磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸的合成与阻垢性能

"磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸的合成及阻垢性能研究" 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸（SMA/PESA）是一种新型的无磷阻垢剂，由张云和周钰明在东南大学化学化工学院进行研究。该化合物通过阴离子开环聚合技术合成，主要涉及的化学反应包括马来酸酐的转化成环氧琥珀酸钠，然后与氨基甲磺酸在氢氧化钙催化下进行聚合反应。这一过程中，关键的原料包括马来酸酐、环氧琥珀酸钠和氨基甲磺酸，而氢氧化钙作为引发剂，促进聚合反应的进行。 在合成过程中，研究人员采用正交试验法优化了反应条件，确定了最佳的合成工艺参数：环氧琥珀酸钠与氨基甲磺酸的摩尔比为15:1，引发剂（氢氧化钙）用量为环氧琥珀酸钠质量的10%，反应体系的pH值为10.0，聚合温度设定为90℃，反应时间设定为2小时。这些条件有助于生成分子结构中含有胺基和磺酸基的SMA/PESA。 通过对SMA/PESA的红外表征，确认了其分子结构中成功引入了所需的官能团。实验结果显示，SMA/PESA表现出优秀的阻垢性能，对CaCO3、CaSO4、BaSO4和SrSO4均有显著的阻垢作用。具体数据显示，对CaCO3的阻垢率为93.8%，对CaSO4的阻垢率为97.9%，对BaSO4的阻垢率为95.4%，对SrSO4的阻垢率为91.3%。这意味着SMA/PESA具有广泛的应用潜力，尤其是在工业循环冷却水和油田污水处理系统中，能够有效防止因垢形成导致的问题，如能耗增加、产量下降、管道堵塞等。 在油田污水处理中，由于含水率上升，结垢成为严重的问题。尤其是含钙、钡、锶离子的污水，会形成难溶的CaCO3、CaSO4、BaSO4和SrSO4垢，加剧管道的腐蚀，甚至造成放射性污染。因此，开发如SMA/PESA这样的高效阻垢剂对于解决这些问题至关重要。 聚环氧琥珀酸（PESA）虽然是一种生物降解性良好的无磷水处理剂，但由于其主要依赖羧基官能团，对于硫酸钙、磷酸钙等特定类型的垢的阻垢效果有限。SMA/PESA的出现弥补了这一不足，通过引入磺酸基，提高了对硫酸盐垢的抑制能力，扩大了其在水处理领域的应用范围。 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸的合成及其阻垢性能研究是针对油田污水处理和工业循环冷却水系统的一项重要进展，为解决结垢问题提供了新的环保型解决方案。这种新型阻垢剂的开发不仅有利于提高油田的经济效益，还能减少对环境的影响，对于环境保护和可持续发展具有积极意义。