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第 11 期 张玉玲，等: 天冬氨酸-柠檬酸共聚物对碳酸钙的抑制性能 ·1883·

成；另一种是 PAC 中羧基官能团与碳酸钙晶核络合， 的抑制效果均优于 PAC。
抑制了晶体生长。两种改变途径使得碳酸钙晶体数 （3）AFM 和 XRD 分析结果表明：PAC 改变了
量明显减少，因生成钙络合物附着于碳酸钙晶体表 碳酸钙晶体的形态和结构，改变途径可能是 PAC 中
2+
面而使碳酸钙晶体尺寸减小，黏滞性降低，晶体形 羧基官能团分别与溶液中 Ca 或碳酸钙晶核络合，
态和内部结构发生改变，生成了热力学不稳定的碳 通过抑制晶核生成或晶体生长而使碳酸钙晶体形态
酸钙晶相，且该晶相因受 PAC 抑制而趋于稳定态。 由尺寸较大的粒状体转化为尺寸较小的球状体，结
2.4.3 XRD 对碳酸钙晶体的结构分析 构由热力学最稳定的方解石相转变为最不稳定的球
图 12 是空白试样和投加 PAC 时 CaCO 3 晶体的 霰石相。
XRD 谱图。 （4）循环冷却水系统中存在碳酸钙、硫酸钙、
磷酸钙等多种垢型，考察 PAC 对其他垢型的抑制性
能成为今后重要的研究内容，该研究为 PAC 能高
效、经济和绿色地应用到循环冷却水系统中提供重
要参考。

参考文献：

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Desalination, 2015, 356(1): 47-55.
[2] Zhang G C, Ge J J, Sun M Q, et al. Investigation of scale inhibition
mechanisms based on the effect of scale inhibitor on calcium
carbonate crystal forms[J]. Science in China Series B: Chemistry,

a—空白；b—PAC 2007, 50(1): 114-120.
[3] Li H, Hsieh M K, Chien S H, et al. Control of mineral scale
图 12 CaCO 3 晶体结构
deposition in cooling systems using secondary-treated municipal
Fig. 12 Structure of CaCO 3 crystals wastewater[J]. Water Research, 2011, 45(2): 748-760.
[4] Amor M B, Zgolli D, Tlili M M, et al. Influence of water hardness,
图 12a、b 中均出现了角度和强度相近的衍射 substrate nature and temperature on heterogeneous calcium carbonate
峰。图 12a 中出现了较多方解石衍射峰，仅有 1 个 nucleation[J]. Desalination, 2004, 166(1): 79-84.
[5] Liu F, Lu X H, Yang W, et al. Optimizations of inhibitors
球霰石衍射峰。可见，碳酸钙正常结晶后以方解石 compounding and applied conditions in simulated circulating cooling
晶相为主。图 12b 中则存在 1 个方解石、1 个文石 water system[J]. Desalination, 2013, 313(11): 18-27.
[6] Can H K, Üner G. Water-soluble anhydride containing alternating
和 5 个球霰石衍射峰，球霰石数量多于方解石。方
copolymers as scale inhibitors[J]. Desalination, 2015, 355(1):
解石是由初始相无定型碳酸钙（ACC）溶解、重建 225-232.
成球霰石，球霰石在中性或弱碱性溶液中溶解-再结 [7] Amjad Z, Koutsoukos P G. Evaluation of maleic acid based polymers
as scale inhibitors and dispersants for industrial water applications[J].
晶转化而来的，PAC 通过抑制球霰石的溶解-再结晶 Desalination, 2014, 335(1): 55-63.
过程而阻碍其转化为方解石 [25-27] 。可见，PAC 可能 [8] Al-Hamzah A A, East C P, Doherty W O S, et al. Inhibition of
2+
依然是通过羧基官能团分别与 Ca 或碳酸钙晶核络 homogeneous formation of calcium carbonate by poly(acrylic acid).
The effect of molar mass and end-group functionality[J].
合抑制晶核生成或晶体生长来达到减少碳酸钙晶体 Desalination, 2014, 338(1): 93-105.
总量的同时抑制球霰石转化为方解石的目的，碳酸 [9] Zhang Y X, Wu J H, Hao S C, et al. Synthesis and inhibition
efficiency of a novel quadripolymer inhibitor[J]. Chinese Journal of
钙晶体的结构发生了改变。 Chemical Engineering, 2007, 15(4): 600-605.
[10] Wang C, Li S P, Li T D. Calcium carbonate inhibition by a
3 结论 phosphonate-terminated poly (maleic-co-sulfonate) polymeric
inhibitor[J]. Desalination, 2009, 249(1): 1-4.
（1）PAC 由天冬氨酸和柠檬酸经微波加热共聚
[11] Hasson D, Dan B, Limoni-Reils B, et al. Influence of the flow
合成，两单体最佳摩尔比为 9∶1，FTIR 和 NMR 分 system on the inhibitory action of CaCO 3 scale prevention
析表明天冬氨酸和柠檬酸之间发生了共聚反应，生 additives[J]. Desalination, 1997, 108(1/2/3): 67-79.
[12] Xu Y, Zhao L L, Wang L N, et al. Synthesis of polyaspartic
成了含酰胺基、羧基和羰基等基团的共聚产物，其 acid-melamine grafted copolymer and evaluation of its scale
产率高达 99.47%。 inhibition performance and dispersion capacity for ferric oxide[J].
Desalination, 2012, 286(1): 285-289.
（2）PAC 对碳酸钙具有极好的抑制性能，其阻
[13] Lai Xiaofang (来晓芳), Wang Jide (王吉德), Xu Xuliang (徐新良),
垢效果优于 HEDP，当 PAC 投加量为 6.4 mg/L 时， et al. Research progress in environmental friendly water treatment
PAC 对碳酸钙的阻垢率达到 95.04%，并随阻垢剂投 agent polyaspartic acid[J]. Modern Chemical Industry (现代化工),
2013, 13(4): 24-29.
加量增加而升高。PAC 对铜片具有较好的缓蚀性能，
[14] Liang Zhiqun (梁志群), Li Jingning (李景宁), Zhixia (智霞).
与 HEDP 配伍性较好，PAC/HEDP 对碳酸钙和铜片 Synthesis and scale inhibition of modified polyaspartic acid[J].