Модификации ингибиторов шкалы PESA: усиление ингибирования CaCO3 и CaSO4

I. Сравнительная эффективность PESA и традиционных ингибиторов масштаба

Ингибирующее воздействие PESA на образование и рост кристаллов CaCO3 сравнивали с таковым гидролизованного полималеинового ангидрида (HPMA), полиаспарагиновой кислоты (PASP) и полиакриловой кислоты (PAA). Порядок ингибирующего действия, от наибольшего к наименьшему, был PESA > PASP > HPMA > PAA.

Раствор, содержащий PESA, показал наименьший средний объемный размер частиц кристаллов CaCO3 и самую высокую концентрацию Ca2 + в конечном растворе. Анализ показывает, что, поскольку PESA может образовывать четыре связи Ca-O с Ca2 +, количество образующихся связей является самым большим, а взаимодействие самым сильным, что препятствует росту кристаллов и обеспечивает лучший эффект ингибирования шкалы.

II. Повышение производительности PESA за счет модификации функциональных групп

(1) введение -NH2 для повышения адсорбционной способности

Электроотрицательность − NH2 велика, что облегчает адсорбцию скейлинговых катионов, тем самым увеличивая адсорбционную, дисперсионную и хелатирующую способность молекул ингибитора накипи для скейлинговых катионов. − NH2 введен для синтеза тиомочевины эпоксиянтарной кислотой (CSN-PESA). Ингибирование шкалы CSN-PESA для CaCO3 достигло 96,1%, что на 22,1% выше, чем у PESA. Причина в том, что в CSN-PESA введена новая полярная группа − NH2, которая усиливает электростатическую адсорбционную и хелатирующую способность для Ca2 +, снижает комбинацию катионов и анионов, разрушает образование кристаллов и достигает эффекта улучшения скорости ингибирования накипи.

(2) Введение -COOH для усиления хелатации и искажения решетки

- COOH оказывает влияние как хелатирования, так и солюбилизации на катионы масштабирования и искажение решетки. Увеличение числа групп -COOH в PESA благоприятно влияет на скорость ингибирования PESA шкалы. PESA был модифицирован итаконовой кислотой для получения итаконовой кислоты-эпоксиянтарной кислоты (IA-PESA). При 50C и дозировке 6 мг / л IA-PESA скорость ингибирования шкалы IA-PESA для шкалы CaCO3 и CaSO4 была близка к 100%.

Изучая механизм ингибирования шкалы IA-PESA, было обнаружено, что большее количество -COOH облегчает трансформацию кристаллов CaCO3 из плотного кальцита в рыхлый ватерит, вызывая искажение решетки и облегчая смывание шкалы водой.

(3) Введение -CO-NH- для улучшения биоразлагаемости и адсорбции

В − CO − NH − группы могут не только улучшить биодеградируемость шкалы ингибитор PESA, но и улучшить адсорбции и дисперсии возможности, что выгодно для chelation масштабирования катионов. L-arginine-polyepoxysuccinic кислоты (Арг-PESA) был синтезирован путем введения - CO - NH - в L-аргинина. При дозировке 6 мг / л, Арг-PESA достигнуто 100% масштаба ингибирование для CaCO3 и более 80% для Ca3 (PO4) 2.

III. Передовые методы сополимеризации и многокомпонентные производные

Несколько производных PESA, синтезированных путем сополимеризации различных органических соединений и введения различных модифицированных групп, демонстрируют превосходную эффективность ингибирования шкалы.

• LC-T-PESA: Полученный методом тройной сополимеризации, он достиг 99% скорости ингибирования шкалы для CaCO3 при 10 мг / л. Синергия групп -CO-NH-, -SO3H и -COOH превращает шкалу из регулярного кальцита в нерегулярный, пушистый ватерит.
  

• ESA / IA / SMAS: Синтезированная эпоксиянтарная кислота-щавелевая acid-allylethoxycarboxylate показала ингибирование по шкале CaSO4 на уровне 99% при дозировке всего 4 мг / л, что демонстрирует исключительную эффективность для сульфатной шкалы.