電導(dǎo)率法評定聚環(huán)氧琥珀酸對碳酸鈣結(jié)垢過程的影響畢業(yè)論文

1、畢 業(yè) 論 文論文題目：電導(dǎo)率法評定聚環(huán)氧琥珀酸對碳酸鈣結(jié)垢過程的影響 電導(dǎo)率法評定聚環(huán)氧琥珀酸對碳酸鈣結(jié)垢過程的影響摘要隨著世界水資源短缺加劇、水污染日益嚴(yán)重和工業(yè)生產(chǎn)裝置運(yùn)行周期延長，對工業(yè)水處理技術(shù)的要求不斷提高，促進(jìn)了水處理藥劑的迅速發(fā)展。新型、高效、多功能的水處理藥劑己經(jīng)成為人們競相開發(fā)的熱點(diǎn)。聚環(huán)氧琥珀酸是上世紀(jì)90年代開發(fā)出來的一種環(huán)保型阻垢劑，它具有優(yōu)良的阻垢性能，且無磷、非氮、可生物降解性好，是現(xiàn)代阻垢劑的更新?lián)Q代產(chǎn)品。它兼有阻垢、緩蝕雙重功能。將PESA投加到工業(yè)循環(huán)水中做為緩蝕阻垢劑使用，對節(jié)約水資源有較好的應(yīng)用前景。本文采用傳統(tǒng)的一步法合成阻垢劑聚環(huán)氧琥珀酸(PESA

2、) 。以馬來酸酐為原料，鎢酸鈉作催化劑，過氧化氫作氧化劑，Ca(OH)2復(fù)配物為引發(fā)劑，得到聚環(huán)氧琥珀酸鹽，經(jīng)酸化甲醇洗滌、干燥得到目標(biāo)產(chǎn)物聚環(huán)氧琥珀酸。電導(dǎo)率法評定PESA 的阻垢性能較好。通過改變?nèi)芤簻囟?、阻垢劑濃度測定溶液的電導(dǎo)率隨時間的變化值, 推斷PESA 影響碳酸鈣結(jié)垢過程的原因: 低溫時晶格畸變起主要作用; 高溫時分散起主要作用, 從動力學(xué)上影響碳酸鈣結(jié)垢過程。溫度發(fā)生變化, PESA 影響碳酸鈣結(jié)垢過程的控制過程發(fā)生改變。關(guān)鍵詞：聚環(huán)氧琥珀酸 電導(dǎo)率法 碳酸鈣 阻垢機(jī)理Determination of Conductivity Polyepoxysuccinic Acid on

3、 Calcium Carbonate Crystallization ProcedureAbstractInview of exeessive exploration of world wide water resource,serious water pollution and extension of industrial apparatus operating period，ehemicals with high effect against seale for cooling water treatment is developed rapidly. New一typed,efficie

4、nt and multiple一functional water treatment chemicals have been the hotpot seientists investigate.Polyepoxysueeinic acid(PESA) is a kind of contamination free scale inhibitor,which was exploited in the 90s,last century.It is wildly used as a new produet of scale inhibitor at present for its excellent

5、 scale inhibition，biodegradability and unique molecular strueture having no hetero一atoms such as nitrogen and phosphorus. It is has double performance of scale and corrosion inhibition.Put PESA into industry circulating water as scale and corrosion inhibitores,which it is better for saving water res

6、ources.In this paper, traditional one-step method was adopted to synthetize PESA . In this condition that malefic anhydride as a raw material,sodium tungstate as catalyst,hydrogen peroxide as oxidant,the compound of calcium hydroxide as initiator,which can obtain polyepoxysuccinic salt,after wasing

7、with acidified methyl alcohol and drying,make target product polyepoxysuccinic acid.It is better to determine scaling inhibitation of PESA through Conductivity law. Speculating the reason in the process of the scaling of calcium carbonate under the influence of PESA through determining variation on

8、conductivity law in solution by changing temperature of solution and concentration of scaling inhibitor: when at low temperature, lattice distortion plays a major role; when at high temperature, scattering plays an important role, and influences process of calcium carbonate scaling from dynamics . W

9、 hen temperature is varying, the controlling process which PESA influences the procedure of calcium carbonate scaling is changing . Key words: Polyepoxysuccinic Acid Synthesis The Conductivity Method Calcium Carbonate The Inhibition Mechanism目 錄1引言.11.1課題研究背景.11.2阻垢劑及其發(fā)展歷程.11.2.1碳酸鈣阻垢劑的分類及簡介.11.2.2阻

10、垢劑的作用機(jī)理31.2.3阻垢性能的評定方法.41.2.4阻垢劑的發(fā)展趨勢.51.3綠色水處理劑.51.3.1傳統(tǒng)水處理劑的缺點(diǎn).51.3.2綠色水處理劑.51.3.2.1聚環(huán)氧琥珀酸的發(fā)現(xiàn).61.3.2.2聚環(huán)氧琥珀酸合成.61.3.2.3聚環(huán)氧琥珀酸應(yīng)用.7 2試驗(yàn)部分.102.1試驗(yàn)試劑102.2試驗(yàn)儀器102.3試驗(yàn)方法.10 2.3.1 聚環(huán)氧琥珀酸的合成及紅外表征.102.3.2 聚環(huán)氧琥珀酸的阻垢性能評定.113 結(jié)果和討論11 3.1 聚環(huán)氧琥珀酸的紅外光譜圖 133.2 溫度對碳酸鈣結(jié)垢的影響.133.2.1 低溫，PESA對碳酸鈣結(jié)垢的影響.143.2.2 高溫, PESA

11、 對碳酸鈣結(jié)垢的影響.143.2.3 不同溫度, PESA 對碳酸鈣結(jié)垢的影響 14 3.2.4 PESA 濃度對碳酸鈣結(jié)垢的影響.15結(jié)論16謝辭17參考文獻(xiàn)18外文資料191引言1.1課題研究背景 在用水量極大的工業(yè)冷卻水系統(tǒng)、熱交換器、反滲透膜表面及油田工業(yè)中，結(jié)垢是困擾系統(tǒng)正常運(yùn)行的一大難題。為節(jié)約水資源和減少排污，工業(yè)冷卻水系統(tǒng)常采取高濃縮倍數(shù)水的循環(huán)使用。隨著水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)的進(jìn)步和節(jié)水要求的不斷提高，循環(huán)水的濃縮倍數(shù)會逐步提高，從而加快了一些難溶鹽的沉淀趨勢使得結(jié)垢問題更加嚴(yán)重。而結(jié)垢又會降低傳熱效率，阻塞水流，發(fā)生垢下腐蝕等后果，這些都將影響冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。添加阻垢劑已經(jīng)成為

12、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中控制結(jié)垢的主要手段。阻垢劑的開發(fā)與合理利用是循環(huán)水處理的關(guān)鍵問題，能否準(zhǔn)確、快速地評定阻垢劑的性能就顯得非常重要。1.2 阻垢劑及其發(fā)展歷程 水資源貧乏一直是我國面臨的一大難題 ,特別是近年來,隨著世界性水資源危機(jī)的不斷加劇和我國工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展 ,工業(yè)用水量急劇增大,合理用水及水的循環(huán)使用已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的重要課題。水的循環(huán)使用使水質(zhì)逐漸惡化,加劇了設(shè)備的結(jié)垢,影響熱傳導(dǎo),甚至有可能引起爆炸事故,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失 ,而這些垢中以碳酸鈣垢最為普遍。解決這些問題的有效方法是向循環(huán)水中投加阻垢劑,防止碳酸鈣垢的生成。1.2.1 碳酸鈣阻垢劑的分類我國碳酸鈣垢阻垢劑產(chǎn)品經(jīng)過一段時

13、間的發(fā)展 ,已經(jīng)取得了明顯進(jìn)步。目前市場上的阻垢劑主要有天然聚合物阻垢劑、含磷（膦）共聚物阻垢劑、磺酸類共聚物阻垢劑、綠色聚合物阻垢劑等。在此簡要介紹這些阻垢劑的合成條件及阻垢性能。（1）天然聚合物阻垢劑 天然聚合物阻垢劑主要包括木質(zhì)素、單寧、淀粉、甲殼素、腐植酸等及其衍生物。這類聚合物的特點(diǎn)是分子中含有許多酚經(jīng)基,因而對鈣離子等鹽垢晶體生長有一定的抑制作用。由于天然聚合物不穩(wěn)定,易分解,投入量大,雜質(zhì)含量高,阻垢和分散效果不及合成聚合物,現(xiàn)在已經(jīng)很少使用。但是天然聚合物來源廣、廉價、可生物降解,并可以通過改性等方法制備經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效的聚合物阻垢劑。（2）含磷（膦）共聚物阻垢劑含磷共聚物是近

14、年來由無機(jī)單體次磷酸與其他有機(jī)單體如丙烯酸（AA）、馬來酸(MA)、含磺酸基單體等共聚而成,一類為聚磷基羧酸另一類為磷酞基羧酸 ,其特點(diǎn)是將羧基與磷酸基結(jié)合于同一分子中,由于其分子上同時有PO和一COOH ,因而兼有有機(jī)磷酸和聚羧酸的阻垢與緩蝕特點(diǎn),尤其對碳酸鈣垢有效,其復(fù)合配方對硫酸鈣垢、磷酸鈣垢以及分散粘泥和氧化鐵也有協(xié)同效果和去活化作用。（3）綠色阻垢劑 1 聚丙烯酸型 聚丙烯酸型阻劑主要包括聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMMA)及其鈉鹽。聚丙烯酸中的羧酸基對、等陽離子有鰲合作用,使其具有阻垢性能。聚丙烯酸電解質(zhì)還能對泥土、腐蝕產(chǎn)物等無定形物具有分散作用,是一種分散劑,單獨(dú)使用時濃

15、度一般在25mg/L。聚丙烯酸型阻垢劑毒性較小,價格便宜,具有溶限效應(yīng),阻垢效果較好,用藥量低（1mg/L的聚丙烯酸能鰲合45mg/L的）,幾乎沒有排放污染問題。但由于易形成聚丙烯酸鈣,其在含有高濃度時單獨(dú)使用效果較差 ,并且?guī)缀鯖]有阻垢的能力,所以它常與緩蝕劑復(fù)配成復(fù)合水質(zhì)穩(wěn)定劑使用。 2 聚天冬氨酸型 聚天冬氨酸（PASP）最早由美國Donlar公司于20世紀(jì)90年代初開發(fā)成功 ,其分子中不含磷，可生物降解，對碳酸鈣垢具有優(yōu)異的阻垢分散性能，相對分子質(zhì)量為3000一4000 ,與PAA（聚丙烯酸）相比,在相對分子質(zhì)量相近時聚天冬氨酸型 垢劑阻垢活性比PAA高,特別是在濃度很高時仍具有較好的

16、阻垢效果。當(dāng)聚天冬氨酸濃度為0.2mg/L時,阻垢率可 以達(dá)到88%,阻垢率達(dá)到100%時的藥劑濃度也僅為2.0mg/L。從環(huán)境相容性角度考慮,PASP的可生物降解性使其成為特別有價值的水處理劑。利用后可高效、穩(wěn)定地被微生物、真菌降解為對環(huán)境無害的物質(zhì) ,作為阻垢劑特別適用于抑制冷卻水、鍋爐水及反滲透膜處理中的碳酸鈣和磷酸鈣水垢 ,因而在海水淡化、純水制備、工業(yè)冷卻水防垢等方面均具有良好的應(yīng)用前景。 3丙烯酸類共聚物 美國Chemed公司提出以丙烯酸與苯乙烯磺酸的水溶性共聚物作為水系統(tǒng)阻垢劑。共聚物由丙烯酸鈉與苯乙烯磺酸鈉共聚而成,其平均相對分子質(zhì)量為4000,兩組分質(zhì)量比為1:3 。該共聚物

17、對于垢、垢及硅垢有較好作用 ,并可與水處理系統(tǒng)中的其他藥劑匹配使用。該藥劑適用于冷卻水系統(tǒng),共聚物濃度為20mg/L左右。4馬來酸酐類共聚物 20世紀(jì)70 年代首次由美國Chemed公司提出以馬來酸或馬來酸酐與苯乙烯磺酸合成共聚物,并利用該共聚物與水溶性有機(jī)磷酸鹽復(fù)配產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)改善鍋爐的結(jié)垢情況 ,共聚物相對分子質(zhì)量為2000一4000其結(jié)構(gòu)中輕基含量比聚丙烯酸類阻垢劑多,因此具有良好的阻垢和垢的效果,且熱穩(wěn)定性能好。馬來酸酐一丙烯酸共聚物是一種性能優(yōu)良的阻垢分散劑,因其阻垢效果好、耐溫、價廉等特點(diǎn)而備受關(guān)注,廣泛應(yīng)用于循環(huán)冷卻水、油田注水、原油脫水和鍋爐水處理 ,具有良好的抑制水垢生成和

18、剝離老垢作用。 5磺酸類共聚物 磺酸基團(tuán)對鹽不敏感,具有良好的抗溫、抗鹽能力,尤其是抗高價金屬離子的能力 ,故在20世紀(jì)末,國際上出現(xiàn)了研究開發(fā)此類共聚物的熱潮。國外一些著名的水處理藥劑生產(chǎn)公司以含磺酸基團(tuán)單體為基本原料合成了許多性能良好的聚合物阻垢劑。美國Chemical公司、Chemed公司、Betz公司分別采用丙烯酸與苯乙烯磺酸、馬來酸與苯乙烯磺酸、馬來酸配與磺化苯乙烯所合成的共聚物用作工業(yè)冷卻水系統(tǒng)阻垢劑。在單體質(zhì)量比為3:1時所得到的共聚物相對分子質(zhì)量4000。此共聚物對抑制碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、磷酸鈣垢以及硅垢具有很好的效果 ,并可與其他藥劑配合使用 ,共聚物濃度一般在2.5mg/L

19、25mg/L左右。 6 聚環(huán)氧琥珀酸型 聚環(huán)氧琥珀酸（PESA） 是20世紀(jì)90年代初首先由美國Betz實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的無磷無氮具有良好生物降解性能的綠色水處理劑。由于PESA分子中含有羧基和醚基兩種官能團(tuán),比HEDP,HPMA具有更好的阻垢性能,濃度3mg/L即可達(dá)到很好的阻垢效果,即使在較高堿度條件下 ,仍能保持較高的阻垢效率。熊蓉春等以馬來酸酐為原料,使其在堿性條件下水解生成馬來酸鈉,再用過氧化物和釩系催化劑進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng),生成環(huán)氧琥珀酸 ,再用稀土為催化劑聚合制得PESA,產(chǎn)品最佳相對分子質(zhì)量400一800；通過靜態(tài)實(shí)驗(yàn)對的阻垢效果進(jìn)行了評價,結(jié)果表明,對和垢有優(yōu)良的抑制作用,屬于多功能阻

20、垢劑。另外,國外研究發(fā)現(xiàn) ,與無機(jī)磷酸鹽、有機(jī)磷酸鹽和苯丙三氮哇等藥劑有良好的協(xié)同作用 ,復(fù)配后緩蝕能力很強(qiáng)。1.2.2 阻垢劑的作用機(jī)理阻垢劑分子中的部分官能團(tuán)，通過靜電吸附于致垢金屬鹽類正在形成的晶體晶核表面的活性點(diǎn)上，抑制晶體增長，從而使形成的許多晶體保持在微晶狀態(tài)，增加了致垢金屬鹽類在水中的溶解度，同時由于阻垢劑分子在晶體表面上的吸附，使晶體畸形的增長，而產(chǎn)生畸變，畸變后的晶體與金屬表面的附著力減弱，因此不易沉積于金屬表面。由于吸附于晶體表面上的官能團(tuán)只是阻垢劑分子中的部分官能團(tuán)，未參與吸附的官能團(tuán)就會對晶體呈現(xiàn)離子性，因電荷的排斥力增大而使晶體處于分散狀態(tài)。因此阻垢劑能分散水中的難溶

21、性無機(jī)鹽或干擾難溶無機(jī)鹽在金屬設(shè)備表面的沉積、結(jié)垢，維持金屬設(shè)備有良好的傳熱效果，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。阻垢劑的阻垢機(jī)理歸納起來主要有以下幾種觀點(diǎn)：（1）晶格畸變作用 碳酸鈣微晶成長時按照一定的晶格排列，結(jié)晶致密而堅(jiān)硬。加入阻垢劑后，阻垢劑吸附在晶體上并摻雜在晶格的點(diǎn)陣中，對無機(jī)垢的結(jié)晶形成了干擾，使晶體發(fā)生畸變，或使大晶體內(nèi)部的應(yīng)力增大，從而使晶體易于破裂，阻礙了垢的生長。（2）絡(luò)合增溶作用 絡(luò)合增溶作用是阻垢劑在水中能夠與鈣鎂離子形成穩(wěn)定的可溶性螯合物，將更多的鈣鎂離子穩(wěn)定在水中，從而增大了鈣鎂鹽的溶解度，抑制了垢的沉積。（3）凝聚與分散作用 陰離子型阻垢劑，在水中解離生成的陰離子在與碳酸鈣微

22、晶碰撞時，會發(fā)生物理化學(xué)吸附現(xiàn)象，使微晶粒的表面形成雙電層，使之負(fù)電。因阻垢劑的鏈狀結(jié)構(gòu)可吸附多個相同電荷的微晶，靜電斥力可阻止微晶相互碰撞，從而避免了大晶體的形成。在吸附產(chǎn)物碰到其它阻垢劑分子時，將已吸附的晶體轉(zhuǎn)移過去，出現(xiàn)晶粒均勻分散現(xiàn)象，從而阻礙了晶粒間和晶粒與金屬表面的碰撞，減少了溶液中的晶核數(shù)，將碳酸鈣穩(wěn)定在溶液。（4）再生自解脫膜假說 聚丙烯酸類阻垢劑能在金屬傳熱面上形成一種與無機(jī)晶體顆粒共同沉淀的膜，當(dāng)這種膜增加到一定厚度后，在傳熱面上破裂，并帶一定大小的垢層離開傳熱面。由于這種膜的不斷形成和破裂，使垢層的生長受到抑制。雙電層作用機(jī)理對有機(jī)膦酸鹽類阻垢劑的作用，Gill等人提出了

23、雙電層作用機(jī)理。認(rèn)為阻垢劑的作用是在生長晶核附近的擴(kuò)散邊界層內(nèi)富集，形成雙電層并阻礙垢離子或分子簇在金屬表面凝結(jié)。他們還認(rèn)為，阻垢劑與晶核之間的結(jié)合是不穩(wěn)定的。（5）成垢界面上的阻垢分散劑的吸附作用 研究表明，除惰性金屬外，幾乎所有的金屬在含氧環(huán)境中，表面均存在一層氧化層，在中低溫的中性或堿性水溶液中，碳鋼表面氧化物主要穩(wěn)定存在的形式為羥基氧化鐵。這一薄層氧化物是基體與水溶液之間的中間層，必然會對發(fā)生在界面上的各種行為如緩蝕、阻垢等產(chǎn)生影響。而有機(jī)磷酸鹽及離解后的聚合物可以置換羥基氧化鐵表面的羥基，或在羥基氧化鐵表面（成垢界面）吸附，阻止了成垢離子在該晶種表面上的吸附，是阻垢作用的重要因素。1

24、.2.3 阻垢性能的評定方法目前國內(nèi)評定阻垢劑性能常用的方法是靜態(tài)阻垢法、動態(tài)模擬法、鼓泡法、電導(dǎo)率法。（1）靜態(tài)阻垢法 靜態(tài)阻垢法是目前廣泛使用的方法，其原理為：配制一定體積、濃度的含、硬水，加入等當(dāng)量的或溶液。在一定溫度和pH條件下，經(jīng)過一定時間，使碳酸鈣或硫酸鈣沉淀完全。然后，用己知濃度的EDTA溶液測定水中的剩余硬度，得到用作比較的空白試驗(yàn)值。在同樣組成的溶液中，加入一定量的阻垢劑，測定其剩余硬度值。所得數(shù)值與空白值相比即為阻垢率。水中剩余硬度值越大，則阻垢效果越好。這種方法設(shè)備簡單，可同時進(jìn)行大批量篩選。但重現(xiàn)性較差，而且無法了解阻垢劑對溶液中析晶全過程的影響，無法考慮流速、腐蝕、表

25、面狀態(tài)等對結(jié)垢的影響，只能用于對阻垢劑的初步篩選。（2）動態(tài)模擬法 用監(jiān)測污垢的動態(tài)評價阻垢劑性能對于阻垢劑篩選有指導(dǎo)作用。動態(tài)法是在模擬換熱器運(yùn)行工況條件下操作并對操作參數(shù)進(jìn)行精確控制，通過檢測垢厚、傳熱溫差及污垢熱阻等因素，得出阻垢劑對傳熱面的抑制效果。這種方法可靠性高，但操作相對復(fù)雜。（3）鼓泡法 循環(huán)冷卻水的結(jié)垢，通常是由于水中的碳酸氫鈣受熱和在曝氣下分解，生成難溶的碳酸鈣垢而形成的，其反應(yīng)式： 鼓泡法以含有的水樣和阻垢劑制備成試液。當(dāng)溫度升高時，向溶液中鼓入一定量的空氣，以帶走反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳，使反應(yīng)的平衡向右移動，促使碳酸氫鈣加速分解為碳酸鈣，試液迅速達(dá)到其自然平衡時的pH值，此

26、時試液中的鈣離子濃度很快能達(dá)到穩(wěn)定濃度。鼓泡法以測水樣中鈣離子的穩(wěn)定濃度作為評定阻垢劑阻垢性能的指標(biāo)。添加阻垢劑后，溶液中鈣離子的穩(wěn)定濃度增大。保留在水中不析出的鈣離子濃度越大，該阻垢劑的阻垢性能越好。這種方法也只適用于阻垢劑的初選，不適用于評價低劑量阻垢劑的阻垢性能。（4）電導(dǎo)率法 電導(dǎo)率是測定水中溶解鹽類多少的一種指標(biāo)。測定溶液中的電導(dǎo)率是間接地表示溶液中溶解鹽類的最簡便的方法。當(dāng)溶液中有碳酸鈣沉淀析出時，溶液中離子減少，導(dǎo)電能力減弱，溶液的電導(dǎo)率值下降，而電導(dǎo)率下降速度的變化可以反映出結(jié)晶情況的不同。該法具有測定時間短、準(zhǔn)確性高、操作簡便、重現(xiàn)性好、不需要中止反應(yīng)、可隨時記錄等特點(diǎn)，是一

27、種很有實(shí)用價值的阻垢劑性能評定方法。1.2.4 阻垢劑的發(fā)展趨勢近年來，國內(nèi)外最為活躍的兩個阻垢劑研究領(lǐng)域是有機(jī)膦酸和高聚物。含磷阻垢劑雖有著優(yōu)良的阻垢性能，但容易形成磷酸鈣垢、鋅垢或有機(jī)膦酸鈣垢，它的排放又可使水體富營養(yǎng)化，對水體造成污染。因此急需開發(fā)低磷或無磷的新型綠色阻垢劑。當(dāng)前各大水處理公司競相開發(fā)的大多是以丙烯酸、馬來酸或丙烯酸馬來酸為基體的共聚物，其中以丙烯酸為基體的占大部分。原因是丙烯酸價格比較便宜，容易得到，也易與其它單體共聚。這些阻垢劑雖具有活性高、毒性小的特點(diǎn)，但還不具有生物可降解性能，可能對環(huán)境造成二次污染。因此高效、無毒、無磷、可生物降解是未來阻垢劑的發(fā)展方向。1.3

28、綠色水處理劑1.3.1 傳統(tǒng)水處理劑的缺點(diǎn)在水處理技術(shù)中傳統(tǒng)的磷系水處理劑造成水體中氮、磷含量高，引起水體富營養(yǎng)化，造成菌藻大量繁殖;應(yīng)用廣泛的聚羧酸類阻垢分散劑如聚丙烯酸等聚合物雖然曾經(jīng)使水處理技術(shù)取得了很大進(jìn)展，由于無磷，曾被認(rèn)為是無毒、污染很小、環(huán)境可接受的水處理藥劑。但這些毒性較低或無毒的水處理藥劑，無法生物降解或只能少量被生物降解，若在水體中長期富集，也將污染環(huán)境。因此低磷、無磷且可生物降解性能好的阻垢劑已成為近年來國內(nèi)外水處理劑研制方面的熱點(diǎn)課題。這類水處理劑無毒，兼有緩蝕阻垢性能及良好的水溶性并且利用后可被微生物、真菌降解為對環(huán)境無害的終產(chǎn)物，被認(rèn)為是一種環(huán)境友好型的綠色水處理劑

29、。1.3.2 綠色水處理劑人們在綠色化學(xué)概念的基礎(chǔ)上提出了“綠色水處理劑”的概念，所謂綠色水處理劑是指其制造過程是清潔的，在使用過程中對人體健康和環(huán)境沒有危害，可以生物降解為對環(huán)境無害的水處理劑。1.3.2.1 聚環(huán)氧琥珀酸的發(fā)現(xiàn)綠色化學(xué)的概念重新塑造了水處理技術(shù)的發(fā)展方向。傳統(tǒng)的、常規(guī)的水處理技術(shù)不斷的被重新認(rèn)識和評價。早在60年代，人們就認(rèn)識到世界江河、湖泊、海洋營養(yǎng)源的逐年增高會影響這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，破壞這些地區(qū)的生態(tài)平衡。磷、氮是主要的水體營養(yǎng)源，因而磷系水處理配方的使用受到了一定的爭議。為解決這一問題，國外投入了大量的人力、物力和財(cái)力來研究開發(fā)無磷、非氮結(jié)構(gòu)的水處理配方。聚環(huán)氧琥珀

30、酸是20世紀(jì)90年代初美國Betz實(shí)驗(yàn)室首先開發(fā)出來的一種無磷無氮的“綠色”水處理劑，它是在聚馬來酸類阻垢劑的分子中插入氧原子，使其既具有良好的阻垢性能，對鈣、鎂、鐵等離子的鰲合力強(qiáng)，又無磷、無氮、且易生物降解，適用于高堿高固水系，可用于鍋爐水處理、冷卻水處理、污水處理、海水淡化、膜分離等。它的阻垢性能和緩蝕性能都明顯優(yōu)于聚丙烯酸鈉、聚馬來酸和酒石酸等。由于其制造工藝清潔，利用后的PESA能被微生物或真菌高效、穩(wěn)定地降解為環(huán)境無害的最終產(chǎn)物，因此，被認(rèn)為是一種“環(huán)境友好”的綠色化學(xué)。此后，日本及其他發(fā)達(dá)國家都相繼對聚環(huán)氧琥珀酸及其衍生物進(jìn)行了研究。聚環(huán)氧琥珀酸成為國際水處理劑研究的熱點(diǎn)。遺憾的

31、是，國內(nèi)對其研究還很少，和美國、日本等發(fā)達(dá)國家在這一領(lǐng)域還存在很大的差距，但是令人慶幸的是，國外的研究大部分還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。因此，在我國，研制這種無磷、非氮并可生物降解的綠色水處理劑聚環(huán)氧琥珀酸，將會填補(bǔ)我國在這一領(lǐng)域的空白，有著極大的經(jīng)濟(jì)意義。在我國，熊蓉春教授及其學(xué)生首先開發(fā)了聚環(huán)氧琥珀酸。同濟(jì)大學(xué)的張冰如、李鳳亭，南京理工大學(xué)的夏明珠、雷武、呂志芳等人也對聚環(huán)氧琥珀酸做了一些研究。1.3.2.2 聚環(huán)氧琥珀酸合成：（1）一步法合成聚環(huán)氧琥珀酸 聚環(huán)氧琥珀酸作為一種新型的水處理劑最先是由美國Prector&Gamble Company公司和Betz公司分別于上世紀(jì)年80代末和90年代初

32、所研究的。美國Prector&Gamble Company公司以馬來酸酐為原料直接合成聚環(huán)氧琥珀酸方法簡單方便，但在此法中，引發(fā)劑Ca(OH)2用量較大，致使產(chǎn)物中含量較高，影響阻垢效果。20世紀(jì)90年代末，熊蓉春教授改用釩系催化劑進(jìn)行馬來酸酐的環(huán)氧化反應(yīng)，然后以稀土催化劑催化使之聚合，得聚環(huán)氧琥珀酸。 （2）多步法合成聚環(huán)氧琥珀酸 1973年H.P.Tillmon發(fā)明了三步合成PESA的方法。即首先合成環(huán)氧琥珀酸，再以環(huán)氧琥珀酸為原料與三乙基原甲酸酯反應(yīng)生成環(huán)氧琥珀酸二乙酯，環(huán)氧琥珀酸二乙酯在甲苯存在下，以BF3為催化劑聚合生成聚環(huán)氧琥珀酸。20世紀(jì)80年代末美國專利US 4，846，650

33、利用兩步法合成了PESA，即：在水溶液中先行合成環(huán)氧琥珀酸鹽,再用丙酮使其沉淀干燥后得到固體產(chǎn)物，配成一定濃度的溶液，在一定溫度下，用Ca(OH)2引發(fā)聚合得到聚環(huán)氧琥珀酸鹽。1.3.2.3 聚環(huán)氧琥珀酸的應(yīng)用聚環(huán)氧琥珀酸作為一種綠色水處理劑，在高硬度、高堿度和高PH條件下不會像傳統(tǒng)的阻垢劑那樣因形成阻垢劑一鈣化合物而失效。在惡劣的水質(zhì)中仍能控制垢和污泥的形成。聚環(huán)氧城琥珀作為阻垢劑可減少由于調(diào)節(jié)pH值而加入酸的量，可用于磷酸鹽受限制使用的系統(tǒng)。聚環(huán)氧琥珀酸同許多現(xiàn)有的緩蝕劑配合使用，效果更佳。因此被廣泛的應(yīng)用的到工業(yè)水處理的各個領(lǐng)域。(l)聚環(huán)氧琥珀酸在造紙工業(yè)中的應(yīng)用 在牛皮紙蒸煮器綠色液

34、體管道和漂白工廠的分離釜中，碳酸鈣是一種常見的垢。垢的形成會妨礙流體的流動和降低熱交換器的效率。而且，通過形成不同的氧濃差電池，垢會引起嚴(yán)重的局部腐蝕而造成金屬表面穿孔。金屬表面的大量腐蝕將會導(dǎo)致加工設(shè)備過早的損壞，縮短設(shè)備的更換周期或維修周期。因此，防止管道和造紙?jiān)O(shè)備的腐蝕和結(jié)垢對于這些系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)又有效地運(yùn)行是十分重要的。美國專利5147555和日本專利4166298中，采用了聚環(huán)氧琥珀酸或者其鹽來防止水系統(tǒng)中金屬的腐蝕和結(jié)垢。美國專利5344590中，采用了加入特定分子量的一種或者多重聚酒石酸化合物(已經(jīng)知道就是聚環(huán)氧琥珀酸)，來防止腐蝕的發(fā)生。美國專利5256332中，通過向水溶液中加入有

35、效劑量的正磷酸鹽、聚環(huán)氧琥珀酸、溶于水的一氮二烯五元化合物和丙烯酸/烯丙基磺酸醚單體的共聚物來有效的緩蝕阻垢。(2)聚環(huán)氧琥珀酸在噴淋冷卻水系統(tǒng)中的應(yīng)用 在鋼的鑄造過程中，熔融的鋼鐵在模子中成形。為了防止鋼的粘附，模子上通常涂覆了一層氟化物粉末。盡管這些氟化物粉末可溶于噴淋的冷卻水中形成溶液，但溶液會不斷飛濺到噴嘴圍欄的內(nèi)壁和噴嘴的外表面，并很快沉積在噴嘴和管道的內(nèi)側(cè)和外圍，而且在噴射水流動慢和熱輻射強(qiáng)的區(qū)域尤甚。這將減緩水的流動性、破壞噴射狀態(tài)的穩(wěn)定性、增加破裂的可能性和延長故障的停工期。美國專利5705077中，通過加入聚環(huán)氧玻拍酸防止氟化垢的生成。而且加入到水中的聚環(huán)氧琥珀酸的用量低于化

36、學(xué)計(jì)量用量時，就可以有效地處理有高朗格繆爾飽和指數(shù)(Lsl)的水質(zhì)，是一種不含磷酸和磷酸鹽的低劑量阻垢方法。(3)聚環(huán)氧琥珀酸在濃縮鹽和蒸發(fā)系統(tǒng)中的應(yīng)用 使用鹽水蒸發(fā)器可以處理污水和依靠注入漿狀鹽水可以控制循環(huán)水的結(jié)垢。傳統(tǒng)的水垢抑制劑如聚磷酸鹽和聚丙烯酸鹽，需要頻繁的中斷生產(chǎn)來實(shí)施，周期大約是3一6月，使用化學(xué)藥品和蒸汽氣流除去蒸發(fā)器表面的水垢。結(jié)果導(dǎo)致蒸發(fā)器的工作能力降到設(shè)計(jì)能力的60%左右。鹽水濃縮器接受冷卻塔排出物的廢物并將其濃縮成固體，成為可掩埋掉的垃圾。這種方法具有零排放的特點(diǎn)，因此工廠不想或者不能向下水道系統(tǒng)排放污水時常采用這種設(shè)備。美國專利5886011中，在鹽濃縮和蒸發(fā)系統(tǒng)中

37、加入低于化學(xué)計(jì)量用量的聚環(huán)氧琥珀酸，不但有效地控制了礦物垢如碳酸鈣、硫酸鈣和磷酸鈣的生成，而且對于濃縮固化的工業(yè)過程沒有任何影響。是一種不含磷酸和磷酸鹽的低劑量阻垢方法。(4)聚環(huán)氧琥珀酸在地下蓄水系統(tǒng)中的應(yīng)用 在地下蓄水池子中碳?xì)浠衔锏纳a(chǎn)過程中，固體鹽的沉積和設(shè)備表面成垢是生產(chǎn)過程中面臨的嚴(yán)重問題。這些垢是一些微溶的無機(jī)鹽如硫酸鈣、硫酸鋇和碳酸鈣等，通常會出現(xiàn)在碳?xì)浠衔锘謴?fù)操作過程的水中。聚環(huán)氧琥珀酸是一種有效的地下蓄水池流體的阻垢劑。在美國專利5409062中，加入低于化學(xué)計(jì)量用量的聚環(huán)氧琥珀酸可以有效地防止碳酸鈣、草酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇和硫酸銘的沉淀，而且不會形成阻垢劑一鈣沉淀。相

38、對于傳統(tǒng)的阻垢劑如聚丙烯酸，聚環(huán)氧琥珀酸有更高的離子容忍性。1.4 本課題研究內(nèi)容隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境要求的提高，對水處理技術(shù)提出了更高的要求。目前水處理藥劑的研究向綠色化發(fā)展，聚環(huán)氧琥珀酸是目前世界公認(rèn)的綠色水處理劑，它兼具阻垢、緩蝕雙重作用。國外制備聚環(huán)氧琥珀酸通常是采用以環(huán)氧琥珀酸為起始原料的一步合成法，或者采用以馬來酸酐為起始原料的兩步合成法。由于我國市場上沒有環(huán)氧琥珀酸這一化工原料，并且以馬來酸酐為起始原料的兩步合成法有中間物提純的步驟，操作繁瑣，對于實(shí)際生產(chǎn)而言成本較高，所以我們采用以馬來酸酐為原料的一步合成路線。以馬來酸酐為原料使之堿性水解生成馬來酸鈉后，以鎢酸鈉為催化劑，經(jīng)

39、過過氧化氫氧化后得到環(huán)氧琥珀酸鈉，在引發(fā)劑作用下使之聚合為聚環(huán)氧琥珀酸。本題目擬研究聚環(huán)氧琥珀酸（PESA）對碳酸鈣結(jié)垢過程的影響。首先采用以馬來酸酐為原料的一步合成法合成聚環(huán)氧琥珀酸，然后利用DDS- 11A型電導(dǎo)率儀測定在聚環(huán)氧琥珀酸影響下的碳酸鈣結(jié)垢過程中溶液的電導(dǎo)值(也可換算成摩爾電導(dǎo)率)，并作電導(dǎo)值與濃度關(guān)系圖。通過改變試驗(yàn)條件研究不同溫度、不同濃度的聚環(huán)氧琥珀酸對碳酸鈣結(jié)垢過程影響的規(guī)律。2試驗(yàn)2.1 試驗(yàn)試劑表1.試驗(yàn)試劑藥劑名稱化學(xué)純度生產(chǎn)廠家無水氯化鈣分析純天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠無水碳酸鈉分析純天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司馬來酸酐分析純天津市永大化學(xué)試劑有限公司鎢酸鈉分析純天

40、津市永大化學(xué)試劑有限公司雙氧水30%天津市福晨化學(xué)試劑廠氫氧化鈉分析純天津市永大化學(xué)試劑有限公司無水甲醇分析純天津市永大化學(xué)試劑有限公司氫氧化鈣分析純天津市巨星圣源化學(xué)試劑有限公司2.2 試驗(yàn)儀器表2.試驗(yàn)儀器儀器名稱型號生產(chǎn)廠家數(shù)字恒溫水浴鍋HH-2型江蘇省金壇市原華儀器制造有限公司精密定時電動攪拌器JJ-1型常州市華普達(dá)教學(xué)儀器有限公司電導(dǎo)率儀DDS-11A型上海雷磁儀器廠循環(huán)水式真空泵SHZ-D(III) 型鞏義市予華儀器責(zé)任有限公司電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9203型上海一恒科技有限公司電子天平TG328B型上海精密科學(xué)儀器有限公司精密酸度計(jì)PHS-2C型上海精科雷磁有限公司2.3 試

41、驗(yàn)方法2.3.1 聚環(huán)氧琥珀酸的合成及紅外表征由馬來酸酐在氫氧化鈉堿性條件下水解得馬來酸鹽，在鎢酸鈉作為催化劑條件下，用雙氧水進(jìn)行環(huán)氧化，得到環(huán)氧琥珀酸鹽，再以氫氧化鈣復(fù)配物為引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，得到聚環(huán)氧琥珀酸鹽。實(shí)驗(yàn)步驟（1）配制50%氫氧化鈉溶液。（2）將裝有冷凝管、電動攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)（0200）的250ml的四口燒瓶置于恒溫水浴鍋中。（3）在四口燒瓶中加入9.8g順丁烯二酸酐，加約100ml去離子水，并開動攪拌器。（4）緩慢升溫后，開始滴加50%氫氧化鈉溶液12g（控制滴加速度，使滴加在30min內(nèi)完成），并控制溫度不超過55,使馬來酸酐水解為馬來酸鈉。（5）使溫度控制在60

42、左右，加入0.40g催化劑鎢酸鈉。（6）控制過氧化氫的滴加速度，使溫度不超過70，滴加12ml的30%過氧化氫。滴完后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%氫氧化鈉調(diào)pH值約6.2。（7）保持65下反應(yīng)1.5h，使馬來酸鈉活化成環(huán)氧琥珀酸鈉。（8）反應(yīng)后，升高溫度到85，分兩批加入0.35g引發(fā)劑(氫氧化鈣)。恒溫控制反應(yīng)時間，聚合2.5h。（9）待溶液冷卻至室溫, 調(diào)節(jié)pH, 加入無水甲醇析出白色固體, 抽濾, 干燥后得白色粉末狀固體, 即聚環(huán)氧琥珀酸鈉(PESA )。2.3.2 聚環(huán)氧琥珀酸的阻垢性能評定（1）聚環(huán)氧琥珀酸溶液的配制 稱取100mg制備好的聚環(huán)氧琥珀酸加入燒杯，并向其中加入少許蒸餾水，攪拌溶解

43、后，移至100ml容量瓶，加入蒸餾水至刻度線處。（2）氯化鈣溶液的配制 用電子天平稱取氯化鈣1.11g，加入燒杯中，并向其中加入少許蒸餾水，攪拌溶解后，移至100ml容量瓶，加蒸餾水至刻度線處。（3）碳酸鈉溶液的配制 用電子天平稱取氯化鈣1.06g，加入燒杯中，并向其中加入少許蒸餾水，攪拌溶解后，移至100ml容量瓶，加蒸餾水至刻度線處.（4）在不同溫度下, PESA 對碳酸鈣結(jié)垢的影響 在裝有溫度計(jì)、冷凝管、滴液漏斗和磁力攪拌裝置的250mL四口燒瓶內(nèi)加200ml去離子水，將其放入恒溫水浴之中，調(diào)節(jié)恒溫水浴使水溫保持在25,向其中加入0.5mol/L的CaCl2和Na2CO3各5ml，再加入

44、1mg/ml的PESA1ml，恒速攪拌。用電導(dǎo)率儀測量其電導(dǎo)率，每隔30s記錄一次。改變溫度（30、35、40、45、50）重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。測定不同溫度下電導(dǎo)率隨時間的變化值。重復(fù)以上試驗(yàn)，測定不加PESA時不同溫度下電導(dǎo)率隨時間的變化值。（5）PESA 濃度對碳酸鈣結(jié)垢的影響 在裝有溫度計(jì)、冷凝管、滴液漏斗和磁力攪拌裝置的250mL四口燒瓶內(nèi)加200ml去離子水，將其放入恒溫水浴之中，調(diào)節(jié)恒溫水浴使水溫保持在25,向其中加入0.5mol/L的CaCl2和Na2CO3各5ml，恒速攪拌。用電導(dǎo)率儀測量其電導(dǎo)率，每隔30s記錄一次。加入PESA（0.2ml、0.4ml1.6ml），重復(fù)上面試驗(yàn)，測

45、定其電導(dǎo)率隨時間的變化值。3 結(jié)果和討論3.1 聚環(huán)氧琥珀酸的紅外光譜圖3.2 溫度對碳酸鈣結(jié)垢的影響3.2.1低溫，PESA對碳酸鈣結(jié)垢的影響圖1 25時酸鈣結(jié)垢結(jié)垢時間與電導(dǎo)率的關(guān)系由圖可見,低溫時,兩曲線呈下降趨勢,空白實(shí)驗(yàn)曲線下降速度較快。說明碳酸鈣結(jié)垢析出過程為表面反應(yīng)所控制,阻垢劑起著較強(qiáng)的作用。此時PESA 即使有分散和吸附作用,也不是影響碳酸鈣結(jié)垢過程的主要因素。推斷 PESA 起阻垢作用的主要原因應(yīng)該是晶格畸變作用。3.2.2高溫, PESA 對碳酸鈣結(jié)垢的影響 圖2 50碳酸鈣結(jié)垢時間與電導(dǎo)率的關(guān)系 隨著溫度升高,兩曲線下降趨勢先下降后上升,說明碳酸鈣結(jié)垢過程轉(zhuǎn)為由擴(kuò)散反應(yīng)

46、所控制空白曲線始終在下面,表明此過程PESA依然起減緩反應(yīng)速率的作用。 推斷PESA有表面吸附或分散作用。從PESA 是帶負(fù)電的離子性質(zhì)和其影響反應(yīng)速率來看,此過程應(yīng)有較強(qiáng)的分散作用。即加入PESA ,在減緩CaCO3聚集速度的同時將大量的CaCO3微粒穩(wěn)定在溶液中,從而從動力學(xué)上阻止碳酸鈣結(jié)垢過程。3.2.3不同溫度, PESA 對碳酸鈣結(jié)垢的影響 圖3 不同溫度空白結(jié)垢時間與溶液電導(dǎo)率的關(guān)系 圖4 不同溫度加PESA碳酸鈣結(jié)垢時間與溶液電導(dǎo)率的關(guān)系隨著溫度增加,碳酸鈣結(jié)垢過程逐漸由表面反應(yīng)控制過渡為由擴(kuò)散過程所制。無阻垢劑存在時其溫度界限大約為40左右,加阻垢劑 PESA下其溫度界限提高為

47、50左右。溫度變化時,PESA 影響碳酸鈣結(jié)垢過程的控制過程發(fā)生改變。3.2.4 PESA 濃度對碳酸鈣結(jié)垢的影響圖5 不同濃度PESA碳酸鈣結(jié)垢時間與溶液電導(dǎo)率關(guān)系 由圖可見, 25無晶種存在下,試樣中加入1mg/mL 阻垢劑PESA1.0mL時阻垢效果達(dá)到最佳,說明PESA的低劑量效應(yīng)。結(jié)論(1) PESA延長了碳酸鈣的結(jié)垢誘導(dǎo)期,是一種良好的碳酸鈣阻垢劑。(2) PESA影響碳酸鈣結(jié)垢過程的原因：低溫時晶格畸變起主要作用；高溫時分散起作用從動力學(xué)上影響碳酸鈣結(jié)垢過程。溫度發(fā)生變化，PESA影響碳酸鈣結(jié)垢過程的控制過程發(fā)生變化。(3) PESA有低劑量效應(yīng)。謝 辭在宋長友老師的悉心指導(dǎo)和耐

48、心交流下，我和康靜偉比較順利的完成了本次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程讓我體會到完成一個實(shí)驗(yàn)要時時刻刻都需要保持謹(jǐn)慎小心的態(tài)度，對每一個細(xì)節(jié)都要做深刻的思考和討論.在論文即將完成之際,要感謝的人實(shí)在太多了.首先感謝宋老師,他為我們精心選題、安排實(shí)驗(yàn)，大力支持我們開展實(shí)驗(yàn)研究，對我們實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析和改進(jìn)。宋老師還積極幫助我們查找資料，并向我們提供了有利于論文寫作的建議和意見，指導(dǎo)我們論文寫作的方向和框架，并對論文原稿進(jìn)行逐字批閱，指出其中的謬誤之處。其次要感謝和我一組的康靜偉同學(xué)，和其他各組同學(xué)的配合，使得畢業(yè)論文得以完成。我還要感謝學(xué)校在給我們精心準(zhǔn)備藥品和器械設(shè)備下，大大支持我們的實(shí)驗(yàn)操作和給予

49、我們更多時間上和實(shí)驗(yàn)室的方便。 在此向所有評閱我們論文的老師們先道一聲感謝，只有你們的嚴(yán)謹(jǐn)批閱和修改才能使我們的設(shè)計(jì)論文更加準(zhǔn)確和完美。參考文獻(xiàn)1熊蓉春，魏剛等。綠色阻垢劑聚環(huán)氧琥珀酸的合成J.工業(yè)水處理，1999，19（3）：13-11。2呂春菊，董偉等。聚環(huán)氧琥珀酸的緩蝕性研究J。工業(yè)水處理，2001，21（3）：23-253徐菊春，王慧龍等。綠色水處理劑聚環(huán)氧琥珀酸的研究進(jìn)展J。2006，26（9）：1-34張冰如，李風(fēng)亭。聚環(huán)氧琥珀酸的多元阻垢性能J。工業(yè)水處理。2004，27（2）：92-955李繼友。水處理阻垢劑的研究和發(fā)展J。天津化工，2001（2）：22-236王勤娜，施寶昌，

50、王浩。工業(yè)循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑的發(fā)展?fàn)顩rJ。化工進(jìn)展2005，24（5）：26-287白樺萍，趙志仁，雷武，等。聚環(huán)氧琥珀酸的合成劑性能評定J。工業(yè)水處理。2002，22（12）：24-268張小霓，于萍，羅運(yùn)柏。循環(huán)冷卻水用阻垢劑性能的評定方法J。工業(yè)水處理，2003（7）：132-1359陸柱，陳中興，蔡蘭坤，等。水處理技術(shù)M。上海：華東理工大學(xué)出版社，2000.151外文資料Experimental study on scale inhibition performance of a green scale inhibitor polyaspartic acidQUAN ZhenHua,

51、 CHEN YongChang, WANG XiuRong , SHI Cheng, LIU YunJie & MA ChongFang Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation, Ministry of Education and Key Laboratory of Heat Transfer and Energy Conversion, Beijing Education Commission, College of Environmental and Energy Engineering, Beiji

52、ng University of Technology, Beijing 100124, ChinaAbstractStatic and dynamic experiments were carried out to validate scale inhibition performance of a greenscale inhibitor-polyaspartic acid (PASP). From the static experiment, it was shown that below 60, polyaspartic acid is very effective in scale inhibition, with the scale inhibition ratio exceeding 90% with only 3 mg/L PASP for the 600 mg/L hardness solution. For a higher hardness solution of 800 mg/L, the scale inhibition ratio can also