1. 研究目的与意义
工业循环冷却用水在工业用水中占有很大的比重, 通常为工业用水的60% ～ 90%, 如果不加处理, 将对设备和管道产生腐蚀、结垢和微生物粘泥等障碍, 因此人们对循环冷却水的处理倍加重视。冷却水的处理, 是指针对循环水系统的水质、设备材质、工况条件选择水处理剂缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀生剂正确匹配组成水处理配方, 确定适宜的工艺控制条件, 进行循环冷却水的基础处理和正常运行处理。这些水处理剂的研究开发、生产是循环水处理的基础。没有先进、性能优良、价位适中的水处理剂就根本谈不上现代的循环水处理。因此,这些水处理剂的研究和生产一直是水处理界关注的热点。水资源贫乏一直是我国面临的一大难题，尤其是近年来随着国内经济的迅速发展，用水量急剧上升，水资源的污染也日趋严重。工业水处理技术对于节约水资源、减少水污染、延长设备使用寿命等具有重要意义。因此，随着工业水处理及环境保护要求地不断提高，我国的水处理剂的品种不断丰富，性能不断提高。
绝大多数工业用循环冷却水系统是通过蒸发来冷却的。在这个系统中, 溶解在水中的矿物盐, 会逐渐变成过饱和状态, 以致碳酸钙沉积在冷却系统的换热器表面上, 降低传热效率, 增加了泵的动力消耗, 以及需要对系统经常进行清洗。阻垢剂的投加对防止沉淀形成起到非常大的作用。它的不断更新是技术发展、经济以及环保的要求。阻垢剂有效发展的关键是掌握准确、有效的评价方法来研究其总体性能以及其分子结构参数对垢形成基本过程的影响。
垢形成的机理复杂, 同时伴随着许多平行的反应。通向结垢的动力学路径是从溶解在水中的以离子对存在的阴阳离子之间的相互作用开始的。离子对是大分子结合和预成核聚合的支撑, 离子对的浓度随着过饱和溶液的浓度的增加而增加, 并且能够聚合形成更大的颗粒。垢形成有重要作用的几个物理过程是:直接离子合并进入固态晶格;在晶体表面成核;小晶粒聚集;晶粒吸附到换热面。除了这些过程, 发生在沉淀时固态相转移将影响上述已描述过程的动力学。成垢物质和溶液存在着动态的平衡, 阻垢剂能够吸附到成垢物质上去并且能够影响其生长和溶解的动态平衡。
2. 国内外研究现状分析
我国当前对水处理剂也进行了一定的研究，我国水处理药剂是在70年代引进大化肥装置后才引起重视和逐步发展起来的; 此后,自行研制开发了一系列水处理剂。目前,我国水处理剂的品种主要有阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、无机凝聚剂、有机絮凝剂等几大类。
阻垢剂是一类能阻止水中致垢盐类在设备表面沉积的物质。70年代以来,我国在引进和消化吸收基础上开发和应用的水处理阻垢剂主要有两类,一类是有机膦酸盐如hedp(羟基亚乙基二膦酸盐)、edtmp(乙二胺四亚甲基膦盐)atmp(氨基三亚甲基膦酸盐)等。另一类是聚羧酸如paa(聚丙烯酸)、hpma(聚马来酸酐)等水溶性聚合物。在水溶性聚合物或共聚物中,还有一个分支,即含磷聚合物。一般认为，阻垢剂起阻垢作用是因为它对水中金属离子有螯合作用、对微晶有吸附分散作用和晶格畸变作用。经过半个多世纪的发展，阻垢剂的研究开发和应用已取得一定的成果。近年来，阻垢剂的品种丰富多样，在工业水处理及环保要求的推动下，阻垢剂朝着多功能、高效、环保的方向发展。
在整个水处理化学品中，缓蚀剂所占的分额最大，经过半个世纪的研究开发，主要形成了无机缓蚀剂（磷酸盐、锌盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐、铬酸盐
3. 研究的基本内容与计划
课题研究的内容、目的及意义： 随着工业生产的规模化和人口的急剧增加，水资源严重匮乏。由于冷却水用量占工业用水的60-70%，所以合理节约冷却水尤为重要。节约冷却水的主要方法是提高冷却水的循环利用率，加大冷却水的浓缩倍数，但这又会给冷却水系统带来了严重的腐蚀和结垢等问题，同时也对水处理药剂提出了更高的要求，以保证循环冷却水系统在高硬度、高碱度、高氯离子或高浓度有机污染物等条件下的正常运行。本产品在调研国内外水处理剂生产最新动向后，经大量反复实验室和现场试验，采用合成方法对聚天冬氨酸进行改性研究。
一、经费估算（元）：
试验试剂：500
4. 研究创新点
美国受海洋动物代谢的启发而研制成功的一种水溶性生物高分子材料聚天冬胺酸，具有无毒、高效、可生物降解的特点，以及优异的阻垢分散性能和良好的缓蚀性，是一种新型的环境友好型水处理剂，广泛应用于工业、农业、油田等领域。是近年来发展的绿色环保型水处理剂，是目前环境友好型水处理剂研究领域的热点之一，其具有良好的生物相容性、生物体内可降解性且无任何毒副作用。聚天冬氨酸的制造工艺清洁，具有类似于蛋白质的酰胺键结构，可以生物降解为氨基酸小分子，最终可降解成水和二氧化碳，同时产率高，可大规模生产。聚天冬氨酸可以用作分散剂、阻垢剂、缓蚀剂、洗涤助剂等使用，同传统缓蚀阻垢剂相比，聚天冬氨酸的效果好而且具有极高的生物降解性，属于绿色化学品，在国内外已经成为新的研究热点，是公认的绿色阻垢剂和水处理剂的更新换代产品。
改性聚天冬胺酸可用于用作阻垢剂、缓蚀剂、仿生材料、离子复合包载、药物载体。通过各种方法制备的改性聚天冬氨酸保持了聚天冬氨酸的环境友好性和可生物降解性,是一类可生物降解的高分子材料,同时,由于在分子中引入了其它活性基团,可作为水处理剂、仿生材料以及药物载体等使用,拓宽了其应用领域。但是,作为一种新型的可生物降解的高分子材料,要想有更广泛的应用、更具市场竞争力、代替目前使用的不可生物降解材料,还需进一步优化合成条件、改进合成方法、探索新的改性方法,以进一步提高其使用性能,拓展其应用领域。
