聚环氧琥珀酸衍生物阻钙垢性能及生物降解性研究

doi:10.11894/iwt.2019-0130

工业水处理 ›› 2019, Vol. 39 ›› Issue (8): 41-43, 110. doi: 10.11894/iwt.2019-0130

聚环氧琥珀酸衍生物阻钙垢性能及生物降解性研究

尹一铭¹,张一江²,崔继方³,柳鑫华^4,*(),宋思佳⁴,田竹青⁴,王瀚琦⁴,吴卫华⁵

1. 四川大学水利水电学院, 四川成都 610065
2. 华北理工大学轻工学院, 河北唐山 063000
3. 华北理工大学化学工程学院, 河北唐山 063000
4. 唐山师范学院化学系, 河北唐山 063000
5. 华北理工大学图书馆, 河北唐山 063000

收稿日期:2019-05-20 出版日期:2019-08-20 发布日期:2019-08-21
通讯作者: 柳鑫华 E-mail:hualiyiwang@163.com
作者简介:尹一铭(1998-),本科在读,电话:17760484089
基金资助:
河北省钢铁联合自然基金(B2017209228);唐山师范学院博士基金(2018A04)

Study on calcium scale inhibition and biodegradation of polyepoxysuccinic acid derivatives

Yiming Yin¹,Yijiang Zhang²,Jifang Cui³,Xinhua Liu^4,*(),Sijia Song⁴,Zhuqing Tian⁴,Hanqi Wang⁴,Weihua Wu⁵

1. College of Water Resource Hydropower, Sichuan University, Chengdu 610065, China
2. Qinggong College, North China University of Science Technology, Tangshan 063000, China
3. College of Chemical Engineering, North China University of Science Technology, Tangshan 063000, China
4. Department of Chemistry, Tangshan Normal University, Tangshan 063000, China
5. Library of North China University of Science and Technology, Tangshan 063000, China

Received:2019-05-20 Online:2019-08-20 Published:2019-08-21
Contact: Xinhua Liu E-mail:hualiyiwang@163.com
Supported by:
河北省钢铁联合自然基金(B2017209228);唐山师范学院博士基金(2018A04)

摘要/Abstract

摘要：

以马来酸酐（MA）、L-精氨酸（LAr）、氢氧化钠等原料制备了聚环氧琥珀酸衍生物（LAr-PESA），研究其对碳酸钙和硫酸钙的阻垢及缓蚀性能。探讨了LAr-PESA的生物降解性，以及碳酸钙和硫酸钙垢的晶型变化。结果表明：LAr-PESA阻碳酸钙、硫酸钙垢的性能和缓蚀性能明显好于PESA，当Ca²⁺分别为1 000、7 200 mg/L，LAr-PESA质量浓度为8 mg/L时，阻碳酸钙和硫酸钙的阻垢率分别达到91.2%、94.5%。质量浓度均为120 mg/L时，LAr-PESA的平均缓蚀率比PESA提高了10%。LAr-PESA是一种易降解的综合阻垢缓蚀剂。

关键词: 聚环氧琥珀酸, 碳酸钙, 硫酸钙, 阻垢, 生物降解

Abstract:

Polyepoxysuccinic acid derivatives(LAr-PESA) are prepared from maleic anhydride(MA), L-arginine (LAr) and sodium hydroxide. The scale inhibition and corrosion inhibition properties for calcium carbonate and calcium sulfate are studied. The biodegradability of LAr-PESA and the crystal form change of calcium carbonate and calcium sulfate scale are discussed. The results show that the scale of calcium carbonate and calcium sulfate and corrosion inhibition performance of LAr-PESA are significantly better than PESA. When Ca²⁺ is 1 000 and 7 200 mg/L, and the mass concentration of LAr-PESA is 8 mg/L, the scale inhibition rates of calcium carbonate and calcium sulfate are 91.2% and 94.5%, respectively. When the mass concentration is 120 mg/L, the average inhibition rate of LArPESA is 10% higher than that of PESA. LAr-PESA is a comprehensive scale and corrosion inhibitor that is easy to be degraded.

Key words: LAr-PESA, calcium carbonate, calcium sulfate, scale inhibition, biodegradability

中图分类号:

X703

尹一铭,张一江,崔继方,柳鑫华,宋思佳,田竹青,王瀚琦,吴卫华. 聚环氧琥珀酸衍生物阻钙垢性能及生物降解性研究[J]. 工业水处理, 2019, 39(8): 41-43, 110.

Yiming Yin,Yijiang Zhang,Jifang Cui,Xinhua Liu,Sijia Song,Zhuqing Tian,Hanqi Wang,Weihua Wu. Study on calcium scale inhibition and biodegradation of polyepoxysuccinic acid derivatives[J]. Industrial Water Treatment, 2019, 39(8): 41-43, 110.

https://gyscl.magtechjournal.com/CN/Y2019/V39/I8/41

图/表 6

参考文献 11

1	Wang H , Zhou Y , Yao Q , et al. Calcium sulfate precipitation studies with fluorescent-tagged scale inhibitor for cooling water systems[J]. Polymer Bulletin, 2015, 72 (9): 2171- 2188. doi: 10.1007/s00289-015-1396-2
2	Chauhan K , Kumar R , Kumar M , et al. Modified pectin-based poly-mers as Green antiscalants for calcium sulfate scale inhibition[J]. Desalination, 2012, 305:31- 37. doi: 10.1016/j.desal.2012.07.042
3	Wang C , Shen T , Li S , et al. Investigation of influence of low phospho-rous co-polymer antiscalant on calcium sulfate dihydrate crystal mor-phologies[J]. Desalination, 2014, 348:89- 93. doi: 10.1016/j.desal.2014.06.017
4	Zhang S , Qu H , Yang Z , et al. Scale inhibition performance and me-chanism of sulfamic/amino acids modified polyaspartic acid against calcium sulfate[J]. Desalination, 2017, 419:152- 159. doi: 10.1016/j.desal.2017.06.016
5	Xu Y , Zhang B , Zhao L , et al. Synthesis of polyaspartic acid/5-ami-noorotic acid graft copolymer and evaluation of its scale inhibition and corrosion inhibition performance[J]. Desalination, 2013, 311:156- 161. doi: 10.1016/j.desal.2012.11.026
6	Li X , Gao B , Yue Q , et al. Effect of six kinds of scale inhibitors on cal-cium carbonate precipitation in high salinity wastewater at high tem-peratures[J]. Journal of Environmental Sciences, 2015, 29:124- 130. doi: 10.1016/j.jes.2014.09.027
7	Popuri S R , Hall C , Wang C , et al. Development of green/biodegra-dable polymers for water scaling applications[J]. International Bio-deterioration & Biodegradation, 2014, 95:225- 231.
8	张一江, 柳鑫华, 陈智慧, 等. L-半胱氨酸改性聚环氧琥珀酸的合成及其阻垢缓蚀性能[J]. 化工学报, 2016, 67 (10): 4344- 4355. URL
9	Huang H , Yao Q , Jiao Q , et al. Polyepoxysuccinic acid with hyper-branched structure as an environmentally friendly scale inhibitor and its scale inhibition mechanism[J]. Journal of Saudi Chemical Socie-ty, 2019, 23 (1): 61- 74. doi: 10.1016/j.jscs.2018.04.003
10	柳鑫华.聚环氧琥珀酸衍生物的合成及其阻垢缓蚀性能研究[D].天津:河北工业大学, 2015. URL
11	高玉华, 刘振法, 张利辉, 等. 聚天冬氨酸共聚物阻磷酸钙垢性能研究[J]. 工业水处理, 2016, 36 (9): 63- 65. URL

体系	成垢离子	质量浓度/（g·L^-1）	温度/℃	时间/h
CaCO₃	Ca²⁺	400	40~80	10
	HCO₃^-	800
CaSO₄	Ca²⁺	4 800	40~80	10
	SO₄^2-	5 100

体系	成垢离子	质量浓度/（g·L^-1）	温度/℃	时间/h
CaCO₃	Ca²⁺	400	40~80	10
	HCO₃^-	800
CaSO₄	Ca²⁺	4 800	40~80	10
	SO₄^2-	5 100

阻垢剂	降解率/%			降解性
阻垢剂	8 d	20 d	28 d	降解性
PAA	2.5	3.1	3.4	不可降解
PASP-AESA-ASP	35.4	52.3	64.2	易降解
PESA	69.9	84.6	90.1	容易降解
LAr-PESA	72.1	86.2	96.3	非常容易降解

阻垢剂	降解率/%			降解性
阻垢剂	8 d	20 d	28 d	降解性
PAA	2.5	3.1	3.4	不可降解
PASP-AESA-ASP	35.4	52.3	64.2	易降解
PESA	69.9	84.6	90.1	容易降解
LAr-PESA	72.1	86.2	96.3	非常容易降解

项目	腐蚀速率/（mm·a^-1）	平均缓蚀率/%
空白	0.361 0	/
PESA	0.144 0	60.1
LAr-PESA	0.102 5	71.6

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[2]	汪金金, 王维珍, 崔振东, 王永成, 张春艳, 成国辰, 赵达维. 9倍浓缩反渗透海水淡化一级产品水用阻垢缓蚀剂[J]. 工业水处理, 2026, 46(1): 75-80.
[3]	朱春梅, 罗平凯, 李长云, 胡志勇, 邱林青. 高盐废水脱盐过程中钙镁结垢抑制技术研究进展[J]. 工业水处理, 2026, 46(1): 42-50.
[4]	李倩玮, 张苗, 韦标, 杨晨璐, 王雨芊. 工业废催化剂耦合固定化石油降解菌微球高效处理含油废水[J]. 工业水处理, 2025, 45(9): 87-94.
[5]	张龙恩, 龙日升, 褚家范, 张恺. 热电厂循环冷却水系统电磁防垢阻垢应用研究[J]. 工业水处理, 2025, 45(4): 115-119.
[6]	胡丽娜, 董立婷, 杜一枝, 王玉忠, 张亚超. 高矿化度矿井水的结垢预测及影响因素分析[J]. 工业水处理, 2025, 45(4): 99-105.
[7]	刘会媛, 柳鑫华, 关俊霞, 王瀛, 舒世立, 王磊, 李雨龙, 闫子萱, 夏雨博, 杜嘉瑞, 周鑫, 向和琼, 张心媛. 聚环氧琥珀酸衍生物在酸介质中的缓蚀性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 137-143.
[8]	陈小砖, 李栋, 赵嫚, 黎永福. 磁场、超声场、高压静电场抑垢阻垢研究进展[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 22-33.
[9]	顾先涛, 樊培培, 陈晓春, 高宇祥, 周仲康, 张俊杰, 马晓薇, 计巧珍, 吴妍, 徐亚艳, 董浩声, 段忠辛, 杨林, 高忠辉. 特高压换流站调相机外冷水系统腐蚀结垢预测模型研究[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 132-137.
[10]	徐玲莉, 刘玉香, 董静, 任莉, 王文君, 袁可. 苯酚高效降解菌群的群落结构及其代谢产物研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(9): 85-90.
[11]	柳鑫华, 石春杰, 张源, 王瀛, 罗宝晶, 付占达, 舒世立, 苏云凤, 刘帅, 王伊然. 蚕沙提取物在盐溶液中的阻垢缓蚀性能研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(7): 105-112.
[12]	许超, 许士洪, 李隽, 黄满红. 脉冲流辅助膜蒸馏缓解硫酸钙结垢研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(5): 95-100.
[13]	刘登科, 杨庆峰, 刘阳桥. 钇锆双金属MOFs对有机膦阻垢剂HEDP的吸附研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(2): 73-78.
[14]	王啸, 杨文忠. 直流和脉冲电流对碳酸钙电沉积的影响[J]. 工业水处理, 2024, 44(1): 126-131.
[15]	刘晓吉, 潘东宁, 金正宇, 徐恒, 毛丽. 流化床阻垢系统对CaCO₃非稳定晶型影响机制研究[J]. 工业水处理, 2023, 43(8): 74-81.

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