PESA阻垢剂改性：增强CaCO3和CaSO4抑制作用

一、PESA与传统阻垢剂的比较性能

将PESA对CaCO3晶体形成和生长的抑制作用与水解聚马来酸酐（HPMA）、聚天冬氨酸（PASP）和聚丙烯酸（PAA）进行了比较。抑制作用从大到小依次为PESA>PASP>HPMA>PAA。

含有PESA的溶液在最终溶液中表现出CaCO3晶体的最小平均体积粒径和最高的Ca2+浓度。分析表明，由于PESA能与Ca2+形成4个Ca-O键，形成的键数最多，相互作用最强，从而阻碍了晶体的生长，达到较好的阻垢效果。

二、通过修改功能组提高PESA绩效

（1）引入-NH2增强吸附能力

−NH2的电负性大，更容易吸附结垢阳离子，从而提高了阻垢剂分子对结垢阳离子的吸附、分散和螯合能力。−NH2被引入合成硫脲环氧琥珀酸（CSN-PESA），CSN-PESA对CaCO3的阻垢率达到96.1%，比PESA高22.1%，原因是CSN-PESA中引入了新的极性基团−NH2，增强了对Ca2+的静电吸附和螯合能力，减少了阳离子和阴离子的结合，破坏了晶体的形成，达到了提高阻垢率的效果。

（2）引入-COOH强化螯合和晶格畸变

−COOH对结垢阳离子和晶格畸变既有螯合作用又有增溶作用，增加PESA中−COOH基团的数量有利于提高PESA的阻垢率，PESA用衣康酸改性得到衣康酸-环氧琥珀酸（IA-PESA），在50C和IA-PESA用量为6 mg/L时，IA-PESA对CaCO3垢和CaSO4垢的阻垢率接近100%。

通过探究IA-PESA的阻垢机理，发现更多−COOH使CaCO3晶体更容易从致密方解石转变为疏松的球晶石，造成晶格畸变，使水垢更容易被水冲走。

（3）引入-CO-NH-以提高生物降解性和吸附性

−CO−NH−基团不仅能提高阻垢剂PESA的生物降解性，还能提高吸附和分散能力，有利于结垢阳离子的螯合。通过在L-精氨酸中引入-CO-NH-合成了L-arginine-polyepoxysuccinic酸（Arg-PESA）。在6 mg/L的剂量下，Arg-PESA对CaCO3的阻垢率达到100%，对Ca3（PO4）2的阻垢率达到80%以上。

三、先进的共聚方法和多组分衍生物

几种PESA衍生物，通过各种有机化合物的共聚和引入各种改性基团，表现出优异的阻垢性能。

• LC-PESA：通过三元共聚方法制备，在10 mg/L时对CaCO3的阻垢率达到99%。−CO−NH−、−SO3H和−COOH基团的协同作用将鳞屑从规则方解石转化为不规则蓬松的球铁矿。
  

• ESA/IA/SMAS：合成的环氧琥珀酸-草酸acid-allylethoxycarboxylate在剂量仅为4 mg/L时显示出99%的CaSO4阻垢率，显示出对硫酸盐阻垢的非凡效率。