Modifications de l'inhibiteur de l'échelle PESA : amélioration de l'inhibition du CaCO3 et du CaSO4

I. Performance comparative du PESA et des inhibiteurs de tartre traditionnels

Les effets inhibiteurs du PESA sur la formation et la croissance des cristaux de CaCO3 ont été comparés à ceux de l'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA), de l'acide polyaspartique (PASP) et de l'acide polyacrylique (PAA). L'ordre des effets inhibiteurs, du plus grand au moins, était PESA> PASP> HPMA> PAA.

La solution contenant du PESA présentait la plus petite taille de particules volumiques moyenne des cristaux de CaCO3 et la concentration de Ca2 + la plus élevée dans la solution finale. L'analyse montre que, comme le PESA peut former quatre liaisons Ca-O avec le Ca2 +, le nombre de liaisons formées est le plus grand et l'interaction est la plus forte, entravant ainsi la croissance des cristaux et obtenant un meilleur effet d'inhibition de l'échelle.

II. Amélioration des performances du PESA grâce à la modification du groupe fonctionnel

(1) Introduire -NH2 pour améliorer la capacité d'adsorption

L'électronégativité du − NH2 est grande, ce qui facilite l'adsorption des cations de tartre, augmentant ainsi la capacité d'adsorption, de dispersion et de chélation des molécules inhibitrices de tartre pour les cations de tartre. − NH2 a été introduit pour synthétiser l'acide thiourée époxysuccinique (CSN-PESA). Le taux d'inhibition de tartre du CSN-PESA pour le CaCO3 a atteint 96,1 %, soit 22,1 % de plus que celui du PESA. La raison en est que le nouveau groupe polaire − NH2 a été introduit dans le CSN-PESA, ce qui a amélioré la capacité d'adsorption et de chélation électrostatiques du Ca2 +, réduit la combinaison de cations et d'anions, détruit la formation de cristaux et a amélioré le taux d'inhibition de tartre.

(2) Introduction de -COOH pour renforcer la chélation et la distorsion du réseau

− COOH a à la fois des effets de chélation et de solubilisation sur la mise à l'échelle des cations et la distorsion du réseau. L'augmentation du nombre de groupes − COOH dans le PESA est bénéfique pour améliorer le taux d'inhibition de l'échelle du PESA. Le PESA a été modifié avec de l'acide itaconique pour obtenir de l'acide itaconique-époxysuccinique (IA-PESA). À 50C et une dose de 6 mg / L d'IA-PESA, le taux d'inhibition de l'échelle de l'IA-PESA pour l'échelle CaCO3 et l'échelle CaSO4 était proche de 100 %.

En explorant le mécanisme d'inhibition de l'échelle de l'IA-PESA, il a été constaté que plus de COOH facilite la transformation des cristaux de CaCO3 de calcite dense en vatérite lâche, provoquant une distorsion du réseau et facilitant l'élimination de l'échelle par l'eau.

(3) Introduction du -CO-NH- pour une biodégradabilité et une adsorption améliorées

Le groupe − CO − NH − peut non seulement améliorer la biodégradabilité de l'inhibiteur de tartre PESA, mais aussi améliorer les capacités d'adsorption et de dispersion, ce qui est bénéfique pour la chélation des cations de tartre. L'acide L-arginine-polyepoxysuccinic (Arg-PESA) a été synthétisé en introduisant - CO - NH - dans la L-arginine. À une dose de 6 mg / L, l'Arg-PESA a atteint une inhibition de tartre de 100 % pour le CaCO3 et de plus de 80 % pour le Ca3 (PO4) 2.

III. Méthodes de copolymérisation avancées et dérivés multicomposants

Plusieurs dérivés de PESA, synthétisés en copolymérisant divers composés organiques et en introduisant divers groupes modifiés, présentent d'excellentes performances d'inhibition d'échelle.

• LC-T- PESA : Préparé par une méthode de copolymérisation ternaire, il a atteint un taux d'inhibition à l'échelle de 99 % pour le CaCO3 à 10 mg / L. La synergie des groupes − CO − NH −, − SO3H et − COOH transforme l'échelle de la calcite régulière en vatérite irrégulière et duveteuse.
  

• ESA / IA / SMAS : L'acide époxysuccinique-oxalique acid-allylethoxycarboxylate synthétisé a présenté un taux d'inhibition de l'échelle CaSO4 de 99 % à une dose de seulement 4 mg / L, démontrant une efficacité exceptionnelle pour l'échelle sulfate.