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由于环境问题的日益突出，绿色环保型阻垢剂开始出现。聚环氧琥珀酸因其有较好的阻垢效果、良好的生物降解性能、无毒无害的特点成为了国内外研究的热点，文章主要对聚环氧琥珀酸（PESA）这一类新型阻垢剂的国内外研究现状进行了全面分析，并指出了阻垢剂的应用前景和发展方向。

在工业用水系统中，垢的形成是除材料和设备腐蚀以外的第二大主要危害。正因如此，阻垢剂开始出现在工业生产过程中逐步淘汰了价格高昂且性质不稳定的传统型阻垢剂。在经历了无机磷酸盐、有机磷酸盐、聚羧酸类、二元及三元含磷共聚物、二元及三元不含磷共聚物几个阶段后，特别是“绿色化学”概念的提出，确定了绿色阻垢剂这一发展路线。

1 PESA的合成研究

1.1一步合成法

通常以马来酸酐为原料，在碱性条件下通过钨酸钠催化合成环氧琥珀酸钠，再加入氢氧化钙做引发剂聚合成聚环氧琥珀酸。这一方法消耗Ca（OH）₂量大，且产品中存在较高的钙离子。研究者们在此基础上选择了冠醚溶液中用醇钠进行催化聚合的方法，并详细的对得到的聚合物进行评价，证明了PESA的可降解性。以马来酸酐为单体，代替传统的钨酸钠转而采用铬酸钾为催化剂合成了PESA，得到最优的合成工艺。

1.2多步合成法

国外学者提出了三步合成的方法。首先合成环氧琥珀酸(ESA)，其次对其乙酯化形成环氧琥珀酸二乙酯，再次在甲苯溶液中以BF₃为催化剂进行聚合反应，合成PESA。但由于其操作过程复杂，后来进行了工艺的改进，在酸性条件下合成ESA，并用丙酮提纯得到纯净环化物，再配成一定溶液进行聚合，在Ca(OH)₂作引发剂下聚合得到PESA。

一步合成法步骤简洁，效率高，更适用于大规模生产，步骤紧凑，对反应控制条件要求较高；多步合成法适用于小规模或实验室研究，可以在一定程度上调整产品的结构和性能。

2 阻垢机理

（1）螯合作用

加入PESA后，其活性基团可封锁部分成垢阳离子，抑制其与阴离子的反应，从而阻止结垢的形成。这种作用方式在降低水中成垢离子浓度的同时，也减少了垢类物质的生成基础。

（2）低剂量效应

在过饱和溶液中，存在大量小于临界半径的小晶体垢。PESA对这些小晶体中的晶核和晶体的活性点有特殊的吸附能力，通过物理或化学作用吸附在上面，使界面能大大增加。界面能越高，晶体的临界半径越大，小晶体从水中析出就越困难。

（3）晶格畸变作用

当溶液中存在PESA时，它会干扰晶体的正常生长过程，使晶体发生畸变。畸变的晶体形状不规则，难以通过有序紧密排列形成坚硬的垢块。

（4）络合增溶作用

PESA在水中能够与钙、镁离子等成垢离子形成稳定的可溶性螯合物。这种螯合物将更多的钙、镁离子稳定在水中，从而增大了钙、镁盐的溶解度，抑制了垢的沉积。这一作用机制通过增加水中成垢离子的溶解度来减少垢类物质的生成。

（5）凝聚与分散作用

阴离子型阻垢剂PESA在水中解离生成的阴离子会与碳酸钙微晶等垢类物质发生物理化学吸附现象。吸附后的微晶粒表面形成双电层并带负电，由于PESA的链状结构可吸附多个相同电荷的微晶，静电斥力阻止了微晶的相互碰撞和聚集。

避免了大晶体的形成和垢类物质的沉积。同时，吸附产物在碰到其他PESA分子时，会将已吸附的晶体转移过去，出现晶粒均匀分散现象，进一步阻碍了垢类物质的生成和沉积。

3 总结

聚环氧琥珀酸 (PESA) 是一种高效的阻垢剂, 有一定的缓蚀作用, 与其他缓蚀剂复配可得到良好的缓蚀效果, 且PESA具有良好的生物降解性, 不会对环境造成二次污染, 作为一种绿色水处理剂而有着广阔的发展前景。