聚天冬氨酸(polyaspartic acid)，以下(xia)簡稱PASP，是美國Donlar公司于20世紀90年代初期(qi)開發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種環(huan)境友好型(xing)水(shui)(shui)處理劑(ji)，它分(fen)子(zi)中(zhong)不(bu)含(han)磷，可(ke)(ke)生物(wu)降(jiang)解(jie)，具(ju)(ju)有(you)較好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻垢(gou)(gou)分(fen)散性能(neng)，并在(zai)油井中(zhong)已被證明有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)緩蝕(shi)性能(neng)，PASP作為阻垢(gou)(gou)緩蝕(shi)劑(ji)具(ju)(ju)有(you)可(ke)(ke)完全(quan)生物(wu)降(jiang)解(jie)且不(bu)含(han)磷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)優越特性，但它本身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻垢(gou)(gou)緩蝕(shi)效(xiao)(xiao)果無(wu)法(fa)達(da)到市售(shou)水(shui)(shui)處理阻垢(gou)(gou)緩蝕(shi)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)平。目(mu)前國內(nei)工業循環(huan)冷卻水(shui)(shui)系(xi)統中(zhong)常(chang)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)藥劑(ji)大多采用(yong)(yong)(yong)全(quan)有(you)機膦系(xi)水(shui)(shui)處理劑(ji)，由于磷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)和(he)大量排放(fang)將(jiang)引起周圍(wei)水(shui)(shui)域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)富(fu)營養化(hua)，促進菌藻(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)滋長形成“赤潮”，污染環(huan)境，也是一(yi)(yi)種公害，因此從長遠發(fa)展趨勢來看，膦系(xi)水(shui)(shui)處理劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)和(he)應用(yong)(yong)(yong)必(bi)將(jiang)受到限制(zhi)。為此，將(jiang)PASP與(yu)少量膦系(xi)水(shui)(shui)處理劑(ji)復合使用(yong)(yong)(yong)，研(yan)究開發(fa)一(yi)(yi)種高效(xiao)(xiao)、低磷、可(ke)(ke)部分(fen)生物(wu)降(jiang)解(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)復合水(shui)(shui)處理劑(ji)，具(ju)(ju)有(you)很(hen)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)推廣(guang)價值和(he)應用(yong)(yong)(yong)前景。

1 實驗部分

1．1 PASP的合成

取(qu)一定量的L一天(tian)冬氨酸，在一定溫度下進行(xing)熱縮聚，用氫氧化鈉溶液水(shui)解縮聚產物，得到紅(hong)棕色(se)液體(ti)，即為PASP溶液。

1．2 PASP與(yu)膦(lin)系水處(chu)理(li)劑的(de)復合

取市場(chang)上常(chang)用的(de)膦(lin)系阻垢(gou)緩蝕劑1一(yi)羥基亞(ya)乙基一(yi)1，1一(yi)二膦(lin)酸(HEDP)、2一(yi)膦(lin)酸基丁(ding)烷一(yi)1，2，4一(yi)三羧(suo)酸(f)E汀(ting)lCA)和二乙烯三胺(an)五亞(ya)甲基膦(lin)酸(DETPMP)分別按一(yi)定比例加入到PASP溶液中，配制成二元復合(he)(he)溶液，即得到相應的(de)復合(he)(he)水(shui)處理劑。

1．3 阻垢性能測定

采(cai)用(yong)(yong)(yong)靜(jing)態(tai)阻(zu)垢(gou)試驗方法，選定(ding)實驗用(yong)(yong)(yong)水(shui)為(wei)河北省科學院地下水(shui)，總硬度(du)621nag／L，Ca2+ 465mg／L(以CaCO3計)，總堿度(du)333mg／L(以CaCO3計)，S04 2-142mg／L，電導率1072／us／cm。在lO00mL燒杯中準確(que)倒人750mL實驗用(yong)(yong)(yong)水(shui)，加入所(suo)要(yao)評定(ding)的水(shui)處理劑，攪勻，置于(yu)80℃恒溫(wen)(wen)水(shui)浴(yu)中并(bing)記時，當(dang)蒸發濃縮至(zhi)500mL(濃縮倍(bei)數為(wei)1．5)時，取出(chu)燒杯，迅(xun)速冷卻至(zhi)室溫(wen)(wen)后將試液(ye)移至(zhi)500mL容量瓶中，試液(ye)不足500mL時，用(yong)(yong)(yong)去離子水(shui)補足，并(bing)搖勻，繼續置于(yu)80℃ 恒溫(wen)(wen)水(shui)浴(yu)中，從計時開(kai)始恒溫(wen)(wen)10h。實驗結束(shu)后，取出(chu)容量瓶，冷卻至(zhi)室溫(wen)(wen)，吸取上(shang)層澄清溶液(ye)，用(yong)(yong)(yong)EDTA滴(di)定(ding)法分析測定(ding)鈣離子的質量濃度(du)。阻(zu)垢(gou)率按下式計算：

2 實驗結果與討論

2．1 PASP的阻垢性能(neng)

按(an)照上述1．3中實驗方法，PASP采用(yong)不(bu)同用(yong)量時(shi)，測定(ding)阻(zu)(zu)垢率。結果見圖(tu)1。從圖(tu)1可以看出(chu)，PASP具有明(ming)顯的(de)溶限效應，在用(yong)量小于20mg／L時(shi)，阻(zu)(zu)垢率隨著用(yong)藥(yao)量的(de)增(zeng)(zeng)加而(er)迅速(su)升(sheng)高(gao)，在用(yong)量為20mg／L左右時(shi)，阻(zu)(zu)垢率達(da)到最高(gao)，接近(jin)71% ，此后(hou)隨著用(yong)藥(yao)量的(de)繼續增(zeng)(zeng)加，阻(zu)(zu)垢率不(bu)再(zai)提高(gao)，呈(cheng)緩慢的(de)下降(jiang)趨(qu)勢。

2．2 PASP與(yu)膦(lin)系水處理劑復合的阻垢性能(neng)

按照(zhao)上述1．3中實驗方(fang)法，PASP分別與HEDP、PBTCA、DETPMP按不同的質量比例復合時，藥劑用量均(jun)為(wei)20mg／L，測定阻(zu)垢率(lv)。結果見圖2、圖3、圖4。

從圖2可以看出，PASP與(yu)HEDP質(zhi)量比(bi)(bi)達到3：1之前，復合(he)物阻垢(gou)(gou)率(lv)隨著(zhu)PASP質(zhi)量比(bi)(bi)例的(de)增(zeng)加而逐漸(jian)提(ti)高，當PASP與(yu)HEDP質(zhi)量比(bi)(bi)為(wei)3：l時(shi)，復合(he)物阻垢(gou)(gou)率(lv)達到最高，接近78% ，此時(shi)的(de)用(yong)量比(bi)(bi)例為(wei)最佳，說明PASP與(yu)HEDP復合(he)有一(yi)定(ding)的(de)協同作用(yong)，比(bi)(bi)單獨使用(yong)PASP時(shi)阻垢(gou)(gou)率(lv)可提(ti)高7%左右(you)。

從圖(tu)4可(ke)以看出，隨著(zhu)PASP質(zhi)(zhi)量(liang)比例(li)的(de)不斷增加，復合物阻(zu)垢(gou)率逐漸下(xia)降，在PASP與DETI MP質(zhi)(zhi)量(liang)比達(da)到(dao)2：1之(zhi)前，阻(zu)垢(gou)率下(xia)降趨勢比較(jiao)平緩，當PASP與DETPMP質(zhi)(zhi)量(liang)比為2：1時(shi)，復合物阻(zu)垢(gou)率還可(ke)以達(da)到(dao)82%左右，但在此之(zhi)后(hou)，阻(zu)垢(gou)率有(you)一個迅(xun)速下(xia)降的(de)過程。

由此可見(jian)，PASP 分別(bie)與PBTCA 和DETPMP復合(he)，均可以使阻(zu)垢率(lv)有很大的(de)提高，比單獨使用PASP時(shi)阻(zu)垢率(lv)可提高10% 以上。但是PBTCA的(de)磷含量為11．5% ，DETPMP的(de)磷含量為27．2% ，所以從低磷和減少環(huan)境污染的(de)角度(du)考慮，應首(shou)選PBTCA作為復合(he)藥劑較好。

2．3 PASP的緩蝕性能(neng)

按照上述(shu)1．4中試驗方法，對PASP的緩蝕性能(neng)進行(xing)測定。結果見表1。

從(cong)表(biao)2可(ke)以看出，PASP與PBTCA復合(he)具有(you)很(hen)好(hao)的緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)性能，當復合(he)物用量(liang)達到20mg／L時(shi)，能使(shi)掛片的腐蝕(shi)率(lv)(lv)從(cong)空白的20．37×10 -2 mm／a降至0．99×10-2lnm／a，緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)可(ke)以達到95%以上，比(bi)單(dan)獨使(shi)用PASP時(shi)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)可(ke)提高5%左(zuo)右。再增大用量(liang)，緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)沒有(you)明顯的提高，當用量(liang)為40mg／L時(shi)，緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)為96．22%。

3 結論

(1)PASP與膦系水處理劑復合比(bi)單獨(du)使用(yong)PASP具有更好(hao)的阻(zu)垢(gou)緩蝕性能。在藥劑用(yong)量(liang)均為(wei)20mg／1．時，PASP與PBTCA復合(質(zhi)量(liang)比(bi)為(wei)2：1)比(bi)單獨(du)使用(yong)PASP，阻(zu)垢(gou)率(lv)可(ke)提高(gao)10%以(yi)上，緩蝕率(lv)可(ke)提高(gao)5%左右。

(2)PASP與膦系水(shui)處理劑復合是一(yi)種(zhong)高(gao)效、低磷(lin)、可部分生物降解的水(shui)處理劑。

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