Modificações do Inibidor de Escala de PESA: Aumentando a Inibição de CaCO3 e CaSO4

I. Desempenho Comparativo de PESA e Inibidores de Escala Tradicionais

Os efeitos inibitórios do PESA na formação e crescimento de cristais de CaCO3 foram comparados com os do anidrido polimaléico hidrolisado (HPMA), ácido poliaspártico (PASP) e ácido poliacrílico (PAA). A ordem do efeito inibitório, do maior para o menor, foi PESA> PASP> HPMA> PAA.

A solução contendo PESA apresentou o menor volume médio de partículas de cristais de CaCO3 e a maior concentração de Ca2 + na solução final. A análise mostra que, como o PESA pode formar quatro ligações Ca-O com Ca2 +, o número de ligações formadas é o maior e a interação é a mais forte, dificultando o crescimento dos cristais e obtendo um melhor efeito de inibição de escala.

II. Melhorar o desempenho do PESA por meio da modificação do grupo funcional

(1) Apresentando -NH2 para aumentar a capacidade de adsorção

A eletronegatividade de − NH2 é grande, facilitando a adsorção de cátions escalonados, aumentando assim a adsorção, dispersão e capacidade de quelação das moléculas inibidoras de escala para catiões escalonados. − NH2 foi introduzido para sintetizar ácido epoxissucínico de tioureia (CSN-PESA). A taxa de inibição da escala de CSN-PESA para CaCO3 atingiu 96,1%, que foi 22,1% maior do que a de PESA. A razão é que o novo grupo polar − NH2 foi introduzido em CSN-PESA, o que aumentou a capacidade de adsorção e quelação eletrostática de Ca2 +, reduziu a combinação de cátions e ânions, destruiu a formação de cristais e alcançou o efeito de melhorar a taxa de inibição da escala.

(2) Apresentando o -COOH para Fortalecer a Quelação e a Distorção da Estrutura

O COOH tem efeitos de quelação e solubilização nos cátions de escalonamento e na distorção da rede. Aumentar o número de grupos de COOH no PESA é benéfico para melhorar a taxa de inibição da escala do PESA. O PESA foi modificado com ácido itacônico para obter ácido itacônico-ácido epoxissucínico (IA-PESA). A 50C e uma dosagem de 6 mg / L de IA-PESA, a taxa de inibição da escala de IA-PESA para a escala CaCO3 e a escala CaSO4 foi próxima de 100%.

Ao explorar o mecanismo de inibição de escala de IA-PESA, verificou-se que mais − COOH torna mais fácil para os cristais de CaCO3 se transformarem de calcita densa em vaterita solta, causando distorção da rede e tornando a escala mais fácil de ser lavada pela água.

(3) Apresentando -CO-NH- para melhorar a biodegradabilidade e a adsorção

O grupo − CO − NH − pode não apenas melhorar a biodegradabilidade do inibidor de incrustação PESA, mas também melhorar as capacidades de adsorção e dispersão, o que é benéfico para a quelação de cátions de incrustação. L-arginine-polyepoxysuccinic ácido (Arg-PESA) foi sintetizado introduzindo CO NH em L-arginina. Na dosagem de 6 mg / L, Arg-PESA alcançou 100% de inibição de escala para CaCO3 e mais de 80% para Ca3 (PO4) 2.

III. Métodos Avançados de Copolimerização e Derivados Multicomponentes

Vários derivados de PESA, sintetizados por copolimerização de vários compostos orgânicos e introdução de vários grupos modificados, apresentam excelente desempenho de inibição em escala.

• LC-T-PESA: Preparado por um método de copolimerização ternária, atingiu uma taxa de inibição de escala de 99% para CaCO3 a 10 mg / L. A sinergia dos grupos − CO − NH −, − SO3H e − COOH transforma a escala de calcita regular em vaterita irregular e fofa.
  

• ESA / IA / SMAS: O ácido epoxissucínico-oxálico sintetizado acid-allylethoxycarboxylate exibiu uma taxa de inibição em escala de CaSO4 de 99% em uma dosagem de apenas 4 mg / L, demonstrando eficiência excepcional para escala de sulfato.