聚环氧琥珀酸钠PESA
聚环氧琥珀酸在火电厂循环冷却水阻垢缓蚀处理中的应用 (1)
聚环氧琥珀酸（PESA）火电厂循环冷却水中的应用火电厂循环冷却水阻垢处理以往一般采用一些含磷的阻垢剂和加酸处理,阻垢效果受多方面因素影响较大,不稳定,并且废水外排容易引起水体富营养化,导致环境污染。
聚环氧琥珀酸(PESA)应用于火电厂循环冷却水，不但投加量少、阻垢效果好、受碱度影响小,并且具有较好的生物降解能力,不含磷,外排水不会对环境造成污染。
另外,PESA对火电厂循环冷却水换热铜管有较好的缓蚀作用,能够减少换热面的腐蚀。
聚环氧琥珀酸（PESA）的投加量为8mg/L时阻垢率就能达到99%以上,投加量在10mg/L左右能达到100%,由于火电厂循环冷却水，水温一般在7℃～45℃,低于实验的80℃所以更有利于阻垢,投加量不需要太高,低于10mg/L就能达到100%。
阻垢性能优于HEDP、PAA、HPMA,但稍差于PBTCA。
1. PESA的生物降解能力与投加量、温度、时间和溶解氧有关。
随着投加量的增加PESA的降解能力急剧下降,投加浓度高不利于降解,但根据火电厂循环冷却水水质情况,一般PESA的投加量应该在1mg/L～10mg/L,降解率一般在65%以上,另外,由于环境中有机物含量一般较低,因此,PESA使用不会对环境造成有机污染。
研究表明,溶解氧含量高有助于PESA生物降解;另外,温度、时间和PESA的生物降解能力的关系密切。
在相同供养情况下,当温度为20℃时,大概在30天左右降解率达到90%以上, 10℃时降解相对缓慢,可见,温度和时间对聚环氧琥珀酸的降解有很大影响。
火电厂循环冷却水外排后温度与环境温度相同大约在7℃～35℃,在具有较充足含氧量情况下,PESA在短时间内能够完全降解。
可见,PESA的生物降解性能好,是环境友好型阻垢剂,不会对环境造成二次污染。
2.PESA的缓蚀作用火电厂循环冷却水的换热面一般为铜管,周晓[10]蔚等在近似火电厂循环冷却水的水质的条件下,对PESA以及与其他缓蚀剂复配对铜的缓蚀效果做了实验研究,研究表明,PESA对铜有较好的缓蚀效果,复配药剂缓蚀效果更好。
科技成果——绿色阻垢分散剂聚环氧琥珀酸
科技成果——绿色阻垢分散剂聚环氧琥珀酸
成果简介
在工业循环水中需要使用大量的阻垢分散剂，主要目的是阻止结垢。
目前工业上主要使用有机酸聚合物（聚丙烯酸、聚马来酸、二元或三元共聚物等）。
实践证明，现在使用的有机酸聚合物的降解率很低，这些化合物最终将作为废物排放，对环境造成污染。
聚环氧琥珀酸（PESA）是一种绿色阻垢分散剂，无磷无氮、生物降解性能好并适用于高碱、高金属含量水系。
美国90年代初就开发了这种药剂。
日本及其他发达国家也相继对PESA及其衍生物进行了研究。
在我国该项目作为国家“十五”科技攻关项目于2002年立项。
聚环氧琥珀酸是我国国家经济贸易委员会制定的当前国家鼓励发展的节水设备（产品）之一。
技术原理
自1998年开始进行该项目的研究，目前已经具备了进行工业化生产的技术。
合成的工艺条件温和（<100℃，1大气压），工艺路线短。
整个生产工艺中无任何污染物产生。
该产品可以取代工业循环水领域正在使用的聚丙烯酸、聚马来酸、二元或三元共聚物等。
特别适合于需要同膦酸酯、有机磷酸等含磷缓蚀剂进行复配。
例如海上石油、天然气开采、工业循环水等。
成果水平
国际先进水平，已经申请了国家发明专利。
技术转化条件
主要设备：搪瓷釜、加料罐、储罐、泵等。
建设1200吨（30%固含量）的生产装置，主要设备投资40万元。
此外还需要蒸汽（4kg 压力）、循环冷却水。
市场前景
按每吨（30%固含量）产品计，原料成本2150元/吨。
综合成本3400元/吨。
预计售价7000元/吨，利税3600元/吨。
稳定性聚环氧琥珀酸(PESA)的合成及使用性能研究
稳定性聚环氧琥珀酸（PESA）的合成及使用性能研究摘要】以马来酸酐为原料合成了聚环氧琥珀酸钠并投入工业生产。
通过对CaCO3阻垢率、复配相容性及增效性、与1227的相容性、在油田上对BaSO4、SrSO4阻垢性能的研究，结果表明PESA确实是一种性能优良的多功能阻垢剂。
【关键词】聚环氧琥珀酸；CaCO3；BaSO4；SrSO4；相容性；复配阻垢剂聚环氧琥珀酸是一种无磷、无氮的可生物降解的水处理药剂『1 其优异的阻垢性和良好的环保性，越来越受到水处理行业的重视。
自20世纪90年被美国开发出来后，由于其优良的阻垢性能（文献介绍）和可降解性而成为人们研究的热点『2』，目前在发达国家，早已经提出并颁布了限磷禁磷的法规政策，绿色环保的产品受到极大的欢迎，像PESA，聚天氡氨酸等，呈逐年上长的趋势，目前国内的很多厂家，科研院所在这方面也做了大量的研究，但大多产品或样品所表现出的阻垢性能等诸方面效果不佳或不稳定，与进口的产品相比，还有一定的差距，特别是工业生产，不同批次间阻垢性能差异较大，复配性能不稳定，行业内包括我们自己，一度把这样一个好产品当成了炒作品。
但使用过进口产品的一些行内人士极力向我们推荐该产品，06年初我们重新开始了PESA的合成实验，通过摸索，我们成功地解决了PESA性能不稳定的问题，无论是小试产品还是连续三个月50多个批次的中试产品，各方面性能均很稳定。
可以说聚环氧琥珀酸本身确实是一个好产品，效果不好是因为没做好而不是这个产品不好。
1、实验部分1.1 PESA的合成将马来酸酐、一定量的水投入反应釜中，搅拌溶解后冷却条件下（t＜40℃)加入液体氢氧化钠，然后升温至60-70℃，加入催化剂，滴加H2O2和少量NaoH，环化时间0.5-3小时，环化完成后升温至90-100℃加入Ca（OH）2 进行聚合反应，得无色至淡黄色透明粘稠液体，固含量大于40%，过滤提纯即为产品。
1.2性能试验1.2.1静态阻CaCO3垢试验碳酸钙沉积法：以含有一定量Ca2+、HCO3-的配制水和水处理剂制备成试液。
聚环氧琥珀酸
Thank you
Scale inhibition mechanism
Chelate effect PESA combines with these cations such as"Ba2+、Ca2+、"and then forming the chelate compound.So this can improve the solubility of Ba and Ca. Lattice distortion effect PESA can occupy a certain position in the crystal lattice,so it can interferes the growth process of the crystal.Making the crystal to be deformation and easy to be broken.
•
Based on the above mechanism,the PESA can be used in the oil fields to prevent the scale.Now,there are many surveys about PESA,some data show that the scale efficiency can be above 97%. • I believe that it will has a vast development prospect .
Properties
1、Thermal stability when it is heated 3500C,it just cБайду номын сангаасn be decomposited. 2、Non-toxic 3、Excellent biodegradation 4、Corrosion resistance 5、Good synergistic effect It can be compound with several water-stabilizers
聚环氧琥珀酸
• 合成方法：水相合成法、有机溶剂合成法、催化 剂回收的水相合成法。
• 聚环氧琥珀酸并不是一种新产品，而是老 产品赋予新用途。聚环氧琥珀酸首次出现， 是在1973年，作为洗涤剂的螯合成分。在 20世纪90年代由Betz公司首先用于水处理 的阻垢分散剂。
• 螯合作用 阻垢剂中的部分活性基团对成垢 阳离子具有一定的螯合力，发生了螯合作 用，所以加入PESA后，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
• SrSO4阻垢率： 当水质条件是pH=7.0，Sr2+=400mg/L， SO42-=1000mg/L,温度为60℃时间为16h. 阻垢剂用量为5.0mg/L时，聚环氧琥珀酸对 SrSO4阻垢率即达到100%，而PAA、 PMA、分别为78%，69%，DTPMP则为 30体
干燥
乙醇水溶液（3:1 ）洗涤
溶解于热水中 白色环氧琥珀酸钠固体 Ca(OH)2 80~90℃聚合2~3h 聚环氧琥珀酸钠
催化剂回收的水相合成法
12mol/LNaOH水溶液 6mol/L的硫酸调节PH为5 调节PH值为8 调节PH5 33.3mol/L马来酸酐溶液 0.01mol钨酸钠 137g的30%的双氧水 去除多余的双氧水 通过强碱型阴离子交换树脂 60℃反应2.5h 用400ml 3mol/L氢氧化钠再生 顺环氧琥珀酸 用水洗涤 溶解于热水中 白色环氧琥珀酸钠固体 80~90℃聚合2~3h Ca(OH)2 聚环氧琥珀酸钠 加入氢氧化钙 聚合 聚环氧琥珀酸
50ml的水洗脱
聚环氧琥珀酸的生物可降解性能
• 水处理剂可用生物降解性能评价方法——CO2生成量法。 • 评价原理：在微生物催在条件下，有机物发生好氧分解产 生CO2、水和有机小分子化合物。用CO2生成量作为生物 降解性的检测方法，可反映有机物的无机化程度，测定有 机物的极限生物降解，并且测定过程中，细胞吸附作用和 硝化作用对其的影响甚微。 • 实验溶液包括无机培养基、作为唯一碳源和能量供应的水 处理剂（有机物）（有机碳浓度约在10~40mg/L）、从 废水处理厂或其他环境中得到的混合接种物。 • 该实验系统在实验容器中连续搅拌，同时通以不含CO2的 空气，连续实验28天。微生物降解所产生的CO2用外置的 吸收瓶吸收，并用适合的分析方法测定其生成量，并与理 论生成量相比，所得的结果用百分率表示。
环保型阻垢剂PESA的合成及表征
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一 环 保 型 阻 垢 剂 Ｐ Ｓ 的合 成 及 表 征 ＥＡ
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刘 炜 马喜 平 张 斌 陈士元 熊俊 杰 李 翠
（ ．西南石油大学化学与化工学 院， １ 四川 成都 ６ ０ ０ ； １５ ０
２ 中国石油化工股份有限公司江汉油 田分公司 ， ． 湖北 潜江 ４ ３ ２ ） ３ １３
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酐 、 氧化钠 、 氧化钙 、 氢 氢 钨酸 钠 、 化钠 、 氯 硫酸 钠 和 氯化钙 、 乙二 胺 四 乙酸 二 钠 以及 钙 羧 酸指 示 剂 ， 均 为分析 纯 。 主要仪 器 ：Ｂ ０一Ｄ型 强 力搅 拌 机 ， —Ｓ １ Ｊ９ ＨＨ １ 型 电热 恒 温 水 浴 锅 ， Ｚ Ｄ Ｆ一６ ５ ０ ０真 空 干 燥 和 分 析
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“ 境友 好 型 阻垢 剂 ” ２ 环 是 １世 纪 水 处 理 剂 的
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到最 终 产物 Ｐ Ｓ Ｅ Ａ。
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９ Ｏ年代 美 国 Ｂ ｔ实 验 室首先 开发 出来 的一 种无 磷 ｅ ｚ 无 氮 的“ 色 ” 处 理 剂 … ， 绿 水 随后 国 外 对 聚 环 氧 琥
２ｇ 环化 ｐ ， Ｈ值 为 ４ 环化温度 ６ ℃ ， ， ０ 聚合 温度 ９ ｑ 聚合 时间 ２ｈ ＯＣ， 。对在 最佳 工艺条件 下合成 的产 品
环境友好聚环氧琥珀酸的研究进展
环境友好聚环氧琥珀酸的研究进展张丽华;郑成松;张严;王仁章【摘要】聚环氧琥珀酸(PESA)是近年来合成的一种绿色的环境友好螯合剂,目前国内外对PESA的研究主要集中在合成、阻垢、缓蚀及协同性能等方面.对PESA提取重金属能力的研究表明,PESA在偏酸性条件下对Cd、Zn、Pb等具有良好的萃取作用;对PESA自身酸离解常数的研究表明,PESA可作为二元酸来处理,其一、二级酸离解常数分别为4.68和4.92.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2010(030)005【总页数】4页(P5-8)【关键词】聚环氧琥珀酸;环境友好;缓蚀;阻垢【作者】张丽华;郑成松;张严;王仁章【作者单位】三明学院化学与生物工程系,福建三明,365004;三明市环保局,福建三明,365000;三明学院化学与生物工程系,福建三明,365004;三明学院化学与生物工程系,福建三明,365004【正文语种】中文【中图分类】TQ085+.412绿色化学是目前国际上的热点学科，1995年3月6日美国总统克林顿宣布设立“总统绿色化学挑战杯奖”，首次提出了“绿色化学”的概念。
绿色化学是通过对化学产品和过程的设计来减少或消除有害物质的使用和产生〔1〕。
绿色化学已经引起各政府、工业部门、各研究领域和开发商的重视。
聚环氧琥珀酸（PESA）的合成成功顺应了绿色化学发展的要求，是目前国内外公认的一种绿色水处理剂。
PESA是一种水溶性好的绿色聚合物，具有螯合多价金属阳离子的性能，是一种有效的螯合剂。
PESA对钙、镁、铁等离子的螯合能力强，阻垢性能优异，并具有较强的缓蚀作用，可解决高碱高固水质的阻垢问题，可用作锅炉水处理、冷却水处理、海水淡化、膜分离等的阻垢剂、分散剂、缓蚀剂。
在洗涤剂、清洗剂、去污剂中作为金属离子的螯合剂，可代替聚磷酸盐和含氮化合物，用作洗涤剂中的非磷络合剂，能帮助提高洗涤效果，是非磷洗涤剂的一个重要添加剂。
PESA还被用于牙膏的添加剂，防止牙垢的生成；还有资料表明在农业上聚环氧琥珀酸还可以用于种子的处理〔2〕。
中科院科技成果——绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸关键工艺与装备
中科院科技成果——绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸关键
工艺与装备
项目简介
阻垢剂是一种提高工业循环水利用率、节能降耗、减少水体污染的重要产品。
现阶段，国内外普遍应用的阻垢剂主要是有机磷酸类和聚合物类阻垢剂。
进入20世纪90年代后，随着绿色化学革命的兴起，人类环保意识的提高，环保法规进一步严格，出现了世界范围的禁磷趋势，例如德国己要求磷的排放小于、等于1mg/L，美国和日本等国的磷系阻垢剂也已开始列入限制排放之列，磷系水处理剂面临使用受限而被淘汰的命运。
聚环氧琥珀酸（PESA）生物降解性能好，是国际公认的无磷、非氮的“绿色”环保型多元阻垢缓蚀剂。
PESA对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，阻垢效果优于常用有机膦类阻垢剂，同时PESA具有一定的缓蚀作用。
PESA与膦酸盐复配具有良好的协同增效作用。
应用范围广泛，可用于石化、钢铁、化工、化肥、炼油等行业的循环冷却水系统、油田注水系统，尤其适用于高硬、高碱、高PH的三高水质。
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聚环氧琥珀酸钠PESA
英文名称：Sodium of Polyepoxysuecinic Acid
分子式：HO(C4H2O5M2)nH 相对分子质量：400-1500
结构式：
1、产品性能：
PESA是一种无磷、非氮的“绿色”环保型多元阻垢缓蚀剂。
PESA对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，阻垢效果优于常用有机磷类阻垢剂。
PESA与膦酸盐复配具有良好的协同增效作用。
同时PESA具有一定的缓蚀作用，是一种多元阻垢剂。
PESA生物降解性能好，应用范围广泛，尤其适用于高碱、高硬、高PH值条件下的冷却水系统，可实现高浓缩倍数运行。
PESA与氯的相溶性好，与其它药剂配伍性好。
2、质量指标
项目指标
外观无色至淡琥珀色透明液体
固体含量% ≥40.0
密度（20℃）g/cm3≥ 1.28
pH(1%水溶液) 9.0-12.0
3、适用范围
1、PESA适用于油田注水、原油脱水、锅炉水处理等领域。
2、PESA适用于钢铁、石化、电力、医药等行业的循环冷却水系统。
3、PESA特别适用于高碱度、高硬度、高PH值、高浓缩倍数系统的锅炉水处理、循环冷却水处理、海水淡化、膜分离等领域。
4、PESA适用于洗涤剂行业。
4、包装与储存：
PESA用塑料桶包装，每桶25kg或250kg或根据用户需要确定。
PESA贮存室内阴凉处，贮存期十个月。
5、安全防护：
PESA为碱性，应避免与眼睛、皮肤或衣服接触，一旦溅到身上，应立即用大量清水冲洗。
Sodium of Polyepoxysuecinic Acid(PESA)
Molecular Formula: HO(C4H2O5M2)nH Molecular weight: 400-1500
Structure:
1,Properties:PESA is a multivariate scale and corrosion inhibitor with non-phosphor and non-nitrogen, it has good scale inhibition and dispersion for calcium carbonate, calcium sulfate, calcium fluoride and silica scale, with effects better than that of ordinary organophosphines. When built with organophosphates, the synergism effects are obvious. PESA has good biodegradation properties, it can be widely used in circulating cool water system in situation of high alkaline, high hardness and high pH value. PESA can be operated under high concentration index. PESA has good synergism with chlorine and other Water Treatment Chemicals.
2,Specification:
items index
Appearance Colorless or amble transparent liquid Solid content % ≥40.0
Density (20o C)g/cm3≥ 1.28
pH(1% water solution) 9.0 - 12.0
3,Application range:PESA can be used in system of oilfield refill water, crude oil dehydration and boiler;PESA can be used in circulating cool water system of steel, petrochemical, power plant, medicine. PESA can be used in boiler water, circulating cool water, desalination plant, and membrane separation in situation of high alkaline, high hardness, high pH value and high concentration index. PESA can be used in detergent fields.
4,Package and Storage:Normally In25 or 250kg net Plastic Drum, or packed as customers' request. Storage for ten months in room shady and dry place.
5,Safety Protection:Alkaline, Avoid contact with eye and skin, once contacted, flush with water.。