PESAスケール阻害剤の変更: CaCO3およびCaSO 4の阻害を強化する

I. PESAと従来のスケール阻害剤の比較性能

PESAのCaCO3結晶形成と成長に対する抑制効果は、加水分解ポリマレイン酸無水物(HPMA)、ポリアスパラギン酸(PASP)、およびポリアクリル酸(PAA)と比較されました。抑制効果の順序は、最大から最小まで、PESA>PASP>HPMA>PAAでした。

PESAを含む溶液は、CaCO3結晶の平均体積体格が最も小さく、最終溶液中で最も高いCa 2+濃度を示しました。分析の結果、PESAはCa 2+と4つのCa-O結合を形成できるため、形成される結合数が最も多く、相互作用が最も強く、結晶の成長を妨げ、より良いスケール抑制効果を達成することが示されました。

II.機能グループの変更によるPESAのパフォーマンスの向上

(1)-NH 2を導入して吸着能力を高める

-NH 2の電気陰性度が大きいため、スケーリングカチオンを吸着しやすくなり、スケーリングカチオンのためのスケール阻害剤分子の吸着、分散、キレート能力が増加します。-NH 2はチオ尿素エポキシコハク酸(CSN-PESA)を合成するために導入されました。CSN-PESAのCaCO 3に対するスケール阻害率は96.1%で、PESAより22.1%高かったです。その理由は、新しい極性基-NH 2がCSN-PESAに導入され、Ca 2+の静電吸着およびキレート能力が向上し、カチオンとアニオンの組み合わせが減少し、結晶の形成が破壊され、スケール阻害率が改善されたためです。

(2)-COOHを導入してキレーションと格子歪みを強化する

-COOHはスケーリングカチオンと格子歪みに対してキレート化と可溶化の両方の効果があります。PESA中の-COOH基の数を増やすことは、PESAのスケール阻害率を改善するのに有益です。PESAはイタコン酸で修飾され、イタコン酸-エポキシコハク酸(IA-PESA)が得られました。50°CでIA-PESAを6 mg/L投与した場合、CaCO3スケールとCaSO 4スケールのIA-PESAのスケール阻害率はほぼ100%でした。

IA-PESAのスケール抑制メカニズムを探索することにより、more-COOHがCaCO3結晶を密度の高い方解石から緩いバテライトに変換しやすくし、格子歪みを引き起こし、スケールを水で洗い流しやすくすることがわかりました。

(3)生分解性と吸着性を向上させるために-CO-NH-を導入する

-CO-NH-グループは、スケール阻害剤PESAの生分解性を改善するだけでなく、スケーリングカチオンのキレートに有益な吸着および分散能力も改善することができます。L-arginine-polyepoxysuccinic酸(Arg-PESA)は、-CO-NH-をL-アルギニンに導入することによって合成されました。6 mg/Lの投与量で、Arg-PESAはCaCO 3に対して100%のスケール阻害を達成し、Ca 3(PO 4) 2に対して80%以上を達成しました。

III.高度な共重合法と多成分誘導体

様々な有機化合物を共重合し、様々な修飾基を導入して合成されたいくつかのPESA誘導体は、優れたスケール抑制性能を示します。

• LC-T-PESA:三元共重合法によって調製され、10 mg/LでCaCO 3のスケール阻害率が99%に達しました。-CO-NH-、-SO3 H、および-COOHグループのシナジーにより、スケールは通常の方解石から不規則でふわふわしたバテライトに変換されます。
  

• ESA/IA/SMAS:合成されたエポキシコハク酸-シュウ酸acid-allylethoxycarboxylateは、硫酸塩スケールのための例外的な効率を実証し、わずか4 mg/Lの投与量で99%のCaSO 4スケール阻害率を示した。