨酸酯最终能被微生物或真菌高效、稳定地降解为环境无害的物质,因而被认为是一种较好的绿色可生物降解水处理药剂和水处理剂的更新换代产品,其生产工艺的研究,曾获得1999年美国 总统绿色化学挑战奖 .聚天冬氨酸的合成目前主要有两种工艺技术:一是以天冬氨酸为原料的热缩合法;二是以马来酸或马来酸酐为原料的合成法.其结构式一般有两种构型(见图1),分子量一般为3000~10000,呈浅色粉末状.在碱性条件下(p H =10~12)容易水解得到聚天冬氨酸盐.研究表明,聚天冬氨酸具有优异的阻垢分散性能和良好的缓蚀性能,目前国内外已对聚天冬氨酸的合成、结构、阻垢性能及可生物降解性能等方面做了大量研究[2~17],但对其有关缓蚀性能方面的研究还刚刚起步.结合本人的研究工作,本文综述了近年来聚天冬氨酸作为水处理缓蚀剂方面的研究进展并提出了今后的发展方向.图1 聚天冬氨酸的两种构型1 聚天冬氨酸对碳钢的缓蚀作用研究谷宁等采用电化学极化曲线和交流阻抗法研究了聚天冬氨酸溶液中碳钢的吸附缓蚀性能[18],讨论了PASP 浓度和温度对缓蚀效果的影响,结果表明:PASP 是一种以抑制阳极为主的缓蚀剂.在实验温度范围内(10~30 )PASP 在0.5m o l/L 硫酸溶液中对碳钢的缓蚀效率随温度升高而降低,并以10 时的缓蚀效果最好.在给定温度下,缓蚀率均随PASP 浓度的增加而迅速增加,但当PASP 质量浓度达到2.5g /L 时,缓蚀率的增加趋于平缓,10 下,缓蚀率的最高值可达80.33%(PASP 6.0g /L).PASP 在碳钢表面的吸附基本遵守Freundlich 吸附等温式,P ASP 的加入增大了碳钢的腐蚀反应表观活化能.李春梅等对盐酸中PASP 对碳钢的缓蚀性能测试表明:1m ol/L 盐酸中P ASP 对碳钢的腐蚀效率可达80.66%[19].PASP 与传统缓蚀剂乌洛托品的缓蚀效果相当,有望成为酸性环境的绿色缓蚀剂.朱志良采用SERS 技术对PASP 在模拟水中在碳钢表面的吸附性及碳钢的缓蚀机理进行了研究[20].结果发现PASP 对碳钢的缓蚀效率随着PASP 的浓度增大而逐渐升高,浓度在50m g /L 以上时,缓蚀率增加趋势变缓;浓度为100mg /L 时,对碳钢的缓蚀率达到93%.SERS 谱图表明聚天冬氨酸中的羧基的振动得到增强,故可以认为对碳钢的吸附是通过PASP 中的COO基团化学吸附在铁表面,具有电荷转移增强机制.由于采用单一聚天冬氨酸要得到较高的缓蚀效果,往往用量很大.因此,一些学者设想采用复配来提高其对碳钢的缓蚀性.霍宇凝等采用PASP 与锌盐的复配来提高其对碳钢的缓蚀性能[21].研究表明,加入锌盐与PASP 能大大提高碳钢的耐蚀性能,并减少PASP 用量.PASP 单独作用,投加量为100m g /L 时,缓蚀率为80%,而与2m g /L Zn 2+复配时只需加入50m g /L P ASP ,就可达到相同的缓蚀率.当加入100mg /L PASP 与2m g /L Zn 2+复配时,缓蚀率就可达到90%.采用俄歇能谱分析表明,在碳钢表面形成的膜以PASP Fe 螯合物和Fe 2O 3或Fe OOH 为主,膜厚约为4nm,且形成的膜吸附作用力大,吸附热高.李燕采用失重和极化曲线等方法研究了PASP 与钨酸盐对自来水中碳钢的协同缓蚀作用[22].结果发现,钨酸钠与PASP 对自来水中的碳钢有协同缓蚀作用,加入锌离子可将复配缓蚀剂的缓蚀率提高到97.68%.采用极化曲线法研究发现,钨酸钠 PASP 和钨酸钠 P ASP Zn 2+复配缓蚀剂均以抑制阳极反应为主.碳钢表面的荧光分析表明,介质中投加Zn 2+会使PASP 在碳钢表面的吸附量减少.碳钢表面膜的红外光谱表明,聚天冬氨酸中的羧基电离后,与碳钢表面的金属离子生成离子键.徐群杰采用交流阻抗法研究发现,PASP 与钨酸钠复配对3%NaC l 溶液中碳钢的缓蚀作用也有明显的协同效应,复配的缓蚀效果比加入单一PASP 明显增强[23].72上 海 电 力 学 院 学 报 2006年周晓蔚采用失重法和极化曲线法研究后发现,在缓蚀剂总浓度为50.5m g/L时,4种药剂复配,对自来水中碳钢显示出较好的协同效应,其最佳配比为10m g/L P ASP+0.5m g/L苯并三氮唑+10m g/L钼酸钠+30m g/L硅酸钠[24].电化学动电位极化曲线测试结果表明,复合水处理剂对阳极、阴极均有缓蚀作用.2 聚天冬氨酸对铜的缓蚀作用研究徐群杰等采用交流阻抗和极化曲线方法研究了环境友好型缓蚀剂聚天冬氨酸和钨酸钠复配对模拟水中铜的缓蚀作用[25].实验结果表明,单一聚天冬氨酸在P ASP=7m g/L时,对铜的缓蚀性能最佳,P ASP和二价铜离子形成的螯合物吸附在铜电极表面,抑制了对铜的腐蚀.在缓蚀剂总浓度一定时(7m g/L),聚天冬氨酸和钨酸钠复配对铜的缓蚀效果要比单一配方明显增强,其中以配比为1 1时缓蚀效果最好,并具有协同效应.对聚天冬氨酸和钨酸钠的单一配方,以及复配对3%NaC l溶液中铜的缓蚀作用研究表明[26]:聚天冬氨酸和钨酸钠各自的单一配方对于铜均具有一定的缓蚀效果,其中聚冬天氨酸在浓度为40m g/ L时效果最佳,钨酸钠在浓度为350m g/L时效果最佳.在缓蚀剂总浓度为40m g/L时,聚冬天氨酸与钨酸钠配比为1 5时效果最佳,具有协同效应;在缓蚀剂总浓度为350m g/L时,聚天冬氨酸与钨酸钠配比为7 1,5 1,3 1,1 5,1 7时具有明显的缓蚀效果,且具有协同效应,其中以配比7 1为最佳.3 聚天冬氨酸对铜合金的缓蚀作用研究PASP不仅对碳钢和铜具有较好的缓蚀作用,而且对铜合金特别是黄铜和白铜(B10)也具有较好的缓蚀效果[27~30].对聚天冬氨酸和钨酸钠的单一配方,以及复配对模拟水中黄铜的缓蚀作用的研究表明:聚冬天氨酸和钨酸钠各自的单一配方对于黄铜均具有一定的缓蚀效果,其中聚冬天氨酸在浓度为15 m g/L时效果最佳,在缓蚀剂总浓度为20m g/L 时,聚冬天氨酸与钨酸钠配比为6 1时对黄铜的缓蚀效果最佳,并具有协同效应,其缓蚀率由加入20m g/L单一聚天冬氨酸的60%提高到复配时的90%左右.极化曲线研究表明,PASP和N a2W O4复配对黄铜的缓蚀机理主要呈现阳极性缓蚀剂性能.对聚冬天氨酸和钨酸钠的单一配方及其复配在3%N a C l溶液中黄铜和白铜(B10)的缓蚀作用研究表明:聚冬天氨酸和钨酸钠各自的单一配方对于黄铜和白铜(B10)均具有一定的缓蚀效果,其中聚冬天氨酸在浓度为40m g/L时对黄铜和白铜(B10)的缓蚀效果最佳;在缓蚀剂总浓度为40 m g/L时,聚冬天氨酸与钨酸钠配比为3 1时对黄铜和白铜(B10)的缓蚀效果最佳,且具有缓蚀协同效应,缓蚀率分别达到96%和97%.4 结束语综上所述,PASP作为一种新型绿色水处理缓蚀剂,对各种体系的碳钢、铜、黄铜和白铜等金属材料均有一定的缓蚀作用.若与另一种绿色水处理药剂钨酸钠复配还具有明显的缓蚀协同性能,因而可大大提高缓蚀效率.复配的PASP可作为绿色水处理缓蚀剂的发展方向,但其缓蚀协同作用机理还有待进一步研究,作为应用的有关条件还须进一步探索.参考文献:[1] D i ana Darlings.Green Che m istry App li ed t o Corros i on andS cale Inh i b it ors[J].M ateri al Perfor m an ce,1998,37(12):42 46.[2] Rob ert J Roos.Pol yaspartate S cale Inh i b 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绿色阻垢剂研究进展
2013年3月李茜等．绿色阻垢剂研究进展47绿色阻垢剂研究进展李茜1，马喜平1，王成龙1，黄文佼2(1．西南石油大学化学化工学院，成都610500；2．中国石油工程设计有限公司新疆设计院，克拉玛依834000)[摘要】对常见的阻垢剂和绿色阻垢剂进行了综述，着重对聚天冬氨酸(PSA P)和聚环氧琥珀酸(PE SA)等新型绿色阻垢剂的研究现状进行了总结。
[关键词]绿色化学绿色阻垢剂聚天冬氨酸聚环氧琥珀酸绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学¨j，其核心是利用化学技术与方法从根本上减少甚至消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、试剂和溶剂等的产生和应用。
工业循环冷却系统及各种管道中，结垢会降低传热效率，阻塞管道，引发垢下腐蚀。
目前，国内外普遍采用阻垢剂，以延缓污垢的产生。
随着社会的发展，人们的环保意识也逐渐提高，所以阻垢剂向无毒无害无磷、低磷新型高效及生物降解性好的环境友好型的绿色阻垢剂的方向发展∽J。
1常见的阻垢剂1．1有机膦酸类阻垢剂有机膦酸类的阻垢剂的化学稳定性好，耐高温，不易水解，可以和金属离子配合形成立体大分子环状配合物，分散在水中破坏钙垢晶体的生长，从而起到阻垢的作用。
但是，含磷化合物易滋养菌藻，使环境水体富氧化，造成水体污染。
常见的几种典型的有机膦酸类阻垢剂有：(1)氨基三甲叉膦酸(A T M P)，分子式为N(C H：PO，H：)。
；(2)羟基乙叉二磷酸(H ED P)，分子式为c：H。
O，P：；(3)乙二胺四甲叉膦酸(ED TM PA)，分子式为c6H加012N：P4；(4)2，4一三羧酸一2一膦酸基丁烷(PB T C A)，分子式为C，H。
，O，P。
它们的主要性能特征如表1所示p1。
表1几种有机膦酸阻垢剂的性能特征名称性能特征A T M PH E D PE D T M PAPB T C A有机膦酸酯阻碳酸钙、硫酸钙良好，缓蚀阻碳酸钙垢良好，缓蚀阻碳酸钙、硫酸钙垢良好，缓蚀阻碳酸钙和磷酸钙垢良好阻硫酸钙垢较好，抑制碳酸钙垢较差1．2聚羧酸类阻垢剂聚羧酸类阻垢剂中起主要作用的是聚合物中的一C O O一基团，对M92+，ca2+，cu2+，Fe3+等离子具有较强的螯合能力，不仅有凝聚和分散的作用，还能在无机垢结晶过程中干扰晶格的正常排列，从而达到防垢和阻垢的作用。
绿色阻垢剂聚天冬氨酸的制备与性能研究
２ 实验部 分
很难用于大规模生产， 其它两种方法流程长 。 总之采 用 上述 ３种工 艺 ，制得 的聚 天冬氨 酸 的价格 较 昂贵 。
因此 ，开发 高效 的化学 合成 法是 大规模 生产 ＰＳ Ａ Ｐ的
２ １实验仪器 与试剂 ．
分析天平、三 口瓶、球形冷凝管、温度计、梨形
分液 漏斗 、Ｄ一 ３ 热式 电磁搅 拌器 Ｆ 集 马来 酸酐 、氨 水 ２ ％～ ２ 、Ｎ Ｏ ５ ８ ａＨ溶液 ２ ｏ ／ ｍ ｌＬ
１０℃，０ ４ Ｐ ４ ． Ｍ ａ条件 下 ，反应 ２ ５ｈ ． ，将 得 到 的混 合
物冷 却至 ７ Ｏ℃后 ， 盐酸 酸化至 ｐ ｉ２ ５ 再 冷却 至 用 ｈ ．，
★基 金项 目： 黑龙江 省 教育厅 科 学技术 研 究项 目资助 ，项 目编 号： １５ １０ ０ ５ ０６ 荆 国林 ，副教授 ，环 境工 程博 士 ，大庆石 油学 院化 学化 工学 院环 境工 程教 研室 主任 ，主 要从 事油 田化 学和 环境 工程 研究 。通 讯地址 ：黑龙 江 大庆 市 开发 区 大庆石 油学 院化学 化 工学院 ， １３ １ ５ ３８
关键 。 本文采用直接聚合法制备了 ＰＳ ，并对其 ＡＰ 阻垢性 能进行 了研 究 。
２ ２ 合 成 方 法 ．
◆ 氨化反 应 边 搅拌 ，边 向 ２ ０ Ｌ四 口烧 瓶 中加 入 ５ｍ
１ 合成原理
１ １分 步聚合 ．
波兰 的 Ｍ ｃ ｏｓ ｉＳ等人 用马 来酸 酐和 过量 氨 ａ ｈｗ ｋ
０ 引
言
室温 ，此 时天冬 氨酸 沉淀 析 出 ，将 沉淀 过滤 ，４℃下 水 洗后 得 到其 产 品 ，产率 为 ５ ％。天冬 氨 酸热缩 聚 ５ 制 得聚 琥珀酰 亚 胺 ，然后 用 ＮＯ ａＨ水解产 生 ＰＳ 。 Ａ Ｐ
环保型阻垢剂聚天冬氨酸的合成及性能评价
环保型阻垢剂聚天冬氨酸的合成及性能评价I. 前言- 环境污染对人类健康和生态环境的危害- 发展环保型阻垢剂的重要性及其应用前景- 本文旨在研究聚天冬氨酸作为环保型阻垢剂的合成及性能评价II. 合成聚天冬氨酸- 聚天冬氨酸的化学结构及合成方法- 实验步骤及条件- 反应机理III. 聚天冬氨酸的性能表征- IR、NMR、UV及荧光光谱表征- 热重分析及热稳定性测试- 石油和水中的分散性能测试- 阻垢性能测试IV. 对比实验与应用前景- 常规阻垢剂和聚天冬氨酸对比实验- 聚天冬氨酸的环保性能及应用前景V. 结论- 本文成功合成了聚天冬氨酸作为环保型阻垢剂- 聚天冬氨酸具有优异的性能表现- 聚天冬氨酸作为一种新型环保阻垢剂，具有广泛的应用前景参考文献I. 前言环境污染已成为人们关注的焦点问题，不仅会影响人类的健康，还会对生态环境带来不良影响。
防止环境污染变得尤为重要，其中阻垢剂作为一项关键技术应用于工业生产领域中，已经成为必要的任务。
随着人工化进程的加快，阻垢剂的应用范围也在不断扩展，以保证生产效益和生态环境的协调发展。
阻垢剂是一种在工业和生活中用于防止污垢、沉淀和水垢在设备表面形成的化学物质。
在许多工业领域中，例如石油化工、电力、机械、动力、建筑材料等领域，都广泛使用了阻垢剂。
然而，传统的阻垢剂一般采用有害化学物质，对环境造成污染，被广泛应用之后对人体健康和生态环境构成了严重威胁。
因此，发展环保型阻垢剂已成为一个重要的趋势。
聚天冬氨酸是一种天然的无毒生物高分子，具有良好的柔软性、透水性和吸水性能。
在环保领域的研究和应用中，聚天冬氨酸的合成和性能评价尤为重要。
因此，本文旨在研究聚天冬氨酸作为环保型阻垢剂的合成及性能评价。
本文将从合成聚天冬氨酸的方法、实验步骤、反应机理，以及聚天冬氨酸的性能表征，对其进行深入探究。
针对现有阻垢剂的应用现状进行对比实验，考察聚天冬氨酸作为阻垢剂的环保性能及其应用前景。
旨在提出聚天冬氨酸作为一种具有广泛应用前景的环保型阻垢剂推广使用，以便推动环境保护的发展和实践。
绿色环保阻垢剂聚天冬氨酸的合成及性质研究
摘要 ： 以马来酸酐和尿素为合成聚天冬氨 酸（ Ａ Ｐ ， Ｐ Ｓ ） 考察 了磷 酸和 三氯化铝 两种催 化剂 的催化作 用 ， 时利 用静 同
态阻垢 法评价 了 Ｐ Ｓ Ａ Ｐ的 阻垢性能 ， 测定 了 Ｐ Ｓ Ａ Ｐ与氨基 三甲叉膦 酸（ Ｔ Ｐ 复配物的 阻垢性 能， ＡＭ ） 结果表 明 ： 原料 在
Ｑ ｎｄ ｏ ２ ６ ５ ，Ｃ ｉａ ｉｇａ ６ ５ ５ ｈｎ ） Ａ ｓ ａｔ Ｔ ｅｐ ｌ ｓａ ｉ ａｉ（ Ａ Ｐ ｓ ｒｐ ｒｄｗｔ ａｅ ｎ ｙｒ ｅａ ｄｕｅ ｓ ａｅ ａ， ｅｃｔ ｂ ｔ ｃ ： ｈ ｏｙ ｐｒ ｃ ｃ Ｐ Ｓ ）ｉ ｐｅａｅ ｉ ｍ ｌ ｃａ ｈｄ ｄ ｎ ｒａａ ｔ ｌｔ ａ ｒ ａ ｔ ｄ ｈ ｉ ｉ ｍ ｒ ｈ ｉ —
ａｙ ｉ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｏ ｎ Ｃ１ ｒ ｎ ｅ ｔ ａｅ ｙ ｓａｉ ｃ ｌ ｎｈ ｂｔｏ ｔ ｏ ｔ ｃ ｌ ｎ ｉ — ｌ ｔ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆＨ３ ｃ ＰＯ４ａ ｄ Ａ１ ３ａ ｅ ｉ ｖ ｓｉ ｔｄ ｂ ｔｔｃ ｓ ａ ｅ ｉ ｉ ｉ ｎ ｍｅｈ ｄ，ｈｅ ｓ ａ ｅｉ ｈ ｂｉ ｇ ｉ ｔ ｎ ａ ｉｉ ｆｔ ｅ ｃ ｍｐｌｘ ｏ ＡＳ ａ ｄ ＡＴＭＰ ａ ｅｄｅｅ ｍｉ ｅ ｔ ｅ ｕ ｔｓ ｏ ｉ ｂ ｌｔ ｏ ｈ ｏ ｏ ｙ ｅ ｆＰ Ｐ ｎ ｒ ｔｒ ｎ ｄ．ｈｅｒ ｓ ｌ ｈ ｗｓ。 ｅ ａ ｍａｅ ｉｌｒ ｔ ｓ ｗｈ ｎ ｒ ｗ ｔ ｒａ ａ ｉ ｉ ｃ
第 ４期 （ ） 上
郝 文月等 ： 绿色环保 阻垢剂聚天冬氨酸 的合成及性 质研 究
・ ７・ ３
绿 色 环保 阻 垢 剂 聚天 冬 氨 酸 的合 成 及 性 质 研 究
郝文月 ， 李 鸿 ， 李 洁 ， 张志庆
绿色缓蚀阻垢剂的研究及应用进展
Progress in the research and application of green corrosion and scale inhibitors
Hu Baishun1，Guo Xuehui1，Wang Kang1，Ma Jun2，Bai Li3，Yu Haitang4 （1. Chemical and Engineering Institute of Xi’an Shiyou University，Xi’an 710065，China； 2. Datang International Keshiketeng Coal Gas Liability Co.，Ltd.，Chifeng 025350，China；
ech337a主要成分为聚环氧琥珀酸pesa葡萄糖酸钠苯甲酸钠武汉石油化工厂设备监测防护中心研制的绿色环保水处理药剂zh800ws月在武汉石油化工厂第三循环水场取得工业应用的成功为企业带来了很好的经济效益和环保效益29zh800ws以wlh2无磷缓蚀剂丙烯酸2甲基2丙烯酰胺基丙磺酸共聚物水解聚马来酸酐荧光示踪剂等主剂和其他添加剂按一定比例复配而成wlh2主要组分为羧酸酰胺磺基甜菜碱两型表面活性剂30以水溶性季铵盐水解聚马来酸酐聚环氧琥珀酸钠聚天冬氨酸为原料复配了一种新型缓蚀阻垢剂bw3用陕北某采油联合站采出水进行缓蚀阻垢性能评价结果表明bw3具有优异的阻垢性能和良好的缓蚀效果在所测浓度范围内bw3的阻垢和缓蚀效果均明显优于油田常用缓蚀阻垢剂适于生产应用需要绿色缓蚀阻垢剂的发展展望为适应社会可持续发展的要求水处理用缓蚀阻垢剂的研发朝着高效低磷非氮和可生物降解的绿色化方向发展将成为主要趋势绿色缓蚀阻垢剂首先要在生产的环节上绿色在生产过程中尽可能减少对人体健康或环境有害的原料溶剂试剂等的使用以及避免对有害产物副产物或不环保的化学生产工艺和方法的利用从源头上彻底控制污染适应绿色化发展的思路第一在分子结构设计上应该考虑易降解活性强的官能团或者元素如羧基氨基酯基支链和选择性插入含氮氧元素等第二选择天然产物如聚天冬氨酸聚环氧琥珀酸等为原料合成改性过程中尽量减少副产物的污染或者分离排放问题以达到原料利用率最大化的目的第三改进生产工艺重视生产过程对环境的影响在方案设计和技术改进过程中开发和采用清洁生产工艺流程其次在使用过程中绿色化加强对新型高效环境友好型缓蚀阻垢剂的现场使用经验总结及推广使用以对现有含磷类铬酸盐亚硝酸盐等缓蚀剂进行绿色化替代
环保型阻垢剂聚天冬氨酸的研制
目前 ， 内外 循 环冷 却 水处 理所 用 的阻 垢分 散剂 有 聚丙 烯酸 类 ， 烯 酸一 国 丙 丙烯 酸 酯 共 聚物 ，
丙烯 酸一 马来 酸酐 一 酸盐 共 聚物 及含 磷丙 烯 酸一 磺 马来 酸共 聚 物等 几大 类 。这些 阻 垢分 散 剂在 用
于循 环 水 系统 时 ， 取得 了较好 的使 用效 果 。但 以上 几类 阻 垢分 散 剂均 为石 化 产 品 ， 聚合 物 均 其
【 关键词 】 聚天冬 氨酸 ； 缩聚 ； 热 阻垢分 散剂 【 中图分 类号 】 ＴＱ ８ ． ０５ ４ 【 文献标识码 】 Ａ
Ｐｒ ｐｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｌ ａ ｐ ｒ ｉ ｃ ｄ ａ ｎ ｒ ｍ ｅ ｔ ｌｙ ｅ ｒ ｔｏ ｆｐｏ ｙ ｓ ａ ｔｃ ａ ｉ ｓ ａ ｅ ｖｉｏ ｎ ａ ｌ ｆ ｉ ｎ ｙ ｓ ａ ｅ ｉ ｈｉ ｉｉ ｎ ａｇ ｎｔ ｒ ｅ ｄｌ ｃ ｌ ｎ ｂ ｔｏ ｅ
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第 １ ９卷 第 ３期
２ ０ 年 ８月 ０２
河 北 省 科 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆｔｅＨｅ ｅ Ａｃ ｄ ｍｙｏ ｃｅ ｃｓ ｏ ｒ ａ ｈ ｂ ｉ ａ ｅ ｆＳ ｉｎ ｅ ｏ
ＶＯＩ １ ． ９ ＮＯ． ３ Ａｕ ２０ ｇ． ０２
ｉ ｈ ｂ ｔ ｎ ｐ ｒｏ ｍｅ ｃ ｓ ｏ ｏ ｙ ｓ ａ ｔ ｃｄ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔｃ ｎ ｅ ｔａ ｉｎ ａ ｅｓｕ ｉｄ． ｅｅ ｐ ｒ ｎ ｎ ｉ ｉ ｏ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆｐ ｌ ａ ｐ ｒｉ ａ ｉ ｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｒ ｔ ｄ ｅ Ｔｈ ｘ ｅ ｉ ｉ ｃ ｆ ｏ ｍｅ —
ｔｌｒ ｓ ｌｓｓ ｏｗ ｈａ ｏ ｙ ｓ ａ ｔｃａ ｉ ａ ｘ ｅｌｎｔｓ ａｅ ｉ ｈｉ ｉｉ ｎ ａ ｄ ｄｓ ｅ ｓｏｎ ｐ ｒｏ ｍ ｅ ｅａ ｄ ａ ｅ ｕ ｔ ｈ ｔ ｔｐ ｌ ａ ｐ ｒｉ ｃｄ ｈ ｓｅ ｃ ｌｅ ｃ ｌ ｎ ｂ ｔｏ ｎ ｉｐ ｒ ｉ ｅ ｆ ｒ ｎｃ ｎ ｉ ｎｖ ｒ ｍｅ ａｌ ｒｅ ｌ ｔ ｒｓａ ｉｉｉ ｇ ａ ｅ ｔ ｓ ａ ｅ ｉｏ ｎｔ ｌｙ ｆ ｉｎｄ ｙ ｗａ ｅ ｔ ｂ ｌ ｎ ｇ ｎ ． ｚ Ｋｅ ｗｏ ｄ Ｐｏ ｙ ｓ ａ ｔｃ ａ ｉ ｙ ｒｓ ｌａ ｐ ｒ ｉ ｃｄ；Ｐｙ ｏ ｏｎ ｅ ｓ ｔｏｎ ｐ ｌ ｍｅ ｉａ ｉｎ；Ｓｃ ｌ ｎｈ ｂ ｔｏ ｎｄ ｄ ｓ ｅ ｓｏ — ｒ ｃ ｄ ｎ ａ ｉ ｏ ｙ ｒｚ ｔｏ ａｅ ｉ ｉ ｉｉｎ ａ ｉｐ ｒｉ ｎ ａ
四种绿色阻垢剂的阻垢性能研究
109在工业循环冷却水系统尤其是油田管道中[1]，结垢现象十分严峻，这不仅会造成资金的浪费，还在一定程度上增加了生产风险，例如由于温度升高、水分浓缩等因素使得冷却水中成垢离子过饱和而沉淀析出在管壁表面，管道直径由于垢层的加厚而逐渐缩小，导致冷却管路穿孔泄漏，同时还会引起腐蚀现象的加剧，造成严重的工业事故，据可靠数字统计，全球每年用于结垢和阻垢引起的热损失消耗的资金多达上百亿美元。
到目前为止，缓解结垢现象最有效的办法就是向水体中添加阻垢剂[2]。
然而，含磷阻垢剂的滥用引起了严重的水体污染。
由于构建环境友好型社会是当前社会的发展趋势，因此生产和使用品质优良、效果显著、无污染的“绿色环保”阻垢剂成为水垢研究的重中之重[3]。
本文选取常见的绿色阻垢剂聚天冬氨酸（P A S P ）、聚环氧琥珀酸（P E S A ）、聚丙烯酸（PAA）和水解聚马来酸酐（HPMA）作为研究对象[4]，应用静态阻垢法评价4种缓蚀剂对油田生产中最常见的硫酸钙和碳酸钙水垢的阻垢性能，为油田生产提供依据和参考。
1 实验原理、方法与步骤1.1 实验原理碳酸钙水垢评价以标准CaCl 2溶液和标准NaHCO 3溶液和阻垢剂溶液配制测试液，升温促使溶液中Ca （HCO 3）2迅速分解成CaCO 3沉淀，恒温一段时间达到平衡后取上清液用EDTA标定Ca 2+，得出其中Ca 2+含量，Ca 2+含量越多证明阻垢剂阻垢效果越好。
硫酸钙水垢的评价用EDTA溶液滴定Ca 2+储备液与SO 42+储备液反应保温后的上清液，通过上清液中Ca 2+的浓度对阻垢剂的阻垢效果进行评定。
1.2 实验步骤（1）碳酸钙评价时配制标准氯化钙溶液、标准碳酸氢钠溶液、氨-氯化铵缓冲溶液（称取氯化铵5.4g，加蒸馏水20mL，再加浓氨水35mL，加水稀释至100mL）。
硫酸钙水垢需配制标准氯化钙溶液、标准硫酸钠溶液、氨-氯化铵缓冲溶液（同上）。
准备好铬黑T指示剂、EDTA标准滴定溶液。
肥料增效剂-聚天冬氨酸研究进展
肥料增效剂—聚天冬氨酸研究进展石家庄开发区德赛化工有限公司邢振平李峰摘要：本文从机理、功效等方面，对聚天冬氨酸这一新型肥料增效剂进行了概述，重点介绍了其在化肥中的添加工艺、检测方法以及产品质量控制、新产品方面的研究进展，并呼吁建立聚天冬氨酸化肥行业标准。
关键词：肥料增效剂聚天冬氨酸农业研究进展1、聚天冬氨酸在农业上的应用聚天冬氨酸是一种人工仿生合成的水溶性高分子物质，具有无毒、无公害、可完全生物降解的特性，是国际公认的“绿色化学品”，符合国家产业政策。
从空间结构上讲，聚天冬氨酸是一个含有羧基和胺基活性基团的大分子物质。
这个大分子，利用它的络合能力，使土壤中被固定的养分元素溶于水，随水移动到作物根部，其所携带的阳离子养分与作物根进行离子交换，而大分子量的聚天冬氨酸并不被作物吸收利用，又重新络合土壤溶液中的养分离子。
如此反复，聚天冬氨酸就像一条船，将土壤中的养分离子源源不断的运到作物根部，供作物吸收利用。
另外，聚天冬氨酸通过络合带正电荷的钙、镁、铁等离子，保护了磷酸根离子，从而使磷被作物自由的吸收。
还有，聚天冬氨酸能明显促进作物根系生长，从而提高了作物吸收养分的能力。
聚天冬氨酸作为新型肥料增效剂，可以强化作物对氮、磷、钾及中微量元素的全面吸收，从而提高肥料利用率，增加作物产量，改善作物品质。
根据国内外的研究和应用效果显示，聚天冬氨酸作为肥料增效剂效果确实，适用于多种作物和土壤，其主要功效表现在：1.1 提高肥料利用率。
与其他提高化肥利用率方法的比较，其效果如表1所示。
表1 不同增效剂的效果比较结果表明：（1）目前其他提高肥料利用率的方法对微量元素均无效。
（2）包膜肥料比普通肥料成本提高20-700%(5)。
1.2 促进生长，增加产量。
国内外试验证明：不同的作物对聚天冬氨酸和化肥混合使用反映出相同的结果，即产量增加约9～30%，经济效益显著提高（6-11）。
1.3 改善作物品质。
聚天冬氨酸通过促进中微量元素的吸收，达到了作物养分的协调供应，改善了作物品质；避免了营养不良和使用激素引起的畸型果、秃尖、裂果和着色不好等情况（6、12）。
绿色阻垢剂聚天冬氨酸的合成试验
式 真空泵 ，数 显恒 温 磁力搅 拌 器 ，红外 光谱 仪 。 ２ ）药 品 马来 酸 酐 ，氨水 ，氢氧 化钠 ，磷 酸 ，无水 乙醇 等 ，均 为 市售 分析 纯 。
１２ Ｐ Ｓ ． Ａ Ｐ的 制备 在 ２ ０ 四 口烧 瓶 中加 入 ９ ８ ５ ｍｌ ． ｇ马来 酸 酐 、７ ５ 去 离子 水 和一 定 体 积 的浓 Ｈ。 Ｏ ，搅 拌 ，然后 在 ． ｍｌ Ｐ ８ ℃水浴 中加 热 ３ ｍｉ ，冷 却 至室 温 ，停 止搅 拌 。按 照 计量 比缓 慢加 入质 量 分数 为 ２ 的浓氨 水 ，逐渐 ０ ０ ｎ ５ 升温 并开动 搅 拌 ，在 ８ ￣ ０Ｃ下反应 ３ ，得 透 明玻璃 状 液体 ，然 后 置 于恒 温 鼓 风 干燥 箱 中 ，在 一 定 温 度下 ｈ 反应 一定 时 间得 到 红棕 色 固体 ，即为 聚 合物 中间体 聚琥 珀酰 亚胺 （ Ｓ ） Ｐ Ｉ。 将聚琥 珀酰 亚胺加入 到一定 浓 度 的 Ｎ ＯＨ 溶 液 中 ，搅 拌 ，在 一 定温 度 下水 解一 定 时 间 ，得 红棕 色溶 ａ 液 ，用盐 酸调节 ｐ 值 至中性 ，再用 乙醇沉 析得 到沉 淀物 ，减压抽滤 ，干燥 ，即可得到 Ｐ Ｐ固体产 物 。 Ｈ ＡＳ １ ３ 阻硫酸 钡垢 性能 测定 ． 采用 静 态 阻垢法 ，按 照石 油 天然气 行 业标 准 ，对 合 成产 物做 阻硫 酸钡 垢性 能试 验研 究 。试 验条 件
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长江大 学学报 （ 自然 科 学 版 ） ２０ 年 ６ 第 ５ 第 ２ ： 工 ０８ 月 卷 期 理 Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ａ ｇｚ ｎｖｒｉ （ ａ ｃ Ｅ ｉ Ｊ ｎ ２ ０ 。Ｖｏ． ． ：Ｓ ｉ Ｅ ｇ ｏ ｒ ａ ｏ ｎ ｔ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｎ ｔ ｉ ｄ ｔ Ｙ ｅ ｔ Ｓ ） ｕ ．０８ １５ Ｎｏ ２ ｃ ＆ ｎ
聚天冬氨酸用于循环冷却水的性能研究
Ｖ０ ． １ １３ Ｎｏ ５ ．
０ｃ ．２ ０７ ｔ ０
聚 天 冬 氨 酸 用 于循 环 冷 却 水 的性 能 研 究
张玉玲 ， 黄君 礼 ， 程志辉 ， 陶虎春 ， 于晓英
（ 哈尔滨 工业 大学 市政 环境 工程学 院 ， 黑龙江 哈尔滨 １０ ９ ） ５０ ０
摘
要： 聚天冬 氨酸 （ Ａ Ｐ 是 近年 来 开发 的一种 新型 绿 色阻垢 剂 。为 了拓展 其 应 用领 域 ， 文 ＰＳ） 该
文章编 号 ：０ ５— ８ ０ ２ ０ ）５— ６ ４— ５ １０ ９ ３ （０ ７ ０ ０ ５ ０
Ａｐ ｌ ｄ Ｐｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｆＰ Ｐ ｎ Ｒｅ ｉｃ ｌｔｎ ｏｉ ｇ Ｗ ａ ｅ ｙ ｔｍ ｓ ｐ ｉ ｒｏ ｍ ｎ ｅ ｏ ＡＳ ｉ ｃｒ ｕ ａ ｉ ｇ Ｃｏ ｌ ｔｒ Ｓ ｓｅ ｅ ｎ
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第 ３ 卷 第 ５期 １ ２０ ０ ７年 １ ０月
聚天冬氨酸功能材料的研制及其缓蚀阻垢性能研究
聚天冬氨酸功能材料的研制及其缓蚀阻垢性能研究聚天冬氨酸功能材料的研制及其缓蚀阻垢性能研究摘要：聚天冬氨酸功能材料作为一种新型材料，具有优异的缓蚀阻垢性能，在工业应用中具有广阔的前景。
本文主要就聚天冬氨酸功能材料的研制方法及其在缓蚀阻垢方面的应用进行探究。
通过实验研究，得出了聚天冬氨酸功能材料具有良好的缓蚀阻垢性能，可广泛应用于油田、化工、冶金等领域。
同时，本文还对聚天冬氨酸功能材料的发展前景和存在的问题进行了探讨。
关键词：聚天冬氨酸功能材料；缓蚀阻垢；研制方法；应用；发展前景一、引言近年来，随着工业化进程的不断推进，金属设备及管道的腐蚀和垢积问题日益严重，给生产和设备的正常运行带来了严重的危害。
因此，研制一种具有良好缓蚀阻垢性能的材料成为了迫切需要解决的问题。
聚天冬氨酸功能材料由于其独特的结构和性能，成为了近年来研究的热点之一。
二、聚天冬氨酸功能材料的研制方法聚天冬氨酸功能材料的研制方法主要包括化学合成法、生物合成法和物理合成法等。
其中，化学合成法是目前研究最为广泛的方法。
化学合成法包括溶胶-凝胶法、酸碱混凝法、电沉积法等。
通过控制材料的合成方法和条件，可以调控聚天冬氨酸功能材料的结构和性能。
三、聚天冬氨酸功能材料的缓蚀阻垢性能研究聚天冬氨酸功能材料具有良好的缓蚀阻垢性能，主要得益于其多样化的官能团和吸附特性。
聚天冬氨酸功能材料可以通过与金属表面的相互作用，形成一层保护膜，从而防止金属与介质的接触，起到缓蚀的作用。
同时，聚天冬氨酸功能材料还具有良好的阻垢能力，可以减少管道和设备内部的沉积物，保持设备的正常运行。
四、聚天冬氨酸功能材料的应用聚天冬氨酸功能材料在工业领域具有广泛的应用前景。
在油田采油过程中，可以添加聚天冬氨酸功能材料，减少管道和设备的腐蚀和垢积现象，提高采油效率。
在化工生产中，聚天冬氨酸功能材料可以作为添加剂，提高反应过程的转化率和产品质量。
在冶金行业，聚天冬氨酸功能材料可以用于金属的防锈和除垢处理。
聚天冬氨酸及其复配物阻垢缓蚀性能的研究
聚天冬氨酸及其复配物阻垢缓蚀性能的研究邹鹏;王琼【摘要】研究配制了一种高效的绿色阻垢缓蚀剂,其组成为聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)和2-磷酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA).通过碳酸钙沉积法对PASP及其复配物的阻垢性能进行了实验,得到其最优配方为m(PASP)∶m(PAA)∶m(PBTCA)=6∶1∶1.用旋转挂片法对复配物最优配方的缓蚀性能进行了测试.在测试条件下,该复配物阻垢率能达到91.71％,对碳钢的缓蚀率可达到92.23％,是一种性能优良的阻垢缓蚀剂.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2012(026)006【总页数】4页(P39-41,51)【关键词】聚天冬氨酸;复配物;循环冷却水;阻垢;缓蚀【作者】邹鹏;王琼【作者单位】广州粤能电力科技开发有限公司,广东广州510800;长沙理工大学化学与生物工程学院,湖南长沙410004【正文语种】中文【中图分类】TQ310 前言电力、石油、化工及相关工业企业通常在循环水系统中添加水质稳定剂，以减少设备结垢和腐蚀的发生，有效保证企业的安全运行。
现在广泛应用的阻垢缓蚀剂多为含磷阻垢剂，例如：聚磷酸盐、磷酸酯和有机含磷聚合物等。
它们使用后最终将随废水排放到自然水体中，会使得水体富营养化，造成“赤潮”等水体污染。
聚天冬氨酸（PASP）是目前国际公认的无毒、可生物降解、对环境无害的具备阻垢缓蚀性能的绿色水处理剂[1-7]。
作者主要研究了PASP在不同条件下的阻垢性能，并且获得一种以聚天冬氨酸为主体的绿色环保型复合水质稳定剂（PASP+PAA+PBTCA），并研究了该复配物在不同条件下的缓蚀性能。
1 实验部分1.1 静态阻垢实验1.1.1 实验试剂、仪器实验试剂有：碳酸氢钠、氢氧化钾、氢氧化钠、无水氯化钙、乙二胺四乙酸二钠、十水四硼酸钠、钙-羧酸、溴甲酚绿、甲基红、95%乙醇均为分析纯，HC1为标准滴定溶液、聚天冬氨酸（PASP）、聚丙烯酸（PAA）、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTCA）为市售工业品。
绿色阻垢剂聚天冬氨酸的研究进展
绿色阻垢剂聚天冬氨酸的研究进展许凯; 谢妍妍; 闫学东; 代丹丹; 任桂君; 王硕磊; 张宇翔; 张普玉【期刊名称】《《化学研究》》【年(卷),期】2019(030)005【总页数】7页(P515-521)【关键词】聚天冬氨酸; 阻垢剂; 绿色化学; 研究进展【作者】许凯; 谢妍妍; 闫学东; 代丹丹; 任桂君; 王硕磊; 张宇翔; 张普玉【作者单位】河南大学化学化工学院功能聚合物复合材料研究所阻燃与功能材料河南省工程实验室河南开封475004; 河南大学民生学院河南开封475004【正文语种】中文【中图分类】TQ085随着社会经济的发展和人口的快速增长，全球淡水资源短缺问题日益突出[1].为了解决这一问题，工业循环用水被认为是缓解供水不足的有效途径，但是随着循环次数增加，水中各种无机盐离子被浓缩，特别是结垢离子盐如钙、镁、铁的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐和磷酸盐等，导致结垢在锅炉、冷却水系统、注水二次采油系统、烟气脱硫系统、海水淡化装置等设备中成为不可避免的现象[2].结垢会增加流体流动阻力，降低管道的输送能力，降低换热器的效率，更严重的是，它可能导致腐蚀，缩短设备的使用寿命，甚至会造成严重的安全事故.控制结垢的技术可分为物理方法和化学方法[3].物理方法是使用物理设备防止垢的生成，主要包括传统的沉淀、过滤以及膜处理、静电处理、磁场处理、超声波处理和高压水射流处理等.物理法的特点是成本较低，操作简单，不会对水质造成污染，但能耗较大且效果不佳[4].向循环水中加酸溶液或者注入CO2是化学方法之一，通过化学反应溶解管道上附着沉积的钙垢等，但是管道材质多为碳钢，加酸容易对金属设备产生一定的腐蚀[5].另一种方法是向水中添加阻垢剂，通过影响垢的成核和结晶速率，破坏晶体规整性.添加化学阻垢剂方法简单方便、人工成本低、效果明显、使用范围广，是水处理工业中最为广泛的方法[6].阻垢剂主要有天然阻垢剂、有机膦酸类阻垢剂、聚羧酸类阻垢剂和环境友好型阻垢剂[7].20世纪50年代天然高分子作为阻垢剂应用在工业循环水中，相对于早期的工业水处理剂具有来源广泛、无毒且廉价易得等优点[8]，主要包括单宁、磺化木质素、改性淀粉、腐殖酸钠等[9].但是天然阻垢剂存在用量大、不稳定、高温易分解等缺点[10].20世纪60年代有机膦酸类阻垢剂开始用于工业循环水中.有机膦酸类水处理剂具有优良的阻垢性能，适用于高pH和高硬度的环境中，且性价比较高，广泛应用于循环冷却水系统中[11].但是该类药剂含有大量的磷元素，因此容易造成二次污染和水体富营养化，严重污染环境，因此具有高阻垢率且对环境危害小的阻垢剂成为水处理化学品中的研究热点[12].20世纪70年代，聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚马来酸等羧酸类聚合物逐渐取代天然阻垢剂和有机膦酸类阻垢剂被广泛使用[13].聚羧酸类阻垢剂含有大量的羧基，阻垢效果优于天然阻垢剂[14].但是官能团较为单一，在高硬度水中阻垢效果不佳，并且大部分聚羧酸类阻垢剂不可降解，从而限制了其应用[15-16].随着人们保护环境的意识逐渐增强，如何研发并使用无磷、无毒、高效及可生物降解的阻垢剂成为了人们关注的焦点[17].1981年克莱姆森大学(Clemson University)的WHEELER等[18]发现牡蛎壳中的可溶性基质可以抑制碳酸钙成核，降低体外晶体生长速度.1985年美国南阿拉巴马大学(University of South Alabama)的SIKES和克莱姆森大学的WHEELER发现聚天冬氨酸(Polyaspartic acid, PASP)对无机或生物碳酸钙的沉积有抑制作用[19]，为其在工业水处理中的应用奠定了理论基础.1 聚天冬氨酸的合成早期的聚天冬氨酸合成是通过N-Carboxyanhydrigdes(NCAs)开环聚合得到的.这种方法需要用到光气，生产成本较高，难以实现工业化.DONLAR公司开发出了两种高效工艺用于生产聚天冬氨酸：第一种方法通过固体反应过程将干燥的L-天冬氨酸转化为聚琥珀酰亚胺(Polysuccinimide, PSI)，然后通过碱水解将聚琥珀酰亚胺转化为聚天冬氨酸，反应过程高效且不产生废弃物；第二种方法采用催化剂在较低的温度下进行聚合反应，催化剂回收使用，得到的产品具有较好的性能、较浅的颜色和较好的可生物降解性.DONLAR公司因此于1996年获得首届美国总统绿色化学挑战奖-小企业奖.后来，DONLAR公司在美国专利(USP 4839461)基础上又开发出用马来酸酐和氨反应得到马来酰亚胺，然后高温下生成聚琥珀酰亚胺，通过碱水解转化为聚天冬氨酸[20].工业生产聚天冬氨酸的三种主要方法是天冬氨酸的热缩合，天冬氨酸的催化聚合以及马来酸和氢氧化铵的热聚合[21].在图1所示的热缩合过程中，天冬氨酸首先加热到180 ℃以上转化为聚琥珀酰亚胺，通过碱性水解将聚琥珀酰亚胺转化为聚天冬氨酸，收率高，接近完全转化.使用催化剂可以降低冷凝温度，缩短反应时间.第三种制备聚琥珀酰亚胺的方法是马来酸酐和氢氧化铵的热聚合[22].聚天冬氨酸的结构、化学特性和性能取决于其制备方法.聚天冬氨酸在平均分子量、分子量分布、分支度和纯度等方面存在差异.低分子量PASP可作为一般用途的阻垢剂，而高分子量PASP可作为一般用途的分散剂.图1 工业生产聚天冬氨酸的方法Fig.1 Industrial method for producing polyaspartic acid2 聚天冬氨酸的阻垢性能及阻垢机理对聚天冬氨酸的阻垢性能进行的静态和动态试验，大多数是在实验室中进行.德国杜塞尔多夫汉高表面技术公司的SCHWEINSBERG等报道了不同分子量、分子量分布、分支度和纯度的聚天冬氨酸对CaSO4和CaCO3的抑制和分散效果，并与传统聚丙烯酸酯和膦酸盐阻垢剂的阻垢效果进行了比较.阻CaSO4测试表明 5mg/L聚天冬氨酸的阻垢率(基于浊度测量)约为60%，而5 mg/L聚丙烯酸酯的阻垢率约为80%.20 mg/L聚丙烯酸酯的抑菌率为100%，而20 mg/L聚天冬氨酸的抑菌率为80%.CaCO3测试是通过动态热交换器循环方法进行的，在该方法中，将测试溶液以恒定流速泵入加热到80 ℃的螺旋玻璃管中1～2 h.在4 mg/L时(根据钙浓度测量)，聚天冬氨酸的阻垢率为60%，聚丙烯酸酯的阻垢率为70%，膦酸盐的阻垢率为90%.在10 mg/L的剂量下，所有阻垢剂的阻垢率均为100%.在200 mg/L高岭土中进行的分散试验表明，聚天冬氨酸和聚丙烯酸酯的分散率相同，在60 mg/L氧化铁悬浮液中，聚丙烯酸酯的分散性能略有改善.ROSS等在对聚天冬氨酸阻垢剂的研究中发现，抑制碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡矿垢的最佳分子量在1 000～4 000 Da之间.对于阻碳酸钙和硫酸钡，发现在3 000～4 000 Da范围内的聚天冬氨酸最有效.对于硫酸钙的阻垢作用，最佳分子量为1 000～2 000 Da.随着分子量的增加，聚合物的结合效率可能不会成比例地增加.此外，随着分子量的增加，给定重量的聚合物中分子的数量减少，导致活性降低.文中的数据表明，所有测试的阻垢剂都具有较高的生物降解性.人们在开发新的改性聚天冬氨酸的同时，也对其在冷却水中的阻垢机理进行了深入研究，主要认为有以下作用或它们之间的协同作用.2.1 螯合增溶作用螯合作用是指金属等中心元素能形成螯合物的过程[23].阻垢剂发生电离形成带负电的离子与水中的金属阳离子形成可溶于水的螯合物，相当于减少了溶液中钙离子的浓度，减少了与阴离子结合的机会，阻碍了垢的形成[24].发生螯合作用时，一般阻垢剂用量越大，阻垢效率越高，但是随着阻垢剂浓度的升高，阻垢剂之间的作用力增强，容易发生絮凝作用，反而使阻垢率下降.2.2 晶格畸变作用垢晶体如CaCO3垢在没有外界因素干扰时会生长成为致密的方解石，容易吸附在仪器设备上并且难以去除.阻垢剂可以在垢晶体的生长过程中吸附在垢晶体的活性位点上，使晶格发生畸变形成表面粗糙的文石和球霰石，影响晶体的正常生长，从而有效阻止垢的形成.ZHANG等[25]以聚琥珀酰亚胺(PSI)和尿素为原料，合成了聚天冬氨酸/尿素接枝共聚物，PASP/尿素对CaCO3、CaSO4和Ca3(PO4)2的阻垢性能优于PASP.当PASP/尿素用量为10 mg/L时，对CaCO3的阻垢率为93%.浓度为4 mg/L时，对CaSO4的抑制率为97%.在12 mg/L浓度下，对Ca3(PO4)2的抑制率可达100%.扫描电镜(SEM)结果表明，当添加PASP/尿素时，垢结晶变得不规则、扭曲，其生长受到限制.2.3 凝聚和分散作用聚天冬氨酸和以前的膦酸类阻垢剂相比还有分散作用.阻垢剂溶于水中会发生解离形成带有负电荷的长链聚合物离子，带有负电荷的离子与水中晶粒发生吸附，电荷产生的静电力互相排斥，从而避免了晶粒的长大，生成的垢晶体松散而容易随着水流被冲走[26].发生凝聚和分散作用时，低剂量的阻垢剂就可以阻止高浓度的难溶盐成垢[27].3 聚天冬氨酸的研究进展-改性聚天冬氨酸随着科学和技术的进步，现在的聚天冬氨酸类水处理剂主要发展趋势为：一是以PIS为基体，加入改性剂，在其开环水解时引入其他基团如羧基、磺酸基等对其进行改性，以提高PASP的综合性能；另外则是将聚天冬氨酸或改性聚天冬氨酸与其他阻垢剂进行复配，发挥其协同效果，以拓宽其应用范围.ZHANG等[28]用酪氨酸(Tyr)和色氨酸(Trp)这两种环保型氨基酸提供羧酸基团，氨基磺酸(SA)提供磺酸基团，在PASP侧链上引入羧基和磺酸基，合成了Tyr-SA-PASP和Trp-SA-PASP.两种改性PASP分别在阻垢剂浓度为4 mg/L和5 mg/L时阻垢率达到98%，和两种商业阻垢剂多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(JH-907)相当，且其芳香基团在紫外光区的吸收可以实现对阻垢剂浓度的实时监控.LI等[29]研究了PASP对pH = 9时鸟粪石自然沉淀的抑制作用.沉淀实验表明，PASP对鸟粪石的生长有抑制作用.PASP不仅能有效抑制鸟粪石的形成和生长，而且能显著改变鸟粪石的形态，使鸟粪石由棒状向箭头状、三角形或梯形演化，如图2所示.即使在较长的时间和较大浓度内，PASP仍能对鸟粪石起到较强的阻垢作用.但其阻垢能力随pH值的增加而降低.图2 未加阻垢剂前30 min(a)和分别加入0 (b)， 0.1 (c)，和 0.5 (d) mmol/L的PASP并反应30 min后的场发射扫描电镜图Fig.2 FESEM images of struvite crystals before (a) and after 30 min of dissolution dosed with 0 (b)， 0.1 (c)，and 0.5 (d) mmol/L of PASPCHEN等[30]以环境友好的丝氨酸(Ser)为改性剂，制备了改性聚天冬氨酸Ser-PASP，研究了Ser-PASP对CaCO3、Ca3(PO4)2的抑制作用及其对Fe2O3的分散能力.结果表明，阻垢剂浓度为4 mg/L时阻CaCO3垢率接近100%，22 mg/L 时阻 Ca3-(PO4)2垢率高达100%. 25 mg/L时，氧化铁的分散率为70.4%. Ser-PASP同时含有羟基和羧基官能团，从而增加了对Ca2+的螯合能力，研究发现主要可以破坏晶体的生长.CHEN等[31]以PIS和组氨酸(His)为原料，制备了改性聚天冬氨酸His-PASP，研究了His-PASP对CaCO3、CaSO4、Ca3(PO4)2的抑制作用、对碳钢的缓蚀作用及其对Fe2O3的分散能力.结果表明，阻垢剂浓度为6 mg/L时阻CaCO3垢率接近100%，阻垢剂浓度为5 mg/L时阻CaSO4垢率接近100%，阻垢剂浓度为20 mg/L时阻Ca3(PO4)2垢率接近90%，均高于PASP.在钙离子浓度为800mg/L时阻垢效率仍然高于70%，适用于高硬度循环水.在浓度为200 mg/L时对碳钢的缓蚀率高达90%，且对Fe2O3也有良好的分散能力.ZHANG等[32]以苏氨酸(Thr)、尿素为改性剂，制备了改性聚天冬氨酸PASPTU，如图3所示.结果表明阻垢剂浓度为10 mg/L时阻CaCO3垢率为91%，阻垢剂浓度为4 mg/L时阻CaSO4垢率为100%，阻垢剂浓度为8 mg/L时阻Ca3(PO4)2垢率为90%.热重结果表明该聚合物具有较高的热稳定性，可以用于高温水处理系统.SEM图像显示，聚合物的加入使晶体发生了畸变.CHEN等[33]以PASP、PESA和烟草茎提取物(TSE)为原料，通过正交试验确定最佳配比，得到一种新型阻垢缓蚀剂TPP. TPP在300 mg/L时阻垢率为94.3%，且同时具有良好的缓蚀效果，并采用动态模拟实验进一步验证，证实了TPP既能有效延缓碳钢设备和管道的腐蚀，又能防止污垢沉积.SHI等[34]通过聚琥珀酰亚胺与4-(2-氨基乙基)吗啉的开环反应，制备了一种新型改性聚天冬氨酸聚合物-聚天冬氨酸/4-(2-氨基乙基)吗啉接枝共聚物(PASP/AEM).通过静态实验研究了该共聚物的阻垢性能及其分散Fe2O3的能力.通过失重测试和电化学测试，研究了共聚物的缓蚀性能和机理.结果表明，阻垢剂浓度为1.25mg/L时阻CaCO3垢率为100%，阻垢剂浓度为5 mg/L时阻CaSO4垢率为100%，阻垢剂浓度为56 mg/L时对Fe2O3的分散效果最好，此时透光率为66%，具有作为绿色阻垢缓蚀剂的潜力.SHEN等[35]以聚琥珀酰亚胺、2-氨基乙磺酸和色氨酸为原料，合成了聚天冬氨酸衍生物(PASP-Trp-SEA).红外和核磁结果表明荧光基团吲哚基成功与PASP结合，荧光强度和荧光聚天冬氨酸(FPASP)浓度呈线性关系，激发波长分别为366和422 nm.采用静态阻垢法测定FPASP对碳酸钙在9 mg/L时的阻垢率为78%，对CaSO4的阻垢效果显著增强，阻垢率为98%.这一研究为聚天冬氨酸的实时监测提供了新的技术方案.最近HAO等[36]通过柠檬酸的热分解合成了羧基碳量子点(CCQDs)，研究了温度、pH对阻垢率的影响，揭示了CCQDs阻硫酸钙垢的机理，如图4所示.制备出的CCQDs表面含有丰富的羧基，具有良好的阻垢性能，200 mg/L时对CaSO4的阻垢率接近100%，但阻垢效果随温度的升高下降严重；对BaSO4的阻垢效果受温度影响较小，16 mg/L时达到90%，且阻垢率随着pH的升高而增大，因为高pH更易使-COOH变为-COO-阴离子，从而增强CCQDs与Ca2+的螯合能力.这是一种新型绿色阻垢剂，与传统阻垢剂相比，具有制备简单、无磷、无氮、低毒、生物相容性好等优点,在海水淡化设备、工业锅炉、水冷却系统、输油管道等方面具有广泛的应用前景.图3 改性聚天冬氨酸PASPTU的合成路线Fig.3 Synthetic route of modified polyaspartic acid PASPTU图4 CCQDs阻硫酸钙垢机理Fig.4 Mechanism of calcium sulfate scale inhibition by CCQDs4 结论到目前为止，膦酸类阻垢剂仍然是阻垢效率最高，工业实际应用最为广泛的阻垢剂.但是随着绿色化学的逐渐普及，人们环保意识的逐渐提高，膦酸类阻垢剂造成的二次污染以及水体富营养化促进了环境友好型可降解PASP阻垢剂的飞速发展.PASP 在高温环境下阻垢性能变差，明显限制了其应用范围，因此研制出高温条件下仍具有很高阻垢作用的改性PASP是未来发展的方向之一.开发新型的环境友好阻垢剂如：碳量子点类绿色阻垢剂及具有荧光效应的改性PASP仍需进一步的基础及应用研究.参考文献：【相关文献】[1] FU C E, ZHOU Y M, XIE H T, et al. 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绿色环保阻垢剂Ly-CCQDs的合成及性能研究
绿色环保阻垢剂Ly-CCQDs的合成及性能研究
李辉;孙征楠;荆国林
【期刊名称】《现代化工》
【年(卷),期】2024(44)3
【摘要】以无水柠檬酸、L-赖氨酸为主要原料,通过熔融缩聚法合成了一种纯柠檬酸(CCQDs)衍生物Ly-CCQDs,通过红外光谱分析仪、紫外-可见分光光度计等对其进行表征,在40~80℃条件下对Ly-CCQDs进行了阻垢静态测试。
结果表明,在极少量Ly-CCQDs加入的条件下,阻硫酸钙和碳酸钙垢的阻垢率均可达到100%,与单一的无水柠檬酸相比有明显的改善。
通过SEM对Ly-CCQDs的阻垢机制进行研究发现,随着Ly-CCQDs加入量的增大,碳酸钙垢的晶型逐渐由方解石向尺寸更小的霰石结构发展,证明Ly-CCQDs对钙垢生长有显著的抑制作用。
【总页数】6页(P212-217)
【作者】李辉;孙征楠;荆国林
【作者单位】东北石油大学化学化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】O657.1
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聚天冬氨酸钠的阻垢性能
铁性能的评定， 并与常用的阻垢剂 !"#$ 和 "$$ 进行了比较， 结果见图 ’ 。
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聚天冬氨酸钠的阻垢性能 ’
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绿色阻垢剂聚天冬氨酸的微波法合成及性能研究的开题报告
绿色阻垢剂聚天冬氨酸的微波法合成及性能研究的开题报告一、研究背景及意义在现代工业领域中，管道、设备的腐蚀和结垢问题是一大难题。
随着工业发展，特别是石油、化工、冶金等领域的快速发展，加剧了管道和设备腐蚀结垢现象。
长期以来，防腐蚀技术和防结垢技术一直是工程技术领域中的热点问题。
传统的清洗方法会损伤管道和设备表面，同时清洁效果也很难达到要求。
因此，寻找一种有效的防结垢技术变得尤为迫切。
聚天冬氨酸是一种生物大分子，具有良好的水溶性、生物相容性、生物降解性等优点。
研究发现，聚天冬氨酸对水中的钙、镁、铁等离子具有良好的结合能力，可以有效防止管道和设备的结垢问题。
绿色阻垢剂聚天冬氨酸的研究和应用，将在防腐蚀和防结垢领域取得一定的突破，具有广阔的应用前景和社会价值。
二、研究目的和内容本研究的主要目的是通过微波法合成绿色阻垢剂聚天冬氨酸，并研究其防结垢性能。
本研究将从以下几个方面展开：1. 优化聚合反应条件，确定最佳合成方案。
2. 利用红外光谱、核磁共振等手段表征合成产物的结构。
3. 实验研究聚天冬氨酸对水中离子的结合能力，以及其在管道和设备上的防结垢性能。
4. 通过对照试验和实验结果分析，评价微波法合成绿色阻垢剂聚天冬氨酸的优缺点。
三、研究方法和步骤本研究将采用以下方法和步骤：1. 微波法合成聚天冬氨酸。
首先，设计微波合成装置，优化反应条件，如温度、反应时间、添加剂种类和用量等。
然后，采用FTIR、NMR 等手段对合成产物进行结构表征。
2. 聚天冬氨酸对离子的结合实验。
将聚天冬氨酸溶解在不同浓度的离子溶液中，利用电导率计实验研究其对离子的结合能力。
同时，与常规防结垢剂进行对比，评价聚天冬氨酸的效果和优劣。
3. 管道和设备防结垢实验。
将聚天冬氨酸涂覆在管道和设备表面，加入不同浓度的离子溶液进行实验观察。
通过观察和记录水温、水压、结垢情况等参数，评估聚天冬氨酸的防结垢性能。
4. 数据处理和结果分析。
对实验数据进行计算、图表化处理，并通过对照试验和实验结果分析，评价微波法合成绿色阻垢剂聚天冬氨酸的优缺点。
聚天冬氨酸阻垢性能的研究的开题报告
聚天冬氨酸阻垢性能的研究的开题报告题目：聚天冬氨酸阻垢性能的研究一、选题的背景和意义随着工业和民用水的不断污染，水垢问题日益突出。
水垢的形成严重影响生产和生活用水，造成设备损坏、节能减排、阻塞管道等问题。
目前，水垢的清除主要依靠化学药剂和机械清洗，但这些方法可能会对环境和设备造成损害。
因此，研究开发一种新型阻垢剂是十分必要的。
聚天冬氨酸是一种天然产物，具有无毒、无害、生物可降解等优点。
与其他聚合物相比，聚天冬氨酸分子具有更多的羧酸基团，这些羧酸基团与水中的钙、镁离子结合形成络合物，从而起到阻垢的作用。
因此，研究聚天冬氨酸阻垢性能具有重要意义。
二、研究的内容和目标本研究旨在探究聚天冬氨酸作为阻垢剂的性能，并利用实验方法研究其阻垢效果。
具体研究内容包括：1. 合成聚天冬氨酸聚合物。
2. 研究聚天冬氨酸在不同环境下的阻垢性能，包括PH值、温度、离子浓度等。
3. 利用实验方法研究聚天冬氨酸阻垢效果，包括在不同温度和时间条件下的阻垢率和防垢指数。
4. 探究聚天冬氨酸与其他阻垢剂的耐受性和协同效果。
本研究的目标在于：深入研究聚天冬氨酸在阻垢方面的性能和应用，为生产和实际应用提供科学依据。
三、研究方法1. 合成聚天冬氨酸聚合物：采用化学合成的方法，通过控制反应条件，合成出具有一定分子量的聚天冬氨酸聚合物。
2. 研究聚天冬氨酸在不同环境下的阻垢性能：通过实验方法研究聚天冬氨酸在不同的环境条件下的阻垢性能，包括PH值、温度、离子浓度等。
3. 实验方法：利用管道模拟设备，模拟实际生产过程中的情况，采用定量测定阻垢率和防垢指数的方法，比较不同阻垢剂的效果。
四、预期成果1. 合成出一种分子量合适的聚天冬氨酸聚合物，具有稳定性和阻垢性能。
2. 研究聚天冬氨酸在不同条件下的阻垢性能，得出其最佳阻垢性能的条件，为其实际应用提供参考。
3. 通过实验数据比较，得出聚天冬氨酸与其他阻垢剂的协同效果和耐受性，为工业和生活中应用提供理论和实践参考。
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天冬氨酸进行聚合。 目前工业上天冬氨酸主要采用以下方法生产：
#
专论与综述 （ 由各种富含 ! " 天冬氨酸的蛋白质， 用酸水解后 %） 再用氢氧化钙中和， 得 ! " 天冬氨酸和 ! " 谷氨酸的 钙盐， 然后分离而得； （ 在酶作用下， 将富马酸与氨 !） 加成生产天冬氨酸。采用该方法只生成左旋体； （ #） 以丙二酸二乙酯、 醋酸及亚硝酸钠为原料进行合成。 上述方法中， 生化方法反应时间长， 效率低， 很 难用于大规模生产， 其他两种方法流程长。总之， 上 述三种工艺生产成本高。 因此， 开发高效的化学合成 法是大规模生产 &’(& 的关键。 近年来， 波兰、 日本、 德国等国家的学者经马来 酸酐和氨化剂直接进行加成反应合成天冬氨酸。该 方法具有原料易得， 过程简单， 反应条件温和， 产物 易分离等特点， 更适合于大规模生产。 波兰的 () *+,-./012 等人用马来酸酐和过量氨水 与氯化铵反应， 反应在间歇反应釜中进行， 于 %3" 4， 将得到的混合物冷却至 6" 4 ")3 *&+ 下反应 !)5 -。 后， 用盐酸酸化至 78 为 !)5， 再冷却至室温， 此时天 冬氨酸沉淀析出，将沉淀过滤， 3 4下水洗后得到产 品， 产率为 559。 日本的 :) ;<=22 等将母液回收， 反应 产品的收率可达到 >?9。前苏联 @) @) :+07+AB+C 提 >〕 出了反应机理， 并认为 D838EF# 是最佳氨化剂 〔 。 天津大学王亚权等人在聚四氟衬里的 !5" ,G# 高压釜中以顺丁烯二酸酐和氨水为原料，在电磁搅 拌下加热至 35# H， 反应 ? -， 反应后冷却至室温， 过 滤后得无色晶体， 收率 ?#)%9 ， 熔点 ##> 4 。容量分 析表明， 天冬氨酸质量分数为 I>9 。
%! 〕 即可得到无水 &’(&〔 。用碱 L !?" 4下反应 ! L 6 -， 溶液完全溶解，所得到的红棕色澄清液体即为 &’(& 的钠盐溶液， 相对分子质量为 3 """。 78 为 I)6， 本体热缩合聚合合成 &’(& 方法简单，而且产
品色度低。 但是所需原料天冬氨酸的纯度要求较高， 影响了该方法的经济性能， 所以很难大规模生产。
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#:""#;）
［ 摘要］介绍了一种绿色阻垢剂聚天冬氨酸， 同传统缓蚀阻垢剂相比， 聚天冬氨酸的阻垢效用好， 而且具有极高 的生物降解性， 属于绿色化学品。详细述评单体合成方法和单体聚合制备聚天冬氨酸工业实施方法在国内外研究的 现状及发展方向， 介绍了聚天冬氨酸良好的应用性能和卓越的生物降解性能。提出了聚天冬氨酸研究领域今后的发 展方向。 ［ 关键词］阻垢剂； 天冬氨酸； 聚天冬氨酸； 合成 ［ 中图分类号］ 1<$;8=5>#! ［ 文献标识码］ ? ［ 文章编号］ #$$8 @ ;!9A （ !$$" ） ## @ $$$# @ $>
%? ， %6 〕 反应前体、 酸式盐作催化剂 〔 。
另外， 加入缩水剂也可加快脱水。 前东德的 W) ’)
Q+PMJP 等用聚磷酸作缩水剂， %>" 4下反应 6"L65 G2C，
为了实现聚合过程，我们对加入缩水剂或催化 剂、 供给能量、 通入气体或抽真空以便水分尽快脱离 反应方法进行了试验。 并用油泵抽真空聚合。他们还试验了各种含硫脱水 剂， 认为 (F# 和能热分解产生 (F# 的前体效果最好。
%9 〕 解得 (78(〔 。 然后用凝胶色谱法（ 分析 (78(， :(;）
相对分子质量
图%
聚天冬氨酸（ 与聚丙烯酸（ ;） 7;） 阻碳酸钙垢效果对比
测得均重相对分子质量为 ! <""， 阻垢性能优良。 德 国 的 378= 公 司 将 氨 气 以 2" & > ? 的 流 量 通 入到溶在聚乙二醇的马来酸酐中，先在 2" @ %"" 0 下反应直到 AB# 不再消耗， 然后在 %9" 0下搅拌， 既 可得到聚合物。 德国的 :’ 3*5?C,5 将 92 D 马来酸酐和 /" D 水 在 /" @ // 0 下溶解， E/ 0 下加入 % C*F 的 !/G 的氨 水， 将该混合物在真空下加热， 得聚合物产物。 一步法生产工艺简单， 原料价廉易得， 对于相对 分子质量相近的产品，以马来酸酐为原料制取的 图!
相对分子质量
聚天冬氨酸（ 与聚丙烯酸（ ;） 7;） 阻硫酸钙垢效果对比
(78( 对 ;-;H# 的抑制能力及对颜色的分散能力较
强。 对于作阻垢剂及水处理剂而言， 以马来酸为原料 的合成路线较具有优越性。是一种适合大规模工业 生产的合成方法。
!)#
一步法聚合 一步聚合法用马来酸酐合成天冬氨酸，直接用
!)%
本体聚合 本体聚合主要由天冬氨酸脱水形成中间体聚琥
D8# 作氨化剂，可以不经过天冬氨酸的分离而直接
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工业水处理 !""# $ %%， !#（ %%） 进行聚合反应。 在 !%/" 0 热 &’ (’ )*+,-. 用马来酸酐和氨水， 缩合成中间体的方法，形成的聚合物的相对分子质 量为 1 """
和混合溶剂 %， 可方便地合 #， 5 $ 三甲基苯 O 环丁砜， 成中间体， 中间体不需要分离， 直接进一步缩合成可 溶于该溶剂体系的物质， 如琥珀酰亚胺和 ! $ 氨基 酸的共聚物。该法转化率为 I?9 。 在此类聚合中， 都用催化剂增加聚合度， 以缩短 反应时间。所用催化剂大部分是酸。如美国的
〔 I〕
工业水处理 !""# $ %%， !#（ %%） 珀酰亚胺， 中间体碱解再形成 &’(&。天冬氨酸固体被 直接给予能量而脱水， 不同的仅是所用能量的形式。 日 本的 :) ;<=22 和德国的 *) HA.CJA 用的是热能； 而日本 的 H) 8+A+K+ 用的是微波（ 。用微 ! """ L # """ *8M） 波可使反应时间大大缩短， 但价格较昂贵。 中介绍的热缩合温 N) &) H.01+C 等在文献〔 %"〕 度为 !#" 4； 文献〔 中介绍在通氮气下热缩合温度 %%〕 由固体天冬氨酸转化为 &’(& 的转化率目 !%>" 4。 前高达 I69 ， 形成的 &’(& 相对分子质量为 5 """ 。 华东理工大学霍宇凝等以 ! $ 天冬氨酸为原 料， 将反应容器置于油浴中， 同时进行搅拌。在 !%"
〔 %2 〕
荆国林， 等： 绿色阻垢剂聚天冬氨酸的研究进展
!" 〕 具有较好的阻垢效果 〔 。
(78( 除可抑制 ;-;H# 垢外还可抑制 ;-8H< 及
如图 % 、 图 ! 和图 # 所示。 3-8H< 垢，
。
德国的 3-456 公司首先提出在管式反应器中进 行天冬氨酸合成的方案：将马来酸酐溶液喷入反应 器， 使之与氨溶液混合并乳化， 然后将反应产物混合 并直接加到一个高粘度反应器中热聚得到产物。 韶晖等人以马来酸为原料， 加入氨水， 在一定的 温度下， 热聚合制得聚天冬氨酸酐， 在碱性条件下水
;#*),；!5 <2+,0312)3 $& =230$"#21*",% .)4*)220*)4，<,>*)4 =230$%2(1 7)83*3(32 ， <,>*)4 #:""#;，;#*),） !"#$%&’$： 1B0 C+00& )D-.0 ,&B,E,*4+ ，F4.G-)F-+*,D -D,’ ,) F+0)0&*0’5 1B0 )D-.0 0HH0D* 4H F4.G-)F-+*,D -D,’ ,) E0**0+ *B-& *+-’,*,4&-. )D-.0 ,&B,E,*4+)5 %* ,) - I,&’ 4H C+00& DB02,D-.)5 1B0 *0DB&4.4C,D-. +0)0-+DB -&’ ’070.4F20&* -* B420 -&’ -E+4-’ -E4(* *B0 )G&*B0),) 4H 24&420+ -&’ F4.G20+,J-*,4& 4H 24&420+ ，KB,DB H4+2 F4.G-)F-+*,D -D,’ ， -+0 +07,0K0’ ,& ’0*-,.5 1B0 2-,& +0)0-+DB *+0&’) 4H F4.G-)F-+*,D -D,’ -+0 -.)4 F4,&*0’ 4(*5 ()* +,%-#： )D-.0 ,&B,E,*4+)； -)F-+*,D -D,’； F4.G-)F-+*,D -D,’； )G&*B0),)
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&’(& 的合成 以 ! $ 天冬氨酸为原料，在一定的条件下聚合 制 得 &’(&， 在碱性条件下（ 氢氧化钠镕液） 水解得 到 &’(& 的钠盐。反应方程式如下。
*+C0+CP. 公 司 分 别 用 8#&F3 和 亚 甲 基 磷 酸 作 催 化 经 D8#部分 剂， 德国的 Q’(; 公司用 D+8(F3H8(F3、 中和的 8!(F3 作催化剂， 法国 RN.C,S&.<TJC, E-2G2J 用 &!F5 作催化剂， 日本的 *2P0<2 U.+P0+ E-JG2,+T0 公 司用 *VF 作催化剂， 此外也有用其他酸或酸式盐的