田海燕

摘要聚天冬氨酸（PASP）作為一種綠色阻垢劑，所含的羧酸側(cè)鏈易和Ba等敖合，本實(shí)驗(yàn)通過控制不同的反應(yīng)時(shí)間、溫度、催化劑用量和水解時(shí)間、溫度、堿濃度，并運(yùn)用溶劑法合成不同分子量的PASP，研究其阻硫酸鋇垢的阻垢性能和阻垢機(jī)理。

關(guān)鍵詞聚天冬氨酸；合成條件；分子量；硫酸鋇阻垢

隨著社會的發(fā)展，水資源的可持續(xù)利用問題日益嚴(yán)峻，阻垢劑正扮演著工業(yè)循環(huán)冷卻水防垢的重要角色，阻垢劑的研究也在不斷的被開拓，因PASP可生物降解和良好阻垢性，使其成為近年來綠色環(huán)保阻垢劑研究的重點(diǎn)。本文主要研究了聚天冬氨酸的合成條件對分子量的影響，以及其對硫酸鋇阻垢率的影響。

1PASP的合成及其對硫酸鋇的阻垢研究

本研究采用L-天冬氨酸（LvASP）、碳酸丙烯酯、磷酸液相聚合合成聚琥珀酰亞胺（PSI），之后加入NaOH，在堿性條件下水解PSI得到PAsP。

聚天冬氨酸合成方法：1）聚合：將L-ASP和磷酸加入盛有碳酸丙烯酯溶液的燒瓶中，在N2保護(hù)和一定溫度下油浴，得到PSI和碳酸丙烯酯的混合溶液；2）分離：將PSI和碳酸丙烯酯的混合溶液冷卻至室溫，加入丙酮析出PSI，過濾、烘干后得到PSI的固體粉末；3）水解：將PSI固體粉末和一定量的水放在燒瓶中，緩慢滴加NaOH溶液，一定溫度、一定時(shí)間后得到聚天冬氨酸鈉溶液。

本文通過控制聚合過程的反應(yīng)時(shí)間、溫度、催化劑用量和控制水解過程的水解時(shí)間、溫度、堿濃度得到不同分子量的PASP。

1）反應(yīng)時(shí)間：在聚合反應(yīng)過程中增加反應(yīng)物的反應(yīng)時(shí)間，有助于反應(yīng)物的充分反應(yīng)，得到了分子量為5000～18000Mw的PASP，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，分子量逐漸增大。

2）反應(yīng)溫度：在聚合反應(yīng)過程中增加反應(yīng)物的反應(yīng)溫度，有助于反應(yīng)物的充分反應(yīng)，得到了分子量為12000～25000Mw的PASP，隨著反應(yīng)溫度的增加，分子量也是逐漸增大的。

3）催化劑用量：在聚合反應(yīng)過程中增加反應(yīng)物的催化劑用量，得到了分子量為13000～20000Mw的PASP，隨著催化劑用量的增加，分子量先增大后減小。

4）水解時(shí)間：在聚合反應(yīng)過程中增加中間產(chǎn)物的水解時(shí)間，得到了分子量為14000～15000Mw的PASP，隨著水解時(shí)間的增加，分子量先減小后增大。

5）水解溫度：在聚合反應(yīng)過程中增加中間產(chǎn)物的水解溫度，得到了分子量為13000～16000Mw的PASP，隨著水解溫度的增加，分子量逐漸減小。

6）水解堿濃度：在聚合反應(yīng)過程中增加中間產(chǎn)物的水解堿濃度，得到了分子量為12000～16000Mw的PASP，隨著水解堿濃度的增加，分子量逐漸增大。

2不同分子量聚天冬氨酸的BaSO阻垢研究

本實(shí)驗(yàn)選擇了9000Mw～25000Mw分子量之間的PASP做了BaS0阻垢實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果顯示，在9000Mw～25000Mw分子量范圍內(nèi)，隨著PASP分子量的增加，其阻BaS04阻垢率先增大后減小，當(dāng)分子量在16000Mw附近時(shí)，PASP的阻垢率最高，當(dāng)分子量在9000Mw和25000Mw附近時(shí)，阻垢效果最差。也可以得到結(jié)論分子量過大或者過小，均不利于阻BaS0垢的阻垢效果。

3聚天冬氨酸阻BaS0垢的SEM分析

我們控制PASP投加量為Omg/L、1.2mg/L、1_6mg/L，分別得到相應(yīng)阻垢率為0%、74.51%、100%的溶液，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以清晰看見阻垢率為0%、74.51%的溶液中有固體沉積，阻垢率為100%的溶液為透明狀。

實(shí)驗(yàn)證明，PASP的投加量與Ba的濃度相比很少，當(dāng)聚天冬氨酸投加量為1.6mg/L阻垢率達(dá)到100%時(shí)溶液為澄清液體，說明PASP對鋇離子有很強(qiáng)的螯合作用。

我們在5000倍和80000倍的放大系數(shù)下用SEM觀察了阻垢率為0%的上清液和阻垢率為100%的液體中BaS04構(gòu)晶形態(tài)，阻垢率為0%時(shí)，垢體呈規(guī)則的方形結(jié)構(gòu)，當(dāng)加入PASP后，垢體形態(tài)發(fā)生了變化，呈不規(guī)則構(gòu)晶。

4結(jié)論

在研究不同反應(yīng)條件下合成PASP的試驗(yàn)中，可以得到不同的PASP分子量，隨合反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、水解堿濃度增加，分子量逐漸增大；隨催化劑用量的增加，分子量先增大后減小。隨水解溫度的增加，分子量逐漸減??；隨水解時(shí)間的增加，分子量先減小后增大。

本研究對不同分子量的PASP阻硫酸鋇垢效果做了分析，分析結(jié)果得到不同分子量的PASP對硫酸鋇的阻垢率也不同。隨著PASP分子量的增加，硫酸鋇的阻垢效果逐漸變差。PASP的投加量極少便可達(dá)到一定的阻垢效果，說明PASP與構(gòu)晶離子有很強(qiáng)的螯合作用。隨著PASP投加量的增大，晶體發(fā)生了明顯的變化，由方型結(jié)構(gòu)變成了不規(guī)則的形狀。

本論文對PASP的硫酸鋇的阻垢機(jī)理做了研究，通過掃描電子顯微鏡（SEM）分析可以得到，聚天冬氨酸能夠有效的改變難溶性硫酸鋇晶體形態(tài)，分子中的羧酸根發(fā)生螯合反應(yīng)并吸附在晶體表面。endprint