Modificaciones del Inhibidor de la Escala PESA: Mejorando la Inhibición de CaCO3 y CaSO4

I. Desempeño Comparativo de PESA e Inhibidores de Escala Tradicionales

Los efectos inhibidores de PESA sobre la formación y el crecimiento de cristales de CaCO3 se compararon con con los de anhídrido polimaleico hidrolizado (HPMA), ácido poliaspártico (PASP) y ácido poliacrílico (PAA). El orden del efecto inhibidor, de mayor a menor, fue PESA> PASP> HPMA> PAA.

La solución que contenía PESA exhibió el menor tamaño de partícula de volumen promedio de cristales de CaCO3 y la mayor concentración de Ca2 + en la solución final. El análisis muestra que debido a que PESA puede formar cuatro enlaces de Ca-O con Ca2 +, el número de enlaces formados es el mayor y la interacción es la más fuerte, lo que dificulta el crecimiento de cristales y logra un mejor efecto de inhibición de escala.

II. Mejorando el Desempeño de PESA a través de la Modificación Funcional del Grupo

(1) Presentamos -NH2 para mejorar la capacidad de adsorción

La electronegatividad de -NH2 es grande, lo que facilita la adsorción de cationes escaladores, aumentando así la capacidad de adsorción, dispersión y quelación de las moléculas inhibidoras de escamas para cationes escaladores. -Se introdujo NH2 para sintetizar ácido tiourea epoxisucínico (CSN-PESA). La tasa de inhibición de escamas de CSN-PESA para CaCO3 alcanzó el 96,1%, que fue un 22,1% mayor que la de PESA. La razón es que se introdujo el nuevo grupo polar -NH2 en CSN-PESA, que mejoró la capacidad de adsorción y quelación electrostática para Ca2 +, redujo la combinación de cationes y aniones, destruyó la formación de cristales y logró el efecto de mejorar la tasa de inhibición de escamas.

(2) Presentando -COOH para Fortalecer la Quelación y la Distorsión de la Celosía

+ COOH tiene efectos de quelación y solubilización sobre los cationes de escalado y la distorsión de la red. Aumentar el número de grupos de -COOH en PESA es beneficioso para mejorar la tasa de inhibición de la escala de PESA. PESA fue modificado con ácido itacónico para obtener ácido itacónico-epoxisucínico (IA-PESA). A 50C y una dosis de 6 mg / L de IA-PESA, la tasa de inhibición de la escala de IA-PESA para la escala de CaCO3 y la escala de CaSO4 fue cercana al 100%.

Al explorar el mecanismo de inhibición de la escala de IA-PESA, se encontró que más COOH facilita que los cristales de CaCO3 se transformen de calcita densa a vaterita suelta, causando distorsión de la celosía y haciendo que la escala sea más fácil de lavar con agua.

(3) Presentamos -CO-NH- para mejorar la biodegradabilidad y la adsorción

El grupo -CO-NH-no solo puede mejorar la biodegradabilidad del inhibidor de escamas PESA, sino también mejorar las capacidades de adsorción y dispersión, lo que es beneficioso para la quelación de cationes escamosos. L-arginine-polyepoxysuccinic ácido (Arg-PESA) se sintetizó introduciendo -CO-NH - en L-arginina. A una dosis de 6 mg / L, Arg-PESA logró una inhibición de escamas del 100% para CaCO3 y más del 80% para Ca3 (PO4) 2.

III. Métodos Avanzados De Copolimerización Y Derivados Multicomponentes

Varios derivados de PESA, sintetizados copolimerizando varios compuestos orgánicos e introduciendo varios grupos modificados, exhiben un excelente rendimiento de inhibición de escala.

• LC-T-PESA: Preparado por un método ternario de copolimerización, logró una tasa de inhibición de la escala del 99% para CaCO3 a 10 mg / L. La sinergia de los grupos -CO-NH-, -SO3H y -COOH transforma la escala de calcita regular a vaterita irregular y esponjosa.
  

• ESA / IA / SMAS: El ácido oxálico epoxisucínico sintetizado acid-allylethoxycarboxylate exhibió una tasa de inhibición de la escala de CaSO4 del 99% a una dosis de solo 4 mg / L, demostrando una eficiencia excepcional para la escala de sulfato.