聚环氧琥珀酸钠PESA
聚环氧琥珀酸在火电厂循环冷却水阻垢缓蚀处理中的应用 (1)
聚环氧琥珀酸（PESA）火电厂循环冷却水中的应用火电厂循环冷却水阻垢处理以往一般采用一些含磷的阻垢剂和加酸处理,阻垢效果受多方面因素影响较大,不稳定,并且废水外排容易引起水体富营养化,导致环境污染。
聚环氧琥珀酸(PESA)应用于火电厂循环冷却水，不但投加量少、阻垢效果好、受碱度影响小,并且具有较好的生物降解能力,不含磷,外排水不会对环境造成污染。
另外,PESA对火电厂循环冷却水换热铜管有较好的缓蚀作用,能够减少换热面的腐蚀。
聚环氧琥珀酸（PESA）的投加量为8mg/L时阻垢率就能达到99%以上,投加量在10mg/L左右能达到100%,由于火电厂循环冷却水，水温一般在7℃～45℃,低于实验的80℃所以更有利于阻垢,投加量不需要太高,低于10mg/L就能达到100%。
阻垢性能优于HEDP、PAA、HPMA,但稍差于PBTCA。
1. PESA的生物降解能力与投加量、温度、时间和溶解氧有关。
随着投加量的增加PESA的降解能力急剧下降,投加浓度高不利于降解,但根据火电厂循环冷却水水质情况,一般PESA的投加量应该在1mg/L～10mg/L,降解率一般在65%以上,另外,由于环境中有机物含量一般较低,因此,PESA使用不会对环境造成有机污染。
研究表明,溶解氧含量高有助于PESA生物降解;另外,温度、时间和PESA的生物降解能力的关系密切。
在相同供养情况下,当温度为20℃时,大概在30天左右降解率达到90%以上, 10℃时降解相对缓慢,可见,温度和时间对聚环氧琥珀酸的降解有很大影响。
火电厂循环冷却水外排后温度与环境温度相同大约在7℃～35℃,在具有较充足含氧量情况下,PESA在短时间内能够完全降解。
可见,PESA的生物降解性能好,是环境友好型阻垢剂,不会对环境造成二次污染。
2.PESA的缓蚀作用火电厂循环冷却水的换热面一般为铜管,周晓[10]蔚等在近似火电厂循环冷却水的水质的条件下,对PESA以及与其他缓蚀剂复配对铜的缓蚀效果做了实验研究,研究表明,PESA对铜有较好的缓蚀效果,复配药剂缓蚀效果更好。
科技成果——绿色阻垢分散剂聚环氧琥珀酸
科技成果——绿色阻垢分散剂聚环氧琥珀酸
成果简介
在工业循环水中需要使用大量的阻垢分散剂，主要目的是阻止结垢。
目前工业上主要使用有机酸聚合物（聚丙烯酸、聚马来酸、二元或三元共聚物等）。
实践证明，现在使用的有机酸聚合物的降解率很低，这些化合物最终将作为废物排放，对环境造成污染。
聚环氧琥珀酸（PESA）是一种绿色阻垢分散剂，无磷无氮、生物降解性能好并适用于高碱、高金属含量水系。
美国90年代初就开发了这种药剂。
日本及其他发达国家也相继对PESA及其衍生物进行了研究。
在我国该项目作为国家“十五”科技攻关项目于2002年立项。
聚环氧琥珀酸是我国国家经济贸易委员会制定的当前国家鼓励发展的节水设备（产品）之一。
技术原理
自1998年开始进行该项目的研究，目前已经具备了进行工业化生产的技术。
合成的工艺条件温和（<100℃，1大气压），工艺路线短。
整个生产工艺中无任何污染物产生。
该产品可以取代工业循环水领域正在使用的聚丙烯酸、聚马来酸、二元或三元共聚物等。
特别适合于需要同膦酸酯、有机磷酸等含磷缓蚀剂进行复配。
例如海上石油、天然气开采、工业循环水等。
成果水平
国际先进水平，已经申请了国家发明专利。
技术转化条件
主要设备：搪瓷釜、加料罐、储罐、泵等。
建设1200吨（30%固含量）的生产装置，主要设备投资40万元。
此外还需要蒸汽（4kg 压力）、循环冷却水。
市场前景
按每吨（30%固含量）产品计，原料成本2150元/吨。
综合成本3400元/吨。
预计售价7000元/吨，利税3600元/吨。
稳定性聚环氧琥珀酸(PESA)的合成及使用性能研究
稳定性聚环氧琥珀酸（PESA）的合成及使用性能研究摘要】以马来酸酐为原料合成了聚环氧琥珀酸钠并投入工业生产。
通过对CaCO3阻垢率、复配相容性及增效性、与1227的相容性、在油田上对BaSO4、SrSO4阻垢性能的研究，结果表明PESA确实是一种性能优良的多功能阻垢剂。
【关键词】聚环氧琥珀酸；CaCO3；BaSO4；SrSO4；相容性；复配阻垢剂聚环氧琥珀酸是一种无磷、无氮的可生物降解的水处理药剂『1 其优异的阻垢性和良好的环保性，越来越受到水处理行业的重视。
自20世纪90年被美国开发出来后，由于其优良的阻垢性能（文献介绍）和可降解性而成为人们研究的热点『2』，目前在发达国家，早已经提出并颁布了限磷禁磷的法规政策，绿色环保的产品受到极大的欢迎，像PESA，聚天氡氨酸等，呈逐年上长的趋势，目前国内的很多厂家，科研院所在这方面也做了大量的研究，但大多产品或样品所表现出的阻垢性能等诸方面效果不佳或不稳定，与进口的产品相比，还有一定的差距，特别是工业生产，不同批次间阻垢性能差异较大，复配性能不稳定，行业内包括我们自己，一度把这样一个好产品当成了炒作品。
但使用过进口产品的一些行内人士极力向我们推荐该产品，06年初我们重新开始了PESA的合成实验，通过摸索，我们成功地解决了PESA性能不稳定的问题，无论是小试产品还是连续三个月50多个批次的中试产品，各方面性能均很稳定。
可以说聚环氧琥珀酸本身确实是一个好产品，效果不好是因为没做好而不是这个产品不好。
1、实验部分1.1 PESA的合成将马来酸酐、一定量的水投入反应釜中，搅拌溶解后冷却条件下（t＜40℃)加入液体氢氧化钠，然后升温至60-70℃，加入催化剂，滴加H2O2和少量NaoH，环化时间0.5-3小时，环化完成后升温至90-100℃加入Ca（OH）2 进行聚合反应，得无色至淡黄色透明粘稠液体，固含量大于40%，过滤提纯即为产品。
1.2性能试验1.2.1静态阻CaCO3垢试验碳酸钙沉积法：以含有一定量Ca2+、HCO3-的配制水和水处理剂制备成试液。
聚环氧琥珀酸
Thank you
Scale inhibition mechanism
Chelate effect PESA combines with these cations such as"Ba2+、Ca2+、"and then forming the chelate compound.So this can improve the solubility of Ba and Ca. Lattice distortion effect PESA can occupy a certain position in the crystal lattice,so it can interferes the growth process of the crystal.Making the crystal to be deformation and easy to be broken.
•
Based on the above mechanism,the PESA can be used in the oil fields to prevent the scale.Now,there are many surveys about PESA,some data show that the scale efficiency can be above 97%. • I believe that it will has a vast development prospect .
Properties
1、Thermal stability when it is heated 3500C,it just cБайду номын сангаасn be decomposited. 2、Non-toxic 3、Excellent biodegradation 4、Corrosion resistance 5、Good synergistic effect It can be compound with several water-stabilizers
聚环氧琥珀酸
• 合成方法：水相合成法、有机溶剂合成法、催化 剂回收的水相合成法。
• 聚环氧琥珀酸并不是一种新产品，而是老 产品赋予新用途。聚环氧琥珀酸首次出现， 是在1973年，作为洗涤剂的螯合成分。在 20世纪90年代由Betz公司首先用于水处理 的阻垢分散剂。
• 螯合作用 阻垢剂中的部分活性基团对成垢 阳离子具有一定的螯合力，发生了螯合作 用，所以加入PESA后，可封锁部分成垢阳 离子，抑制其与阴离子的反应，从而阻止 结垢
• SrSO4阻垢率： 当水质条件是pH=7.0，Sr2+=400mg/L， SO42-=1000mg/L,温度为60℃时间为16h. 阻垢剂用量为5.0mg/L时，聚环氧琥珀酸对 SrSO4阻垢率即达到100%，而PAA、 PMA、分别为78%，69%，DTPMP则为 30体
干燥
乙醇水溶液（3:1 ）洗涤
溶解于热水中 白色环氧琥珀酸钠固体 Ca(OH)2 80~90℃聚合2~3h 聚环氧琥珀酸钠
催化剂回收的水相合成法
12mol/LNaOH水溶液 6mol/L的硫酸调节PH为5 调节PH值为8 调节PH5 33.3mol/L马来酸酐溶液 0.01mol钨酸钠 137g的30%的双氧水 去除多余的双氧水 通过强碱型阴离子交换树脂 60℃反应2.5h 用400ml 3mol/L氢氧化钠再生 顺环氧琥珀酸 用水洗涤 溶解于热水中 白色环氧琥珀酸钠固体 80~90℃聚合2~3h Ca(OH)2 聚环氧琥珀酸钠 加入氢氧化钙 聚合 聚环氧琥珀酸
50ml的水洗脱
聚环氧琥珀酸的生物可降解性能
• 水处理剂可用生物降解性能评价方法——CO2生成量法。 • 评价原理：在微生物催在条件下，有机物发生好氧分解产 生CO2、水和有机小分子化合物。用CO2生成量作为生物 降解性的检测方法，可反映有机物的无机化程度，测定有 机物的极限生物降解，并且测定过程中，细胞吸附作用和 硝化作用对其的影响甚微。 • 实验溶液包括无机培养基、作为唯一碳源和能量供应的水 处理剂（有机物）（有机碳浓度约在10~40mg/L）、从 废水处理厂或其他环境中得到的混合接种物。 • 该实验系统在实验容器中连续搅拌，同时通以不含CO2的 空气，连续实验28天。微生物降解所产生的CO2用外置的 吸收瓶吸收，并用适合的分析方法测定其生成量，并与理 论生成量相比，所得的结果用百分率表示。
环保型阻垢剂PESA的合成及表征
十
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一 环 保 型 阻 垢 剂 Ｐ Ｓ 的合 成 及 表 征 ＥＡ
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刘 炜 马喜 平 张 斌 陈士元 熊俊 杰 李 翠
（ ．西南石油大学化学与化工学 院， １ 四川 成都 ６ ０ ０ ； １５ ０
２ 中国石油化工股份有限公司江汉油 田分公司 ， ． 湖北 潜江 ４ ３ ２ ） ３ １３
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Ｃｒ ｏｎ＆ Ｐｒ ｅｃｔ ｎ 蚀 防 护 石ｒｏｓｉ 化ｏｔ工ｏｎ腐 ｔｏｃｈｅｍ ｉａｌＩ ｄｕｓｒ 油 与 ｎ ｔｙ ｏ ｉ ｉ Ｐｅ ｒ ｃ
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酐 、 氧化钠 、 氧化钙 、 氢 氢 钨酸 钠 、 化钠 、 氯 硫酸 钠 和 氯化钙 、 乙二 胺 四 乙酸 二 钠 以及 钙 羧 酸指 示 剂 ， 均 为分析 纯 。 主要仪 器 ：Ｂ ０一Ｄ型 强 力搅 拌 机 ， —Ｓ １ Ｊ９ ＨＨ １ 型 电热 恒 温 水 浴 锅 ， Ｚ Ｄ Ｆ一６ ５ ０ ０真 空 干 燥 和 分 析
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“ 境友 好 型 阻垢 剂 ” ２ 环 是 １世 纪 水 处 理 剂 的
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到最 终 产物 Ｐ Ｓ Ｅ Ａ。
１ ３ 阻垢性 能评 价方 法 ．
个 发 展方 向 。聚 环 氧琥 珀 酸 （ Ｅ Ａ） ２ Ｐ Ｓ 是 ０世 纪
９ Ｏ年代 美 国 Ｂ ｔ实 验 室首先 开发 出来 的一 种无 磷 ｅ ｚ 无 氮 的“ 色 ” 处 理 剂 … ， 绿 水 随后 国 外 对 聚 环 氧 琥
２ｇ 环化 ｐ ， Ｈ值 为 ４ 环化温度 ６ ℃ ， ， ０ 聚合 温度 ９ ｑ 聚合 时间 ２ｈ ＯＣ， 。对在 最佳 工艺条件 下合成 的产 品
环境友好聚环氧琥珀酸的研究进展
环境友好聚环氧琥珀酸的研究进展张丽华;郑成松;张严;王仁章【摘要】聚环氧琥珀酸(PESA)是近年来合成的一种绿色的环境友好螯合剂,目前国内外对PESA的研究主要集中在合成、阻垢、缓蚀及协同性能等方面.对PESA提取重金属能力的研究表明,PESA在偏酸性条件下对Cd、Zn、Pb等具有良好的萃取作用;对PESA自身酸离解常数的研究表明,PESA可作为二元酸来处理,其一、二级酸离解常数分别为4.68和4.92.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2010(030)005【总页数】4页(P5-8)【关键词】聚环氧琥珀酸;环境友好;缓蚀;阻垢【作者】张丽华;郑成松;张严;王仁章【作者单位】三明学院化学与生物工程系,福建三明,365004;三明市环保局,福建三明,365000;三明学院化学与生物工程系,福建三明,365004;三明学院化学与生物工程系,福建三明,365004【正文语种】中文【中图分类】TQ085+.412绿色化学是目前国际上的热点学科，1995年3月6日美国总统克林顿宣布设立“总统绿色化学挑战杯奖”，首次提出了“绿色化学”的概念。
绿色化学是通过对化学产品和过程的设计来减少或消除有害物质的使用和产生〔1〕。
绿色化学已经引起各政府、工业部门、各研究领域和开发商的重视。
聚环氧琥珀酸（PESA）的合成成功顺应了绿色化学发展的要求，是目前国内外公认的一种绿色水处理剂。
PESA是一种水溶性好的绿色聚合物，具有螯合多价金属阳离子的性能，是一种有效的螯合剂。
PESA对钙、镁、铁等离子的螯合能力强，阻垢性能优异，并具有较强的缓蚀作用，可解决高碱高固水质的阻垢问题，可用作锅炉水处理、冷却水处理、海水淡化、膜分离等的阻垢剂、分散剂、缓蚀剂。
在洗涤剂、清洗剂、去污剂中作为金属离子的螯合剂，可代替聚磷酸盐和含氮化合物，用作洗涤剂中的非磷络合剂，能帮助提高洗涤效果，是非磷洗涤剂的一个重要添加剂。
PESA还被用于牙膏的添加剂，防止牙垢的生成；还有资料表明在农业上聚环氧琥珀酸还可以用于种子的处理〔2〕。
中科院科技成果——绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸关键工艺与装备
中科院科技成果——绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸关键
工艺与装备
项目简介
阻垢剂是一种提高工业循环水利用率、节能降耗、减少水体污染的重要产品。
现阶段，国内外普遍应用的阻垢剂主要是有机磷酸类和聚合物类阻垢剂。
进入20世纪90年代后，随着绿色化学革命的兴起，人类环保意识的提高，环保法规进一步严格，出现了世界范围的禁磷趋势，例如德国己要求磷的排放小于、等于1mg/L，美国和日本等国的磷系阻垢剂也已开始列入限制排放之列，磷系水处理剂面临使用受限而被淘汰的命运。
聚环氧琥珀酸（PESA）生物降解性能好，是国际公认的无磷、非氮的“绿色”环保型多元阻垢缓蚀剂。
PESA对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，阻垢效果优于常用有机膦类阻垢剂，同时PESA具有一定的缓蚀作用。
PESA与膦酸盐复配具有良好的协同增效作用。
应用范围广泛，可用于石化、钢铁、化工、化肥、炼油等行业的循环冷却水系统、油田注水系统，尤其适用于高硬、高碱、高PH的三高水质。
改性聚环氧琥珀酸钠的合成及其性能评价
改性聚环氧琥珀酸钠的合成及其性能评价李建波;曾波;叶正荣;唐明进;符罗坪;裘智超【摘要】Polyepoxysuccinic acid (PESA)-β-cyclodextrin (β-CD)-2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) were synthesized and charactered by static Static scale inhibition test.The result showed under the condition of pH=7 and temperature is 70 ℃,the scale inhibition rate reach 92.6 ％with 30 mg/L modified PESA inhibitor.It result that this modified PESA have great ability to antiscalant.The XRD and SEM photography of CaCO3 crystal further proof this modified PESA green inhibition have excellent effect to block the process of CaCO3 crystal growth.%合成了聚环氧琥珀酸(PESA)-β-环糊精(β-CD)-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)三元共聚物,用静态防垢法研究了聚合物的阻碳酸钙垢性能.结果表明:在pH为7、温度为70℃,加入30 mg/L的防垢剂时,其防垢率可达92.6％,改性PESA具有良好的防垢性能.XRD和SEM表征结果也表明了改性PESA防垢剂具有能遏制CaCO3晶体的正常生长的优秀性能.【期刊名称】《精细石油化工》【年(卷),期】2017(034)006【总页数】5页(P29-33)【关键词】防垢剂;聚环氧琥珀酸;β-环糊精;碳酸钙【作者】李建波;曾波;叶正荣;唐明进;符罗坪;裘智超【作者单位】西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;中国石油勘探开发研究院,北京100083;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;中国石油勘探开发研究院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TQ085+.412在油田生产中，生产水含有丰富的无机离子和有机基质[1]，重复利用可能会造成传热设备和管道的积垢，从而致使管道孔径变小[2]，原油开采效率降低，增加经济损失。
聚环氧琥珀酸(钠)PESA
聚环氧琥珀酸（钠）PESA
Polyepoxysuccinic Acid (PESA)
分子式：HO(C4H2O5M2)nH 相对分子质量：400-1500
结构式
一、性能与用途
PESA是一种无磷、非氮的“绿色”环保型多元阻垢缓蚀剂。
PESA对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，阻垢效果优于常用有机膦类阻垢剂。
PESA与膦酸盐复配具有良好的协同增效作用。
同时PESA具有一定的缓蚀作用，是一种多元阻垢剂。
PESA生物降解性能好，应用范围广泛，尤其适用于高碱、高硬、高PH条件下的冷却水系统，可实现高浓缩倍数运行。
PESA与氯的相溶性好，与其它药剂配伍性好。
二、技术指标符合HG/T3823-2006
项目指标
外观无色至淡琥珀色透明液体
固体含量% ≥40.0
密度（20℃）g/cm3≥ 1.28
pH(1%水溶液) 9.0-12.0
三、使用方法
1、PESA适用于油田注水、锅炉水处理等领域。
2、PESA适用于钢铁、石化、电力、医药等行业的循环冷却水系统。
3、PESA特别适用于高碱度、高硬度、高PH、高浓缩倍数系统的锅炉水处理、循环冷却
水处理、海水淡化、膜分离等领域。
4、PESA适用于洗涤剂行业。
四、包装与贮存
PESA用塑料桶包装，每桶25kg或250kg或根据用户需要确定。
PESA贮存室内阴凉处，贮存期十个月。
五、安全防护
PESA为碱性，操作时注意劳动保护，应避免与眼睛、皮肤或衣服接触，接触后应立即用大量清水冲洗。
聚环氧琥珀酸
• 实验方法:
根据CO2的生成速率，在一定时间间隔，测定容器的CO2 释放量。CO2释放量测定采用氢氧化钡滴定法。移取 Ba(OH)2标准溶液于三个吸收瓶中，每个吸收瓶300mL（提 及需精确量取）。实验过程中，定期测定，当第一个吸收 瓶未浑浊，拆下吸收瓶后，立即用塞子密封以避免吸收空 气中的CO2。顺次前移剩余两个吸收瓶，并将装有新制 Ba(OH)2溶液的吸收瓶置于装置最后。在实验初期，每隔 一天测定一次，当实验到达平台区时每五天测定一次。以 同样方法测定装有参比物和空白的实验容器。
• 实验结果：
• 十四天内的观察期内，动物生长良好，体 重两组无差异，均未见动物中有中毒表现 和异常反应，更无死亡发生。
• 根据化学品物质急性毒性计量级别标准， 可确定聚环氧琥珀酸样品实际为无毒化学 品。
（2）聚环氧琥珀酸对水生物的毒性实验
鲤鱼
水蚤
绿藻ห้องสมุดไป่ตู้
96h急性生物测定
48h急性生物测定
96h急性生物测定
聚环氧琥珀酸阻垢性能
聚环氧琥珀酸是一种具有多元阻垢性能的阻垢剂
碳酸钙阻垢率
硫酸钡阻垢剂
硫酸钙阻垢率
SrSO4阻垢率
CaF2的阻垢率
• 碳酸钙阻垢率
实验结果表明级环氧琥珀酸组碳酸钙 效果优于PAA、PMA、比PBTCA稍差。与 DTPMP相比虽然在较低浓度时不如DTPMP， 但是当投加量到3mg/L时，PESA阻垢效果明 显增强，到了5mg/L时，阻垢率到达100%。 可见PESA是优良的碳酸钙阻垢剂。
• 硫酸钡阻垢率：
当水质条件是pH=7.0,Ba2+=60mg/L
SO42-=100mg/L，温度为60 ℃，时间为16h，聚 环氧琥珀酸4.0mg/L时对硫酸钡阻垢率即将达 到100%.而DTPMP在投加量15mg/L才显示对硫 酸钡的阻垢效果。
聚环氧琥珀酸(PESA)对高硬度废水生物处理系统的作用
中图分 类号 ： Ｘ ７ ０ ３ ． １
文献 标 志码 ： Ａ
文 章编 号 ： １ ６ ７ ４ — ４ ７ ６ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ １ ２ １ — ０ ５
Ｔｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗ ｔ ｈａ ｔ Ｍ ＬＳＳ ｗａ ｓ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈａ ｎ ｔ ｈｅ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ ａ ｃ ｔ ｉ ｖａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｌ ｕｄ ｇｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ，ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｉ ｎｏ ｒ ｇａ ｎ ｉ ｃ ｓ ｕ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｉ ｎ ａ ｃ ｔ ｉ ｖａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｌ ｕｄ ｇｅ ｗａ ｓ ｓ ｉ ｇｎ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎｔ ｌ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕｃ ｅ ｄ ａ ｎｄ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｄｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏｆ ｃ ａ ｌ ｃ ｉ ｕ ｍ
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ３
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聚环氧琥 珀酸 （ Ｐ Ｅ Ｓ Ａ） 对 高硬 度废 水
生 物 处 理 系 统 的作 用
赵 凯 ， 孔 秀琴 ， 邢春 霞 ， 邓 爱 云
第 ３ ５卷 第 ３期
２ ０ １ ３年 ６月
土ｃ 木 建 筑 与 环 境 工 程 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃｉ ｖ ｉ ｌ ，Ａｒ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ＆ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
环境友好型水处理剂聚环氧琥珀酸的研究进展
量及不同外界条件下对产物阻碳酸钙性能的影响 。 王骁等 研究了环氧琥珀酸的聚合条件对其粘度和 阻垢率的影响， 优化的聚合条件为： 用 NaOH 调节 pH 11 ， 加入 1． 85 g Ca（ OH） 2 ， 在 95℃ 反应 2 h。 聚环 氧琥珀酸粘度为 60 mPa · s 时， 阻垢（ 20 mg / L） 下， 聚环氧琥珀酸的阻垢性能接 近其它羧酸类和含磷阻垢剂； 用聚环氧琥珀酸逐渐替 代羟基乙叉二膦酸， 其阻垢率降低， 但用聚环氧琥珀 酸替代 50% 的氨基三甲叉膦酸和 2 － 膦酸丁烷 － 1 ， 2， 4 － 三羧酸， 其阻垢性能基本不变。
［18 ］ PESA 对 CaCO3 、 BaSO4 、 理。张冰如等 研究发现， SrSO4 、 CaF2 垢有极其优良的阻垢性能， 对 CaSO4 垢 ［16 ］ ［15 ］
［9 ］
2
PESA 的阻垢机理
由于阻垢剂的阻垢机理比较复杂， 目前对 PESA 的阻垢机理的研究并不成熟， 而且对其看法尚不统 一， 归纳起来主要有以下 4 种 （ 1 ） 螯合作用
［10 ， 11 ］
：
PESA 分子能与水中离子形成水溶性的螯合物， 所以这些离子可防止生成沉积化合物 （ 2 ） 晶格畸变作用
用聚环氧琥珀酸逐渐替pesa的阻垢机理由于阻垢剂的阻垢机理比较复杂目前对pesa的阻垢机理的研究并不成熟而且对其看法尚不统一归纳起来主要有以下41螯合作用pesa分子能与水中离子形成水溶性的螯合物所以这些离子可防止生成沉积化合物122晶格畸变作用若晶体吸附有pesa阻垢剂并掺杂在晶格中就会使caco在微晶成长过程中发生晶格畸变或者晶体内部的应力增大从而使晶体易于破裂阻碍了沉积垢的生长13143低剂量作用在过饱和溶液中存在大量小于临界半径的垢小晶体由于所加入的阻垢剂对小晶体中的晶核和晶体的活性点有特殊吸附能力并可通过物理或化学作用吸附在其上使界面能大大增加界面能越高晶体的临界半径越大小晶体从水中析出越困难从而实现了加相对水中结垢成分的阳离子浓度低得多的药剂即可抑制大量成垢离子的结晶作用即宏观的低剂量作用
聚环氧琥珀酸
分子式：HO(C4H2O5M2)nH 相对分子质量：400-1500结构式一、性能与用途PESA是一种无磷、非氮的“绿色”环保型多元阻垢缓蚀剂。
PESA对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡有良好的阻垢分散性能，阻垢效果优于常用有机膦类阻垢剂。
PESA 与膦酸盐复配具有良好的协同增效作用。
同时PESA具有一定的缓蚀作用，是一种多元阻垢剂。
PESA生物降解性能好，应用范围广泛，尤其适用于高碱、高硬、高PH条件下的冷却水系统，可实现高浓缩倍数运行。
PESA与氯的相溶性好，与其它药剂配伍性好。
三、使用方法1、PESA适用于油田注水、锅炉水处理等领域。
2、PESA适用于钢铁、石化、电力、医药等行业的循环冷却水系统。
3、PESA特别适用于高碱度、高硬度、高PH、高浓缩倍数系统的锅炉水处理、循环冷却水处理、膜分离等领域。
4、PESA适用于洗涤剂行业。
四、包装与贮存PESA用塑料桶包装，每桶25kg或250kg或根据用户需要确定。
PESA贮存室内阴凉处，贮存期十个月。
五、安全防护PESA为碱性，操作时注意劳动保护，应避免与眼睛、皮肤或衣服接触，接触后应立即用大量清水冲洗。
聚环氧琥珀酸聚环氧琥珀酸（PESA）是一种无氮、非磷有机化合物，兼具阻垢缓蚀双重功效，生物降解性能好并适用于高碱、高金属含量水系，是一种绿色水处理化学品。
化学名：聚环氧琥珀酸英文名：polyepoxysucc inic ac id缩写词：PESA分子式：HO(C4H2O5M2)nH式中：M——H,Na,Kn=2-10结构式：[1]聚环氧琥珀酸（PESA）是一种无氮、非磷有机化合物，兼具阻垢缓蚀双重功效，生物降解性能好并适用于高碱、高金属含量水系，是一种绿色水处理化学品。
一、聚环氧琥珀酸的应用特性1、PESA的阻垢性能实验说明PESA对硫酸钙垢的沉积具有溶限效应，其阻垢率随着加药量的增加而增加，到达一定浓度时，阻垢能力不再明显增加。
PESA阻碳酸钙垢的效果优于一些常用的聚羧酸类、磺酸盐类、聚磷酸类阻垢剂。
聚环氧琥珀酸的生产工艺流程
聚环氧琥珀酸的生产工艺流程
聚环氧琥珀酸（PESA）的生产工艺流程通常包括以下几个关键步骤：
1. 原料准备：以马来酸酐为起始原料，通过加入蒸馏水和氢氧化钠进行水解，得到马来酸盐溶液。
2. 氧化反应：在固体酸催化剂的作用下，使用过氧化氢将马来酸盐氧化成环氧琥珀酸盐。
这一步骤需要在控制好的条件下进行，以确保反应的顺利进行。
3. 乙酯化：将得到的环氧琥珀酸盐进行乙酯化处理，以便后续的聚合反应。
4. 开环聚合：将乙酯化的环氧琥珀酸盐在无溶剂体系或惰性溶剂体系中进行开环聚合，得到聚合物。
5. 水解：将制得的聚合物进行水解，最终得到可应用的聚环氧琥珀酸产品。
6. 后处理：对聚环氧琥珀酸进行纯化和干燥，以保证产品质量。
7. 质量控制：在整个生产过程中，需要对反应条件、中间体和最终产物进行严格的质量控制，以确保产品的质量和性能符合要求。
聚环氧琥珀酸具有良好的生物降解性能，是一种无磷、非氮的环保型多元阻垢缓蚀剂，广泛应用于水处理等领域。
聚环氧琥珀酸的合成与性能测试
图 2 钙垢实验研究 在天然水的强酸阴离子中, 硫酸根的含量最高, 通常为 100m g � L 以上, 有的达 300m g � L 以上。循环 2冷却水中SO 4 的危害主要有两方面: 一是可以产生 硫酸钙沉积在热交换器壁面上, 水中的 pH 又需要 以硫酸来调节时, 应考虑硫酸钙的沉积结垢问题; 二 是硫酸根在循环冷却水中有利于硫酸还原菌的滋生 繁殖, 还原生成硫化氢, 促进 冷却水系统金属的腐 蚀。为了考察 PESA 阻 CaSO 4 垢的性能 , 在配制含 2000m g�L C a 2+ 、 4800m g � L SO 4 2- 的溶液中加入不 同浓度的环氧琥珀酸 , 调节溶液的 pH , 在 80℃的恒 温水浴锅中静置数小时 , 其阻垢率变化如表 2 和图 3 所示。
3 3 85
4 4 88
5 5 90
6 6 92
PESA 阻垢率 (% ) 80
图 3 P ESA 浓度对阻C aSO 4 垢效果的影响
由图 2 可见 , 在阻垢剂浓度低于 3m g �L 时 , 聚环 氧琥珀酸对碳酸钙的阻垢率随着浓度的增大迅速提 高, 阻垢率最 大达 到了 100% ; 当 阻垢 剂浓度 大于 3m g � L 时 , 继续增加阻垢剂的浓度 , 阻垢率不变 , 达 到的最大阻垢率为 100% 。
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内蒙古石油化工 2009 年第 21 期
Ξ
聚环氧琥珀酸的合成与性能测试
卢俊英
(内蒙古乌兰察布市经委项目办)
摘 要: 本文采用传统的一步法合成了产物 P ESA , 并通过红外光谱对其进行了结构表征, 推断了 聚环氧琥珀酸的存在。 并利用静态阻垢实验对合成的P ESA 产物做静态阻垢实验 , 研究了聚环氧琥珀酸 的加入量对碳酸钙、 硫酸钙阻垢能力的影响。 关键词: 聚环氧琥珀酸; 合成; 阻垢 1973 年美国专利 (U SP 3, 776, 850 ) [1 ] 开发出一 种新的清洗剂: 1 氧杂环丙烷 - 2, 3- 二羧酸聚合 物, 即聚环氧琥珀酸 ( PESA ) 。美国 P recto r&Gam ble Com pany 公司和 B etz 公司分别于上世纪 80 年代末 和 90 年代初将其作为阻垢剂[ 2, 3 ]。我国在 90 年代末 开始对 P ESA 的合成及性能进行研究。 聚环氧琥珀 酸是一种具有无磷非氮结构, 并可生物降解的环境 友好型水处理剂 , 具有最佳阻垢性能的 P ESA 产品 的分子质量范围为 400～ 8000。 聚环氧琥珀酸具有很强的抗碱性 , 兼具阻垢缓 蚀双重功效, 其开发突破了基团简单搭配、 组合的传 统思路, 在聚合物分子中插入了氧原子而使其阻垢 性能大大优于常用有机磷酸类聚合物阻垢剂[ 4]。 1 实验部分 111 聚环氧琥珀酸的合成 ①配置一定浓度的氢氧化钠溶液。 ②在四口烧瓶内加入一定量的马来酸酐 , 并加 去离子水 , 溶解。 当马来酸酐完全溶解后, 在搅拌状 态下将氢氧化钠溶液通过滴液漏斗 , 逐滴加入到马 来酸酐溶液中 , 使马来酸酐变为马来酸盐。 溶液由无 色透明溶液, 变成有白色盐状析出物的浑浊液。 约半 小时内滴加完毕, 测量溶液 pH 使得值大约在 5 ～ 7。 升 温并维持温度 60～ 65℃之间 , pH 在 5～ 7, 加入催 化剂钨酸钠 (N a 2W O 4 2H 2O ) 0. 35g。 并量一定量的 30% 双氧水通过滴液漏斗匀速滴加在溶液中 , 此时 有明显浅黄绿色能被观测到 , 盐状析出物消失, 溶液 透明澄清。 此步反应过程中温度会不断升高 ( 有时有 爆沸现象) , pH 值不断下降, 需要滴加 N aOH 水溶 液调节 pH 值在 7 左右。 保持油浴温度 65 ℃反应 1. 5h, 使马来酸钠环化生成环氧琥珀酸钠。 1. 5h 后 , 再 升 温 至 90℃ , 加 入 引 发 剂 Ca (O H ) 2 0. 35g。进行聚合反应 1. 5h。之后再加入引发 剂Ca (O H ) 2 0 . 35 g, 溶液逐渐变成淡黄色粘稠透明澄
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聚环氧琥珀酸钠PESA
英文名称：Sodium of Polyepoxysuecinic Acid
分子式：HO(C4H2O5M2)nH 相对分子质量：400-1500
结构式：
1、产品性能：
PESA是一种无磷、非氮的“绿色”环保型多元阻垢缓蚀剂。
PESA对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，阻垢效果优于常用有机磷类阻垢剂。
PESA与膦酸盐复配具有良好的协同增效作用。
同时PESA具有一定的缓蚀作用，是一种多元阻垢剂。
PESA生物降解性能好，应用范围广泛，尤其适用于高碱、高硬、高PH值条件下的冷却水系统，可实现高浓缩倍数运行。
PESA与氯的相溶性好，与其它药剂配伍性好。
2、质量指标
项目指标
外观无色至淡琥珀色透明液体
固体含量% ≥40.0
密度（20℃）g/cm3≥ 1.28
pH(1%水溶液) 9.0-12.0
3、适用范围
1、PESA适用于油田注水、原油脱水、锅炉水处理等领域。
2、PESA适用于钢铁、石化、电力、医药等行业的循环冷却水系统。
3、PESA特别适用于高碱度、高硬度、高PH值、高浓缩倍数系统的锅炉水处理、循环冷却水处理、海水淡化、膜分离等领域。
4、PESA适用于洗涤剂行业。
4、包装与储存：
PESA用塑料桶包装，每桶25kg或250kg或根据用户需要确定。
PESA贮存室内阴凉处，贮存期十个月。
5、安全防护：
PESA为碱性，应避免与眼睛、皮肤或衣服接触，一旦溅到身上，应立即用大量清水冲洗。
Sodium of Polyepoxysuecinic Acid(PESA)
Molecular Formula: HO(C4H2O5M2)nH Molecular weight: 400-1500
Structure:
1,Properties:PESA is a multivariate scale and corrosion inhibitor with non-phosphor and non-nitrogen, it has good scale inhibition and dispersion for calcium carbonate, calcium sulfate, calcium fluoride and silica scale, with effects better than that of ordinary organophosphines. When built with organophosphates, the synergism effects are obvious. PESA has good biodegradation properties, it can be widely used in circulating cool water system in situation of high alkaline, high hardness and high pH value. PESA can be operated under high concentration index. PESA has good synergism with chlorine and other Water Treatment Chemicals.
2,Specification:
items index
Appearance Colorless or amble transparent liquid Solid content % ≥40.0
Density (20o C)g/cm3≥ 1.28
pH(1% water solution) 9.0 - 12.0
3,Application range:PESA can be used in system of oilfield refill water, crude oil dehydration and boiler;PESA can be used in circulating cool water system of steel, petrochemical, power plant, medicine. PESA can be used in boiler water, circulating cool water, desalination plant, and membrane separation in situation of high alkaline, high hardness, high pH value and high concentration index. PESA can be used in detergent fields.
4,Package and Storage:Normally In25 or 250kg net Plastic Drum, or packed as customers' request. Storage for ten months in room shady and dry place.
5,Safety Protection:Alkaline, Avoid contact with eye and skin, once contacted, flush with water.。