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聚天冬氨酸是天冬氨酸的缩合产物,是一种具有生物活性的聚羧酸类高分子物质.在水溶液中聚天冬氨酸是高效的阻垢剂和分散剂,同时可延缓金属腐蚀,被认为是环境友好型化学品.作为一种新型水处理剂,近年来聚天冬氨酸备受研究者关注.聚天冬氨酸合成包括两个过程,首先是合成聚琥珀酰亚胺,然后聚琥珀酰亚胺在碱性条件下水解生成聚天冬氨酸.目前聚琥珀酰亚胺主要有两种合成方法:一种是L-天冬氨酸固相热缩聚合;另一种是马来酸酐和氨水液相聚合.这些方法均采用传统加热,存在反应温度高,时间长,热能消耗大,生产效率较低,设备复杂,操作过程烦琐等缺点.本文通过对聚酰胺反应机理和微波化学合成技术的分析,首次提出了微波湿法化学合成聚天冬氨酸的方法,确定以马来酸酐和氨水为主要原料的合成体系是生产水处理剂的最佳方法.实验室反应最佳条件为:氨水与马来酸酐的化学计量数为1.2,2450MHz微波输出功率900W,辐射3min,产品收率高达95.86％.同时,通过IR光谱、<'1>H NMR、<'13>C NMR谱和ESI-MS谱对产物结构进行了表征,证明合成产物是聚天冬氨酸.获得产物的相对重均分子量为1410,阻垢效果优良,热稳定性好.研究认为该方法速度快,产品收率高,原料充足,生产成本和能耗低,排污少,是聚天冬氨酸合成方法的重大改进.阻垢性能方面,聚天冬氨酸与聚丙烯酸的性能相当.水质因素影响试验显示,随着pH和温度升高,恒温停留时间的延长,HCO<,3><'->与Ca<'2+>比值增加以及钙离子浓度提高,聚天冬氨酸阻垢率有所下降,其中pH值对聚天冬氨酸的阻垢性能影响最大.缓蚀性能方面,PASP的缓蚀率最高为用量25mg/L时的36.3％,60mg/L以上则会加重腐蚀.分析表明,聚天冬氨酸是一种适用于高钙离子浓度条件的优良阻垢剂,但缓蚀效果不够理想,在应用研究中应考虑复配或共聚等措施提高水处理剂的缓蚀效果.试验基础上,建立了pH<8.32范围内的聚天冬氨酸阻垢效能方程.以某厂严重结垢型循环水为对象,进行了复配试验和动态模拟试验研究.研究结果表明,聚天冬氨酸可以与其它几种药剂表现出较好的协同效应.依据试验结果和聚天冬氨酸阻垢效能方程,确定动态模拟试验配方主成分为:PASP投加量12mg/L,ATMP投加量4mg/L,ClO<,2>投加量4mg/L.动态试验结果表明,保持浓缩倍数N=3,试验管内的平均污垢沉积率由未投药时的101.6mg/cm<'2>·m降至投药的15.1 mg/cm<'2>·m;年污垢热阻由未投药时的3.52×10<'-4>m<'2>·K/W降至投药后的0.70×10<'-4>m<'2>·K/W.浓缩倍数提高后,N=4时,年污垢热阻达到0.87×10<'-4>m<'2>·K/W,N=5时,年污垢热阻达到1.10×10<'-4>m<'2>·K/W,均小于《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-95)对敞开式循环冷却水系统管壁的年污垢热阻的规定值,采用PASP复配药剂的动态阻垢效果优良.复配后缓蚀试验效果和杀菌试验效果也较理想.