聚环氧琥珀酸
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。
聚环氧琥珀酸的合成及其相对分子质量与阻垢性能的关系
聚环氧琥珀酸的合成及其相对分子质量与阻垢性能的关系
聚环氧琥珀酸（polyoxyethylene-tetrahydrofuran-carboxylic acid，PTHF）是一种具有优良阻垢性能的矿物油表面活性剂，可用于清洗各种表面，如金属、瓷砖等。
它的分子式为C6H12O3，相对分子质量为128.16 g/mol。
PTHF的合成过程为：1. 将环氧乙烷（EO）与琥珀酸（TCA）在80~90℃下混合反应；2. 用碱将反应物失去一个氢原子而形成环氧乙酸；3. 通过加热使环氧乙酸与琥珀酸重新结合起来，形成聚环氧琥珀酸。
PTHF的相对分子质量与阻垢性能之间存在一定的关系，即相对分子质量越大，其阻垢性能越强。
因此，在选择PTHF时，应根据需要的阻垢性能来选择相应的相对分子质量。
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
什么是聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸阻垢剂
什么是聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸阻垢剂?聚环氧琥珀酸(PESA)及聚天冬氨酸(PASP)为均聚物阻垢剂。
它们是无磷、无毒、易生物降解的化合物，有利于环境保护，故被称为绿色水处理剂。
国内近年开发，已有应用。
聚环氧琥珀酸(盐)的结构式如下：其主要用于循环冷却水作阻垢分散剂；适用于高硬度、高碱度、高温条件；与氯的相容性好，与聚磷酸盐、膦酸盐及膦羧酸等多种药剂有较好的协同效应。
在高硬度、高碱度条件下对碳酸钙的阻垢效果优于ATMP及HEDP。
相对分子质量为400～800时阻垢性能最好。
与锌盐复配对碳钢有缓蚀作用，并能有效抑制氢氧化锌沉积。
聚天冬氨酸的结构式如下：其可以分散水中的CaCO₃、CaSO₄、BaSO₄、Fe₂O₃、Zn(OH)z、Ca₃(PO₄)2、黏土颗粒等沉积物，用于循环冷却水、锅炉水、油田回注水、反渗透、闪蒸器等方面的防垢阻垢。
研究报道认为：对不同盐类阻垢时PASP的最佳相对分子质量不同，阻碳酸钙时为2000～5000,使用浓度为3～5mg/L;阻硫酸钙时为1000～4000,使用浓度为2～3mg/L;阻硫酸钡时为3000～4000,使用浓度为4～5mg/L。
PASP毒性低，并具有良好的生物降解性。
其分子结构具有类似蛋白质的酰胺键结构，可被生物降解成氨基酸小分子，最终降解成为水和二氧化碳。
用相对分子质量为4500的PASP作生物降解试验，10d 时降解率为44.1%,28d时为83.0%,与葡萄糖的降解性能相近。
试验标准是：10d降解率>10%,28d达到60%时即可认为该物质在环境中能够完全迅速降解。
故认为PASP对环境无害。
PASP的结构单一，阻垢性能尚待改进。
故国内外进行的改性研究是制成含有磺酸基、膦酰基、羟基等侧基的聚天冬胺酸。
聚环氧琥珀酸含量测定
聚环氧琥珀酸含量测定聚环氧琥珀酸是一种重要的高分子化合物，广泛应用于塑料、涂料、胶粘剂、纤维、电子、医药等领域。
为了确保产品质量和安全性，对聚环氧琥珀酸含量进行准确测定至关重要。
本文将介绍几种常用的聚环氧琥珀酸含量测定方法。
一、红外光谱法红外光谱法是一种简单、快速的聚环氧琥珀酸含量测定方法。
根据琥珀酸内酯结构中的特征峰，在红外光谱图上进行分析，计算得出聚环氧琥珀酸的含量。
该方法无需特殊仪器和试剂，操作简单，且测定结果准确可靠。
二、气相色谱法气相色谱法是常用的聚环氧琥珀酸含量测定方法之一。
该方法通过气相色谱仪对琥珀酸酐进行分析，计算出聚环氧琥珀酸的含量。
气相色谱法具有分析速度快、灵敏度高、重复性好等优点，被广泛应用于工业中的质量控制和产品检验。
三、核磁共振波谱法核磁共振波谱法是一种准确测定聚环氧琥珀酸含量的方法。
利用核磁共振仪对样品进行扫描，通过峰面积的分析计算出聚环氧琥珀酸的含量。
核磁共振波谱法具有高分辨率、高准确性的特点，且无需样品的预处理，适用于各种形态的聚环氧琥珀酸样品。
四、比色法比色法是一种简单、常用的聚环氧琥珀酸含量测定方法。
该方法通过制备标准溶液和待测溶液，利用琥珀酸与酚酞反应产生可见光吸收的络合物，根据吸收光强的测定计算出聚环氧琥珀酸的含量。
比色法操作简单、成本低廉，但对试剂纯度和操作条件要求较高。
五、高效液相色谱法高效液相色谱法是一种精确、快速的聚环氧琥珀酸含量测定方法。
该方法通过高效液相色谱仪对样品中的琥珀酸进行分离和分析，根据峰面积的计算得出聚环氧琥珀酸的含量。
高效液相色谱法具有分析速度快、重复性好、灵敏度高等优点，广泛应用于聚合物工业的质量控制和产品检验。
综上所述，聚环氧琥珀酸含量的测定是确保产品质量和安全性的重要环节。
通过红外光谱法、气相色谱法、核磁共振波谱法、比色法和高效液相色谱法等多种方法的综合应用，可准确测定聚环氧琥珀酸的含量，为生产和科研提供可靠的数据支持。
未来，随着科学技术的不断进步和创新，聚环氧琥珀酸含量测定方法将更加精确、高效，为聚环氧琥珀酸的应用和发展提供更好的支持。
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。
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-2
阻垢性能的稳定性
酸 （ PESA PESA PESA PESA
珀
缓蚀性能
用途
应用前景
PESA
阻垢性能的稳定性
• • • • • • • 在低碱度下阻垢性能对钙离子的稳定性 在高碱度下阻垢性能对钙离子的稳定性 对碱度的稳定性 对铁离子的稳定性 对锰离子的稳定性 对氧化性杀菌剂的稳定性 对钙离子的容忍性
PESA阻垢性能对氧化性杀菌剂的稳定性 PESA阻垢性能对氧化性杀菌剂的稳定性
钙离子1000mg/L(以碳酸钙计)HCO3-500mg/L(以碳酸钙计) 钙离子1000mg/L(以碳酸钙计)HCO3-500mg/L(以碳酸钙计) 1000mg/L(以碳酸钙计)HCO3 以碳酸钙计 阻垢剂浓度6*10 6*10温度80℃ 溶液pH 9.0，时间16h 80℃， pH值 阻垢剂浓度6*10-6，温度80℃，溶液pH值9.0，时间16h 聚环氧琥珀酸在不同二氧化氯浓度下的阻垢率 阻垢率/% 阻垢率/% 二氧化氯浓度/*10-6 二氧化氯浓度/*10/*10 PESA PAA AA/AMPS PBTCA HEDP
• 合成洗涤剂是一种具有多组分的混合物， 合成洗涤剂是一种具有多组分的混合物， 包括必要组分（表面活性剂） 包括必要组分（表面活性剂）和辅助组分 （助剂、泡沫促进剂、填料、配料）。一 助剂、泡沫促进剂、填料、配料）。一 ）。 般是以阴离子或非离子表面活性剂为主要 成分，并与洗涤助剂配合使用。 成分，并与洗涤助剂配合使用。洗涤助剂 是洗涤剂特别是衣物洗涤剂中不可缺少的 重要组分。 重要组分。 • 洗涤助剂的发展经历了多聚磷酸盐 早 期无磷助剂 第二代无磷洗涤助剂 新一代无磷洗涤助剂等几个使用阶段。 新一代无磷洗涤助剂等几个使用阶段。
聚环氧琥珀酸具有一定的缓蚀性 能，虽然其在低浓度时对碳钢的缓 蚀效果较弱， 蚀效果较弱，但随着聚环氧琥珀酸 浓度的增加，缓蚀作用逐渐加强， 浓度的增加，缓蚀作用逐渐加强， 因此要达到较好的缓蚀效果， 因此要达到较好的缓蚀效果，所需 的聚环氧琥珀酸的质量浓度较高。 的聚环氧琥珀酸的质量浓度较高。 因此需要与其他缓蚀剂复配使用。 因此需要与其他缓蚀剂复配使用。
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。
2024年聚环氧琥珀酸市场前景分析
2024年聚环氧琥珀酸市场前景分析1. 市场概述聚环氧琥珀酸是一种重要的高分子材料，具有优异的物理性能和化学稳定性。
在长期使用过程中，聚环氧琥珀酸能够有效地保护基础材料免受环境因素和化学物质的侵蚀，因此被广泛应用于多个行业，包括汽车、电子、建筑和航空航天等。
2. 市场需求分析2.1 汽车行业随着汽车工业的迅速发展，对于轻量化材料的需求逐渐增加。
聚环氧琥珀酸因其轻质、高强度和化学稳定性而备受关注。
在汽车制造中，聚环氧琥珀酸可用于制造车身结构、内饰件和电池壳等。
预计随着电动汽车市场规模的扩大，聚环氧琥珀酸的需求将进一步增长。
2.2 电子行业随着电子设备的不断更新和智能化程度的提高，对于电子器件的性能和可靠性要求不断提高。
聚环氧琥珀酸作为一种优异的封装材料，具有良好的电绝缘性能和阻燃性能，在电子行业得到广泛应用。
预计随着电子器件制造规模的扩大，聚环氧琥珀酸市场需求将持续增长。
2.3 建筑行业随着人们对建筑品质的要求不断提高，建筑材料的安全性和耐久性成为重要的考虑因素。
聚环氧琥珀酸因其耐候性和耐化学腐蚀性能，在建筑行业中被广泛应用于防水、防腐和地坪等领域。
预计随着建筑行业的发展，聚环氧琥珀酸的市场需求将稳步增长。
2.4 航空航天行业航空航天行业对材料的要求极为严苛，需要材料具有轻量化、高强度和抗腐蚀性能。
聚环氧琥珀酸作为一种优秀的高性能材料，满足了这些要求，并被广泛应用于飞机、航天器和导弹等领域。
预计随着航空航天行业的发展，聚环氧琥珀酸的市场需求将持续增长。
3. 市场竞争分析目前，聚环氧琥珀酸市场存在着一些竞争压力。
主要竞争因素包括材料的性能、价格和供应链。
尽管聚环氧琥珀酸具有优异的性能，但其制造成本较高，导致价格相对较高。
此外，部分厂商间存在着供应链短板问题，影响了产品的供应能力。
为了在市场竞争中取得优势，供应商应加强研发，不断提升产品的性能和降低生产成本。
此外，加强供应链管理，确保产品能够按时交付给客户。
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% 。
20
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
聚环氧琥珀酸
聚环氧琥珀酸聚环氧琥珀酸（Polyanhydride acid）是一种具有多个环氧琥珀酸基团的聚合物。
它具有良好的生物降解性、生物相容性和可控释放性等特性，因此被广泛应用于药物传递系统、组织工程和医学器械等领域。
1. 聚环氧琥珀酸的制备方法聚环氧琥珀酸的制备方法主要有两种：环氧开环聚合法和酸酐聚合法。
1.1 环氧开环聚合法环氧开环聚合法是通过环氧化合物与酸催化剂反应，在开环过程中形成聚环氧琥珀酸。
具体步骤如下：1.将环氧化合物与酸催化剂按一定比例混合；2.在适当的温度下进行反应，通常反应温度在100℃左右；3.反应一段时间后，得到聚环氧琥珀酸。
通过调整反应条件和选用不同的环氧化合物，可以获得具有不同结构和性能的聚环氧琥珀酸。
1.2 酸酐聚合法酸酐聚合法是通过酸酐和辅助剂在适当的条件下反应得到聚环氧琥珀酸。
具体步骤如下：1.将酸酐和辅助剂按一定比例混合；2.在适当的温度下进行反应，通常反应温度在100℃左右；3.反应一段时间后，得到聚环氧琥珀酸。
酸酐聚合法制备的聚环氧琥珀酸具有较高的纯度和一定的结晶性。
2. 聚环氧琥珀酸的应用聚环氧琥珀酸由于其特殊的结构和性能，在生物医学领域有着广泛的应用。
2.1 药物传递系统聚环氧琥珀酸可以用作药物载体，用于药物的传递和释放。
其具有良好的降解性，可以在体内逐渐降解，释放被包埋在聚合物中的药物。
同时，聚环氧琥珀酸的生物相容性也使其成为理想的药物传递系统。
2.2 组织工程聚环氧琥珀酸可以用于组织工程，用于修复和再生组织。
通过调整聚合物的结构和性能，可以使其成为理想的支架材料，为细胞提供生长和分化的环境。
2.3 医学器械聚环氧琥珀酸还可以用于医学器械的制备。
其具有良好的生物相容性和可控释放性，可以用于制备植入物、缝合线等医疗器械，用于治疗和修复人体组织。
3. 聚环氧琥珀酸的优势和挑战3.1 优势聚环氧琥珀酸具有以下优势：•生物降解性：聚环氧琥珀酸可以在体内逐渐降解，而不会对人体造成长期影响。
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• 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。
• 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。 阻垢剂PAA、PMA、PBTCA在投加量为 20mg/L仍然没有显示对硫酸钙的阻垢效果。
聚环氧琥珀酸的技术指标
指标名称 外观 指标 无色或淡黄色液体 指标名称 极限黏度（30℃） /(dL/g) 指标 0.030~0.060
固体含量/％
≥35.0
pH值（10g/L水溶液） ≥7.0
密度（20℃）/ ≥1.28 （g/cm3）
生物降解率/％
≥60
聚环氧琥珀酸的制备
• 聚环氧琥珀的制备有许多方法，但基本上是以顺 丁烯二酸酐（马来酸酐）为原料按一下路线制备： •
组别 剂量/ （g/kg BW） 用药后体重/g 0天 20.36 ±1.46 20.15 ±1.61 7天 25.85 ±2.01 26.48 ±2.30 14天 29.23 ±2.68 30.58 ±1.78 动物数 死亡动 死亡率 /% /只 物数/ 只 10 0 0
正对照 0 组常 实验处 5000 理组
有机溶剂合成法
滴加NaOH的乙醇水溶液29.3g
马来酸酐、75%的甲醇 水溶液（体积比3:1）
60~65℃ 钨酸钠 双氧水 抽滤 白色的顺环氧琥珀酸氢 钠
体积比（1:3）
顺丁烯二酸钠的 乙醇水溶液
氢氧化钠的乙醇水溶液 体积比（1：3）调节PH 反应温度不超过65℃
反应2.5h 析出聚环氧琥珀酸钠 用冰浴冷却 至4℃
• 硫酸钙阻垢率： 实验表明。PESA对硫酸钙的阻垢效果虽 不如PAA、PMA、DTPMP、随着PESA浓 度的增加，其阻垢效率提高;当PESA在较 高的浓度（10×10-6）时，对硫酸钙的阻 垢率就可达100%，同样条件下PESA对硫 酸钙的阻垢率优于PBTCA.因而PESA对硫 酸钙具有一定得阻垢效果，在一定程度上 能够完全阻止硫酸钙垢。
11
0
0
• 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
聚环氧琥珀酸对水生生物的毒性实验
鲤鱼 96h急性生物测定 LC50：1680mg/L 无作用浓度水平： 1350mg/L 水蚤 48h急性生物测定 LC50：1635mg/L 无作用浓度水平： 870mg/L 绿藻 96h急性生物测定 LC10:833mg/L LC50:>3333mg/L
水相合成法
O O O
50％NaOH溶液29.3g
ONa
温度升至60℃ 0.784g钨酸钠 27g30％双氧水
50%NaOH控制PH在 5~7 反应2h
冰浴
O
ONa O
0.79mol/L的马来酸溶液
O ONa O ONa O
Ca(OH)2 聚环氧琥珀酸钠 80~90℃
纯化 酸化到pH=2
酸性聚磺化苯乙烯去 除Na、Ca离子 成品 PH=2.5乙醇 加入NaOH
polyepoxysuccinic acid
（PESA）聚环氧琥珀酸
聚环氧琥珀酸的结构式及分子式
• 分子式：HO(C4H2O5M2) nH NH4 、1/2Ca、K • 结构式： M=H、Na、
聚环氧琥珀酸的性质
• 固体聚环氧琥珀酸是一种白色粉末。 • 工业品一般是聚环氧琥珀酸的钠盐。聚环氧琥珀酸钠水溶 液是无色或淡琥珀粘稠透明液体，据环氧琥珀酸钠固体是 白色粉末。 • 聚环氧琥珀酸钠的热稳定性较好，高于350℃才开始分解。 • 聚环氧琥珀酸能够阻止水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、 硫酸锶、氟化钙等垢，具有多元阻垢功能。聚环氧琥珀酸 钠阻垢性能稳定，具有一定得缓蚀性能。 • 聚环氧琥珀酸钠的13C核磁共振分析表明有如下特征： 化学位移：173~176ppm(COOH上的碳) 79~82ppm（醚碳即开环c-o-c中的碳） 70~72（羟基碳即直接与羟基相连的碳）
•
• 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。 吸收拆下后，立即用盐酸标准溶液滴定Ba(OH)2溶液中 氢氧根的浓度，记录所需标准溶液的体积。 反应过程中二氧化碳的空白反应瓶进行扣除。 待生成的CO2接近常数（平台期）并且不会有进一步的 生物降解发生，则认为实验结束。
• 实验结果 根据标准，以苯胺为参比物，降解率大于 理论值的60％，且十天降解率大于理论值 的10%，为易降解水处理剂。根据书本304 页的图11-2可得，聚环氧琥珀酸为生物可 降解聚合物。
聚环氧琥珀酸的毒性实验
• 聚环氧琥珀酸作为"环境友好"型化学品，最重要的 特征是对自然界的影响。 • （1）聚环氧琥珀酸对小鼠的急性实验
阻垢剂浓 度/×10-6 PESA 3 86.1 PBTCA 89.9
阻垢率 SHMP 28.5 PAA 32.2 PMAAA 0 AA/HPA/A MPS 0
5
98.5
100
42.9
45.9
18.3
10.4
总结
• • 聚环氧琥珀酸（pesa）是近年来开发的新型无磷绿色阻垢缓释剂，兼有缓蚀和阻垢 双重功能，具有生物降解性好。应用范围广的特点。 Pesa是20世纪90年代初由美国实验室开发的无磷物氮的绿色水处理剂。之后日本及 其发达国家也相继对pesa及其衍生物进行了研究。一般来说。具有最佳足够效果的 pesa产品的分子量为400-800目前国外pesa的合成大多数采用以环氧琥珀酸为原料的 一部合成法。或者采用以马来酸酐为原料的两步合成法。但由于环氧琥珀酸不是基本 的化工原料。所以国内通常采用以马来酸酐为原料的两步合成路线。与常规阻垢缓蚀 相比，该阻垢剂的特殊性在于不含p n且生物可降解，可以不需处理直接排放。它能有 效阻止碳酸钙，碳酸镁，硫酸钙，硫酸钡，并且具有良好的缓蚀效果。该阻垢剂使用 范围广，既适合低碱度，低硬度的水质，又适合于高钙，高碱。高ph高温等水质。可 不加酸调节ph，直接实行碱性运行。与氯的相容性好。阻垢性能不受氯浓度的影响。 在正磷酸盐作为缓蚀剂的配方中可加入本品可大大降低正磷酸盐的使用量，使磷小 于1ppmm随着水处理行业对pesa性能的进一步认识和对其性能的进一步研究，pesa 作为一种新型绿色阻垢剂正在逐渐被广泛接受和使用，国内最早研究该类阻垢剂的单 位已经被广泛接受使用。国内最早研究该类阻垢剂的单位已经逐渐开始通过各种不同 的途径将该技术转换为生产力。国内市场未形成规模。
实验表明聚环氧琥珀酸作为阻垢分散剂、清 洗助剂等水处理剂使用时，对环境无严重影响， 可认为是环境友好型化学品
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。