聚环氧琥珀酸

polyepoxysuccinicacid（PESA）聚环氧琥珀酸聚环氧琥珀酸的结构式及分子式•分子式：HO(C4H2O5M2)nHM=H、Na、NH4、1/2Ca、K•结构式：聚环氧琥珀酸的性质•固体聚环氧琥珀酸是一种白色粉末。•工业品一般是聚环氧琥珀酸的钠盐。聚环氧琥珀酸钠水溶液是无色或淡琥珀粘稠透明液体，据环氧琥珀酸钠固体是白色粉末。•聚环氧琥珀酸钠的热稳定性较好，高于350℃才开始分解。•聚环氧琥珀酸能够阻止水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、氟化钙等垢，具有多元阻垢功能。聚环氧琥珀酸钠阻垢性能稳定，具有一定得缓蚀性能。•聚环氧琥珀酸钠的13C核磁共振分析表明有如下特征：化学位移：173~176ppm(COOH上的碳)79~82ppm（醚碳即开环c-o-c中的碳）70~72（羟基碳即直接与羟基相连的碳）聚环氧琥珀酸的技术指标指标名称指标指标名称指标外观无色或淡黄色液体极限黏度（30℃）/(dL/g)0.030~0.060固体含量/％≥35.0pH值（10g/L水溶液）≥7.0密度（20℃）/（g/cm3）≥1.28生物降解率/％≥60聚环氧琥珀酸的制备•聚环氧琥珀的制备有许多方法，但基本上是以顺丁烯二酸酐（马来酸酐）为原料按一下路线制备：••合成方法：水相合成法、有机溶剂合成法、催化剂回收的水相合成法。•聚环氧琥珀酸并不是一种新产品，而是老产品赋予新用途。聚环氧琥珀酸首次出现，是在1973年，作为洗涤剂的螯合成分。在20世纪90年代由Betz公司首先用于水处理的阻垢分散剂。•螯合作用阻垢剂中的部分活性基团对成垢阳离子具有一定的螯合力，发生了螯合作用，所以加入PESA后，可封锁部分成垢阳离子，抑制其与阴离子的反应，从而阻止结垢水相合成法OOO0.79mol/L的马来酸溶液50％NaOH溶液29.3g冰浴ONaONaOO温度升至60℃0.784g钨酸钠27g30％双氧水50%NaOH控制PH在5~7反应2hONaONaOOOCa(OH)280~90℃聚环氧琥珀酸钠纯化酸化到pH=2酸性聚磺化苯乙烯去除Na、Ca离子PH=2.5乙醇加入NaOH成品有机溶剂合成法马来酸酐、75%的甲醇水溶液（体积比3:1）滴加NaOH的乙醇水溶液29.3g体积比（1:3）60~65℃钨酸钠双氧水反应2.5h用冰浴冷却至4℃析出聚环氧琥珀酸钠抽滤乙醇水溶液（3:1）洗涤顺丁烯二酸钠的乙醇水溶液白色的顺环氧琥珀酸氢钠氢氧化钠的乙醇水溶液体积比（1：3）调节PH反应温度不超过65℃白色固体干燥白色环氧琥珀酸钠固体溶解于热水中Ca(OH)280~90℃聚合2~3h聚环氧琥珀酸钠催化剂回收的水相合成法33.3mol/L马来酸酐溶液0.01mol钨酸钠12mol/LNaOH水溶液调节PH5137g的30%的双氧水60℃反应2.5h调节PH值为8去除多余的双氧水50ml的水洗脱白色环氧琥珀酸钠固体溶解于热水中Ca(OH)280~90℃聚合2~3h聚环氧琥珀酸钠6mol/L的硫酸调节PH为5通过强碱型阴离子交换树脂用400ml3mol/L氢氧化钠再生用水洗涤顺环氧琥珀酸加入氢氧化钙聚合聚环氧琥珀酸聚环氧琥珀酸的生物可降解性能•水处理剂可用生物降解性能评价方法——CO2生成量法。•评价原理：在微生物催在条件下，有机物发生好氧分解产生CO2、水和有机小分子化合物。用CO2生成量作为生物降解性的检测方法，可反映有机物的无机化程度，测定有机物的极限生物降解，并且测定过程中，细胞吸附作用和硝化作用对其的影响甚微。•实验溶液包括无机培养基、作为唯一碳源和能量供应的水处理剂（有机物）（有机碳浓度约在10~40mg/L）、从废水处理厂或其他环境中得到的混合接种物。•该实验系统在实验容器中连续搅拌，同时通以不含CO2的空气，连续实验28天。微生物降解所产生的CO2用外置的吸收瓶吸收，并用适合的分析方法测定其生成量，并与理论生成量相比，所得的结果用百分率表示。•实验方法:根据CO2的生成速率，在一定时间间隔，测定容器的CO2释放量。CO2释放量测定采用氢氧化钡滴定法。移取Ba(OH)2标准溶液于三个吸收瓶中，每个吸收瓶300mL（提及需精确量取）。实验过程中，定期测定，当第一个吸收瓶未浑浊，拆下吸收瓶后，立即用塞子密封以避免吸收空气中的CO2。顺次前移剩余两个吸收瓶，并将装有新制Ba(OH)2溶液的吸收瓶置于装置最后。在实验初期，每隔一天测定一次，当实验到达平台区时每五天测定一次。以同样方法测定装有参比物和空白的实验容器。吸收拆下后，立即用盐酸标准溶液滴定Ba(OH)2溶液中氢氧根的浓度，记录所需标准溶液的体积。反应过程中二氧化碳的空白反应瓶进行扣除。待生成的CO2接近常数（平台期）并且不会有进一步的生物降解发生，则认为实验结束。•实验结果根据标准，以苯胺为参比物，降解率大于理论值的60％，且十天降解率大于理论值的10%，为易降解水处理剂。根据书本304页的图11-2可得，聚环氧琥珀酸为生物可降解聚合物。聚环氧琥珀酸的毒性实验•聚环氧琥珀酸作为环境友好型化学品，最重要的特征是对自然界的影响。•（1）聚环氧琥珀酸对小鼠的急性实验组别剂量/（g/kgBW）用药后体重/g动物数/只死亡动物数/只死亡率/%0天7天14天正对照组常020.36±1.4625.85±2.0129.23±2.681000实验处理组500020.15±1.6126.48±2.3030.58±1.781100•实验结果：•十四天内的观察期内，动物生长良好，体重两组无差异，均未见动物中有中毒表现和异常反应，更无死亡发生。•根据化学品物质急性毒性计量级别标准，可确定聚环氧琥珀酸样品实际为无毒化学品。（2）聚环氧琥珀酸对水生物的毒性实验聚环氧琥珀酸对水生生物的毒性实验实验表明聚环氧琥珀酸作为阻垢分散剂、清洗助剂等水处理剂使用时，对环境无严重影响，可认为是环境友好型化学品鲤鱼水蚤绿藻96h急性生物测定LC50：1680mg/L无作用浓度水平：1350mg/L48h急性生物测定LC50：1635mg/L无作用浓度水平：870mg/L96h急性生物测定LC10:833mg/LLC50:3333mg/L聚环氧琥珀酸阻垢性能聚环氧琥珀酸是一种具有多元阻垢性能的阻垢剂碳酸钙阻垢率硫酸钙阻垢率硫酸钡阻垢剂SrSO4阻垢率CaF2的阻垢率•碳酸钙阻垢率实验结果表明级环氧琥珀酸组碳酸钙效果优于PAA、PMA、比PBTCA稍差。与DTPMP相比虽然在较低浓度时不如DTPMP，但是当投加量到3mg/L时，PESA阻垢效果明显增强，到了5mg/L时，阻垢率到达100%。可见PESA是优良的碳酸钙阻垢剂。•硫酸钙阻垢率：实验表明。PESA对硫酸钙的阻垢效果虽不如PAA、PMA、DTPMP、随着PESA浓度的增加，其阻垢效率提高;当PESA在较高的浓度（10×10-6）时，对硫酸钙的阻垢率就可达100%，同样条件下PESA对硫酸钙的阻垢率优于PBTCA.因而PESA对硫酸钙具有一定得阻垢效果，在一定程度上能够完全阻止硫酸钙垢。•硫酸钡阻垢率：当水质条件是pH=7.0,Ba2+=60mg/LSO42-=100mg/L，温度为60℃，时间为16h，聚环氧琥珀酸4.0mg/L时对硫酸钡阻垢率即将达到100%.而DTPMP在投加量15mg/L才显示对硫酸钡的阻垢效果。阻垢剂PAA、PMA、PBTCA在投加量为20mg/L仍然没有显示对硫酸钙的阻垢效果。•SrSO4阻垢率：当水质条件是pH=7.0，Sr2+=400mg/L，SO42-=1000mg/L,温度为60℃时间为16h.阻垢剂用量为5.0mg/L时，聚环氧琥珀酸对SrSO4阻垢率即达到100%，而PAA、PMA、分别为78%，69%，DTPMP则为30%，PBTCA没有呈阻锶垢效果。阻垢剂浓度/×10-6阻垢率PESAPBTCASHMPPAAPMAAAAA/HPA/AMPS386.189.928.532.200598.510042.945.918.310.4总结•聚环氧琥珀酸（pesa）是近年来开发的新型无磷绿色阻垢缓释剂，兼有缓蚀和阻垢双重功能，具有生物降解性好。应用范围广的特点。•Pesa是20世纪90年代初由美国实验室开发的无磷物氮的绿色水处理剂。之后日本及其发达国家也相继对pesa及其衍生物进行了研究。一般来说。具有最佳足够效果的pesa产品的分子量为400-800目前国外pesa的合成大多数采用以环氧琥珀酸为原料的一部合成法。或者采用以马来酸酐为原料的两步合成法。但由于环氧琥珀酸不是基本的化工原料。所以国内通常采用以马来酸酐为原料的两步合成路线。与常规阻垢缓蚀相比，该阻垢剂的特殊性在于不含pn且生物可降解，可以不需处理直接排放。它能有效阻止碳酸钙，碳酸镁，硫酸钙，硫酸钡，并且具有良好的缓蚀效果。该阻垢剂使用范围广，既适合低碱度，低硬度的水质，又适合于高钙，高碱。高ph高温等水质。可不加酸调节ph，直接实行碱性运行。与氯的相容性好。阻垢性能不受氯浓度的影响。•在正磷酸盐作为缓蚀剂的配方中可加入本品可大大降低正磷酸盐的使用量，使磷小于1ppmm随着水处理行业对pesa性能的进一步认识和对其性能的进一步研究，pesa作为一种新型绿色阻垢剂正在逐渐被广泛接受和使用，国内最早研究该类阻垢剂的单位已经被广泛接受使用。国内最早研究该类阻垢剂的单位已经逐渐开始通过各种不同的途径将该技术转换为生产力。国内市场未形成规模。