環保型阻垢劑對水垢的抑制及其相互作用模擬

摘要：為解決聚天冬氨酸(PASP)在高鈣離子質量濃度下阻垢效果不佳及分散氧化鐵效果差的問題,通過對中間體聚琥珀酰亞胺(PSI)開環改性將酪氨酸(Tyr)接枝到PASP的側鏈,合成了具有羧基、氨基、酰胺基、酚羥基等多種功能性官能團的環保型阻垢劑——酪氨酸/聚天冬氨酸共聚物(Tyr-PASP)。靜態阻垢實驗表明Tyr-PASP對水垢的抑制能力明顯優于PASP。當n(Tyr)∶n(PSI)=1∶1時,Tyr-PASP對CaCO3表現出最佳的抑制效果,且質量濃度為4 mg/L時阻垢效率達到了100%,在5 mg/L時,對CaSO4的抑制效率也達到100%。添加Tyr-PASP后,水垢晶形從穩定的方解石和文石變成了不穩定的球霰石,形貌也變得松散。分子動力學模擬表明,Tyr-PASP和方解石之間的相互作用是放熱的,并且遠高于傳統的吸附能,靜電力在Tyr/PASP和方解石之間的結合中起主要作用。此外,Tyr-PASP對氧化鐵的分散效果顯著提高。