Page 88 - 《精细化工》2020年第12期

·2450· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

表 2 绿色阻垢剂结构式示意图和特征描述
Table 2 Schematic diagram and feature description of the green scale inhibitors
阻垢剂 化学结构式 特性描述 参考文献
聚天冬氨酸 带有羧酸基团的聚合氨基酸，生物降解性好，用作阻垢剂和分 [37]
散剂

聚环氧琥珀酸 具有阻垢和缓蚀的作用，可用作水处理的可生物降解的绿色化 [41]
学品

苹果酸 用作食品添加剂和除垢剂 [53]

柠檬酸 用作食品工业中的酸味剂和金属清洗剂 [55]

羧甲基菊粉 用作食品工业中的甜味剂，无毒且可生物降解的阻垢剂 [58]

共聚物的开发可以提高阻垢剂的性能，使阻垢 在水处理领域具有较大的发展潜力。
剂适用于环境条件恶劣的水体 [47] 。聚合物类阻垢剂 基于 PASP 和 PESA 这类绿色阻垢剂的聚合物
空间结构和官能团数量对阻垢性能有较大影响，相 的开发时应当注意使用的单体，当单体具有毒性或
比于线型聚合物，树枝状聚合物和超支化聚合物分 者不可降解时，合成的聚合物不应被称为“绿色”
子结构具有良好的对称性，分子末端有大量的官能 阻垢剂，CHEN 等 [51] 在研究中提出将绿色阻垢剂的
团，具有低黏度、无缠绕、良好溶解性等优势，在 单体和降解物也应该纳入评价体系，都应属于“绿
复杂的水质环境中也能起到良好的阻垢性能 [48] 。张 色”的定义范畴。
枝健等 [49] 使用马来酸酐（MA）和丙烯醇合成了功 2.2 基于生物提取物的阻垢剂
能单体（AMA），AMA 与 MA 聚合得到了超支化聚 苹果酸和柠檬酸（CA）是从植物中提取的羧
合羧酸。超支化聚合羧酸在 pH 为 5.0~9.0 的水体中 酸 [52-53] ，可通过发酵法大量生产，不仅在食品饮料
表现出良好的阻垢性能，在质量浓度为 5 mg/L 下， 行业中常被作为添加剂使用，在工业除垢领域也具
其对 CaCO 3 的阻垢率可达到 95.30%，145 d 后，其 有潜力。WESTIN 等 [33,54] 研究了 CA、DTPA、EDTA
对 CaCO 3 的阻垢率仍达 85.75%。ZHANG 等 [50] 使用 和 PMA 这 4 种物质对文石晶体和方解石晶体的生长
三甲基丙烷、2,2-二羟甲基丙酸和琥珀酸酐为原料， 速率的影响，发现它们均可降低文石和方解石的生
合成了含羧基官能团的羧基端超支化聚酯，其作用 长速率。其中，CA 对方解石的生长抑制能力与其他
机理为晶格畸变，该阻垢剂在 50~70 ℃水温下表现 3 种钙络合物质相同，但对文石的生长抑制能力影
出了良好的阻垢性能，在 pH 为 6.0~10.0 的水体中 响显著。KARAR 等 [55] 用 CA、柠檬酸钠和两者的混
仍有 80%以上的 CaCO 3 阻垢率。由此可见，阻垢剂 合物进行了阻垢研究，CA 对不锈钢表面的方解石生
空间结构的改善和官能团的增加使阻垢剂在恶劣水 长的抑制效果明显，而柠檬酸钠未观察到明显的抑
体环境下仍表现出优异性能，超支化聚合物阻垢剂 垢作用，但 CA 和柠檬酸钠掺混表现出了更加显著