聚天冬氨酸的性能研究簡述

張玉玲

摘 要 聚天冬氨酸（PASP）是一種新型的綠色水處理藥劑?；诖?，介紹了近年來聚天冬氨酸及其衍生物阻垢性能、可生物降解性能和緩蝕性能的國內外研究發展現狀，為新型“綠色”水處理藥劑的應用提供參考。

關鍵詞 聚天冬氨酸；阻垢；可生物降解性；緩蝕

中圖分類號：O633.1 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）18--02

聚天冬氨酸具有良好的阻垢性能、緩蝕性能以及可生物降解性能，但就某一單一性能來說還是有很大的提升空間的。而在引入各種基團進行改性后，其衍生物在某些特定環境條件下的阻垢性能和緩蝕性能有了一定程度的提高。下面主要介紹聚天冬氨酸及其衍生物的各項性能方面的研究現狀。

1 阻垢性能

PASP分子的側鏈上的羧基-COOH容易電離成負離子，使PASP在水溶液中生成負離子-COOH。它能夠與Ca2+、Mg2+、Cu2+等離子發生絡合反應，尤為特殊的一點是它可以使鈣鹽的晶體結構發生改變，成為軟垢，由此來提升PASP的阻垢性能。

Lu，G等用馬來酸和氨反應生成中間產物，水解得到PASP，發現當n（PSI）∶n（氨基磺酸）=14∶1，藥劑的劑量為12 mg/L時，對碳酸鈣阻垢的效果最佳，阻垢率可達到90.2%。

張爾赤[1]等通過采用熱縮聚合的方法以馬來酸酐和氨水為原料，合成了PASP，經檢測，當合成條件最優是，所得PASP的阻垢效率可以達到72%。

朱志良[2]等通過使用靜態阻垢法對PASP的阻垢性能進行了研究，實驗表明：PASP具有良好的阻止CaCO3、CaSO4、BaSO4形成水垢的性能。當其相對分子質量小于2 000時，對于CaCO3和BaSO4的阻垢性較差，但對CaSO4的阻垢性能較好。

PASP的分子量范圍很廣，較小的分子量只有幾千，大的分子量達到數萬，且分子量不同，聚合物性能也不相同。PASP作為水處理劑而言，除了具有阻垢性能外，還能用作分散劑、緩蝕劑。

PASP最佳的使用pH值范圍在5～8.5，它的阻垢效果隨著成垢離子濃度的增大和pH值的升高而降低。因而，在高鹽分的循環冷卻水系統中，它的阻垢效果相對于含膦阻垢劑來說還是較低，所以將其應用到循環冷卻水中必須要提高它的阻垢性能。

2 可生物降解性能

PASP具有良好的可生物降解性性能已成為業內共識。天冬氨酸屬于氨基酸類，聚合后得到的PASP有著類似蛋白質的結構，分子間依靠肽鍵連接，因此可通過肽鍵水解完成降解過程。

崔科[3]等通過搖床法對PASP的生物降解性進行了全面探索，結果顯示：相對分子質量不同的樣品其降解時間不同，但所有實驗樣品均可完全降解。因此，他認為，PASP是可以完全降解的，只是降解時間不同，而降解時間主要與其相對分子質量、濃度、和合成原料有關。

王大勇[4]等對PASP進行了生物降解實驗。得出了結論：PASP是一種易降解物質，但不能完全實現無機化，可能是PASP結構中存在難斷裂的化學鍵，不能完全被微生物利用。

總之，在新型水處理劑中，PASP是為數不多的極易降解物質，它的可生物降解性極強。

3 緩蝕性能

緩蝕作用機理主要有3種理論：成膜理論、吸附膜理論和電化學理論[5]。PASP的羧基與銅離子、鐵離子結合形成螯合物，使PASP在銅或鐵物質表面吸附，形成一層保護膜，因而，PASP所應用到的緩蝕機理主要是吸附膜理論[6]。

從分子結構角度分析，PASP含有較多的羧基、氨基和羰基基團，基團中都含有較多的孤對電子，這些電子均可離域到銅、鐵等的原子軌道，是這些極性基團吸附在金屬表面；非極性基團產生較大的空間位阻，阻礙H+靠近金屬表面[7]。針對PASP的緩蝕效果，很多學者也進行了實驗測試。劉芳[8]等研究了鋅鹽與PASP復配對碳鋼的緩蝕率高于91%，殺菌率可達98%以上，實現了緩蝕、阻垢和殺菌的三重功效。陳穎敏[9]等分別對PASP進行改性、或是與硫酸鋅、鎢酸鈉等復配，結果發現緩蝕率均有不同程度的提高。

4 展望

隨著人類環保意識日漸高漲，“綠色水處理劑”概念被提出，并成為21世紀水處理劑的發展方向。PASP與市售的有機羧酸、聚磷酸鹽等水處理劑相比，克服了其他阻垢緩蝕藥劑高溫易分解，以及在環境中累積等缺點，是一種新型的“綠色”水處理劑，為無磷、無毒、易于生物降解、真正對環境友好的高效綠色阻垢緩蝕劑的應用提供了參考。

參考文獻

[1]張爾赤，劉延平，孔炎炎，等.綠色環保型聚天冬氨酸阻垢劑合成與阻垢性能[J].工業水處理，2012，32（6）：43-45.

[2]朱志良，梁曉明，郝俊影.聚天冬氨酸的合成方法及其阻垢性能之間的關系研究[J].工業水處理，2004，24（4）：31-32.

[3]崔科，張科.聚天冬氨酸的生物降解性能及降解機理研究[J].應用化工，2009，38（4）：498-503.

[4]王大勇，陳武，梅平，等.聚天冬氨酸及其衍生物的緩蝕性能和生物降解性能[J].腐蝕與防護，2012，33（6）：470-473.

[5]范洪波.新型緩蝕劑的合成與應用[M].北京：化學工業出版社，2004.

[6]Zineb Belarbi， JeanGamby， LaidMakhloufi，et al.Inhibition of Calcium Carbonate Precipitation by Aqueous Extract of Paronychia Argentea[J].Journal of Crystal Growth，2014（386）：208-214.

[7]Ying Xu， Ben Zhang， Linlin Zhao， et al. Synthesis of Polyaspartic Acid/5-aminoorotic Acid Graft Copolymer and Evaluation of Its Scale Inhibition and Corrosion Inhibition Performance[J].Desalination，2013（311）：156-161.

[8]劉芳，常新，董文文，等.聚天冬氨酸與十四烷基二甲基芐基氯化銨等復配物的緩蝕阻垢殺菌性能[J].石油學報：石油加工，2013（1）：162-167.

[9]陳穎敏，崔麗.聚天冬氨酸應用于循環冷卻水的阻垢緩蝕試驗研究[J].熱力發電，2009（7）：40-43.

（責任編輯：趙中正）