1水处理缓蚀剂的发展与绿色化
供水系统的设备广泛地采用碳钢来制造，一般工业水对碳钢具有强烈的腐蚀性。使用缓蚀剂是既经济又实用的防护措施，对节水、节能降耗、保证工业生产装置安全稳定运行、发挥了十分重要的作用，冷却水用缓蚀剂发展经历了如下几个阶段：铬酸盐系列、亚硝酸盐系列配方、(聚)磷酸盐配方，以及钼酸盐、硅酸盐、钨酸盐、锌盐，膦系全有机配方、膦羧(磺)酸全有机等系列配方。为了降低缓蚀剂在使用过程中对环境和人类造成的危害，人们开始有意识地从源头控制磷污染物的产生，从而推动了低磷、无磷配方的迅速发展，低磷、无磷的绿色水处理剂已成为国内外水处理剂研制方面的热点课题[2-5]无磷、生物可降解绿色缓蚀阻垢剂聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸的开发，表明绿色缓蚀阻垢剂已成为水处理药剂发展的方向。
同济大学的张冰如、李风亭自2001年以来，利用上海市教委曙光计划开展了聚天冬氨酸合成与应用的研究，取得了成果，并於2004年获得了上海市科技进步二等奖。研究表明，聚天冬氨酸对CaCO3、CaSO42H2O、BaSO4、SrSO4垢有极其优良的阻垢性能，是一种多功能的阻垢剂，并具有一定的缓蚀性能，可与多种药剂复配组成绿色配方(无磷或低磷)，应用前景广阔。
2实验方法
2.1实验药剂
2.2缓蚀性能测定
参照《中华人民共和国化工行业标准水处理剂缓蚀性能的测定-旋转挂片法》HG/T2159-91，在动态腐蚀测试仪上进行缓蚀性能实验，温度45℃，转速75r/min，碳钢试片：A3碳钢50mm×25mm×2mm。实验用水：上海市自来水，水质分析见表2。
2.3极化曲线测试
采用恒电位法测定极化曲线。实验仪器主要有PS-168C型电化学测量系统、盐桥、碳钢工作电极、饱和甘汞电极和铂电极。
3结果与讨论
3.l聚天冬氨酸PASP对碳钢的缓蚀作用
这些实验数据说明PASP具有明显的缓蚀作用。
3.2PASP与HEDP、Zn2+组成的二元体系对碳钢的缓蚀协同作用
为了研究PASP、HEDP、Zn2+两两相互间的缓蚀协同效应，测试了不同用量的PASP与HEDP、PASP与Zn2+、HEDP与Zn2+分别组成的二元体系对碳钢的缓蚀性能，如图2、3、4所示。此二元体系中药剂的总浓度为24mg/L，从图中可以看出：
(1)在PASP、HEDP、Zn2+之间任意两种组分组成的二元体系中，其二元体系的组成与腐蚀率的关系曲线都呈凹形，说明PASP与HEDP、PASP与Zn2+、HEDP与Zn2+对碳钢的缓蚀都或多或少地存在着协同效应。
(2)PASP在单独使用时，其浓度为24mg/L的缓蚀率几乎为零，而与HEDP或Zn2+联合使用后，缓蚀率有不同程度的增加。从图2中看出PASP与HEDP的二元体系中，当PASP与HEDP的配比为1：5(4mg/L的PASP和20mg/L的HEDP)时，缓蚀效果最好，对碳钢的腐蚀速率为0.0670mm/a，缓蚀率为94.60%，说明PASP与HEDP有一定的缓蚀协同效应。而PASP与Zn2+组成的二元体系中，当20mg/L的PASP和4mg/L的Zn2+配合时，其缓蚀效果最好，对碳钢的腐蚀速率为0.0105mm/a，缓蚀率为99.15%，说明PASP与Zn2+有很好的缓蚀协同效应。
(3)单独的HEDP对碳钢的缓蚀性能很好，但由于含磷，应尽量减少其用量。单独的Zn2+缓蚀效果较差，如24mg/L的Zn2+对碳钢的腐蚀速率为1.1425mm/a，缓蚀率仅为5.93%。与PASP配合使用后，其缓蚀效果有明显提高，显示出缓蚀协同效应。
3.3PASP、HEDP、Zn2+组成的三元体系对碳钢的缓蚀协同作用
从3.2中我们知道PASP、HEDP、Zn2+这三种成分中两者之间均存在协同效应，因此当它们构成三元体系时，理论上应该有更好的缓蚀协同效应。由于锌对水生生物有毒性，排放标准为小于5mg/L，所以在循环冷却水中投加过多将会受到排放标准的限制，必须采用低锌配方。因此在PASP、EDP、Zn2+组成的三元体系中，我们把锌的浓度控制在2mg/L，组成的三元体系对碳钢的缓蚀协同效应的实验，结果如表3所示，药剂的总浓度仍为24mg/L。
从表3可以看出：
(1)在总药剂浓度不变、Zn2+的浓度在2mg/L的情况下，PASP、HEDP、Zn2+组成的三元体系，具有更好的缓蚀协同效应。
(2)在PASP、HEDP、Zn2+组成的三元体系中，PASP与HEDP的配比在相当宽的范围内，其腐蚀率<0.05mm/a，达到比较好的缓蚀水平。说明该PASP、HEDP、Zn2+三元体系具有更显著的缓蚀协同效应。
3.3极化曲线分析
图5是24mg/L聚天冬氨酸及其复配物在自来水中的极化曲线图，可看出，加入聚天冬氨酸后自腐蚀电位向正移，且阳极极化曲线的斜率增大，故属于阳极型缓蚀剂；与HEDP和锌离子复配后，自腐蚀电位基本与单独使用PASP的电位重合，且较空白试样正移，因此该复合缓蚀剂属阳极型缓蚀剂，该极化曲线的阴极极化有所加强，因此缓蚀率增大。
4结论
(1)PASP、分别与HEDP和Zn2+组成的二元体系，对碳钢具有缓蚀协同效应。
(2)PASP、HEDP、Zn2+两两之间，对碳钢均有缓蚀协同效应，它们组成的三元体系在更宽的范围内，具有更显著的缓蚀协同效应，在本实验条件下其腐蚀率<0.05mm/a，达到比较好的缓蚀水平。
(3)PASP、HEDP、Zn2+的三元体系具有明显的缓蚀协同效应，如果能加强这种缓蚀协同效应，就可使由PASP、HEDP、Zn2+为组成的复合药剂的缓蚀效应更好，且使用量减少。
(4)PASP与HEDP复配可组成低磷配方，例如本实验条件下当药剂组成为PASP(18mg/L)、HEDP(4mg/L)、(Zn2+2mg/L)时，磷含量<1.2mg/L，腐蚀率<0.05mm/a，缓蚀性能优良，属于低磷水处理配方。
(5)PASP具有一定的缓蚀效果，与其它药剂复配组成绿色配方(无磷或低磷)具有较好的协同效应，缓蚀性能优良，将有广泛的应用前景。
