聚天冬氨酸 ( PASP )由于其清洁的制造工艺,

而且利用后的聚天冬氨酸酯最终能被微生物或真
菌高效、

稳定地降解为环境无害的物质, 因而被认

为是一种较好的绿色可生物降解水处理药剂和水

处理剂的更新换代产品, 其生产工艺的研究, 曾获
得 1999年美国总统绿色化学挑战奖 .

聚天冬氨酸的合成目前主要有两种工艺技

术: 一是以天冬氨酸为原料的热缩合法; 二是以马
来酸或马来酸酐为原料的合成法. 其结构式一般
有两种构型 (见图 1 ), 分子量一般为 3 000 ~

10 000, 呈浅色粉末状. 在碱性条件下 ( pH = 10~

12) 容易水解得到聚天冬氨酸盐. 研究表明, 聚天

冬氨酸具有优异的阻垢分散性能和良好的缓蚀性
能, 目前国内外已对聚天冬氨酸的合成、结构、阻
垢性能及可生物降解性能等方面做了大量研

究

[ 2~ 17]

, 但对其有关缓蚀性能方面的研究还刚刚

起步. 结合本人的研究工作, 本文综述了近年来聚
天冬氨酸作为水处理缓蚀剂方面的研究进展并提

出了今后的发展方向.

图 1 聚天冬氨酸的两种构型

1 聚天冬氨酸对碳钢的缓蚀作用研

究

谷宁等采用电化学极化曲线和交流阻抗法研

究了聚天冬氨酸溶液中碳钢的吸附缓蚀性能

[ 18]

讨论了 PASP 浓度和温度对缓蚀效果的影响, 结
果表明: PASP 是一种以抑制阳极为主的缓蚀剂.
在实验温度范围内 ( 10~ 30

) PA SP 在 0. 5 m o l/

L 硫酸溶液中对碳钢的缓蚀效率随温度升高而降

低, 并以 10

时的缓蚀效果最好. 在给定温度

下, 缓蚀率均随 PASP 浓度的增加而迅速增加, 但
当 PASP质量浓度达到 2. 5 g /L 时, 缓蚀率的增加
趋于平缓, 10

下, 缓蚀率的最高值可达 80. 33%

( PA SP 6. 0 g /L ) . PA SP 在碳钢表面的吸附基本遵

守 F reundlich吸附等温式, PASP 的加入增大了碳
钢的腐蚀反应表观活化能. 李春梅等对盐酸中

PA SP对碳钢的缓蚀性能测试表明: 1 m ol /L 盐酸

中 PASP 对碳钢的腐蚀效率可达 80. 66%

[ 19]

PA SP与传统缓蚀剂乌洛托品的缓蚀效果相当, 有

望成为酸性环境的绿色缓蚀剂.

朱志良采用 SERS 技术对 PASP 在模拟水中

在碳钢表面的吸附性及碳钢的缓蚀机理进行了研

究

[ 20]

. 结果发现 PA SP 对碳钢的缓蚀效率随着

PA SP的浓度增大而逐渐升高, 浓度在 50 m g /L 以

上时, 缓蚀率增加趋势变缓; 浓度为 100 mg /L 时,
对碳钢的缓蚀率达到 93% . SERS 谱图表明聚天
冬氨酸中的羧基的振动得到增强, 故可以认为对
碳钢的吸附是通过 PASP 中的 COO 基团化学吸
附在铁表面, 具有电荷转移增强机制.

由于采用单一聚天冬氨酸要得到较高的缓蚀

效果, 往往用量很大. 因此, 一些学者设想采用复
配来提高其对碳钢的缓蚀性. 霍宇凝等采用

PA SP与锌盐的复配来提高其对碳钢的缓蚀性

能

[ 21]

. 研究表明, 加入锌盐与 PA SP 能大大提高

碳钢的耐蚀性能, 并减少 PASP 用量. PASP 单独
作用, 投加量为 100 m g /L 时, 缓蚀率为 80% , 而
与 2 m g /L Zn

复配时只需加入 50 m g /L PASP,

就可达到相同的缓蚀率. 当加入 100 mg /L PASP
与 2 m g /L Zn

复配时, 缓蚀率就可达到 90% . 采

用俄歇能谱分析表明, 在碳钢表面形成的膜以

PA SP F e螯合物和 F e

或 F eOOH 为主, 膜厚约

为 4 nm, 且形成的膜吸附作用力大, 吸附热高.

李燕采用失重和极化曲线等方法研究了

PA SP与钨酸盐对自来水中碳钢的协同缓蚀作

用

[ 22]

. 结果发现, 钨酸钠与 PA SP 对自来水中的

碳钢有协同缓蚀作用, 加入锌离子可将复配缓蚀
剂的缓蚀率提高到 97. 68% . 采用极化曲线法研
究发现, 钨酸钠 PASP 和钨酸钠 PASP Zn

复配

缓蚀剂均以抑制阳极反应为主. 碳钢表面的荧光
分析表明, 介质中投加 Zn

会使 PASP 在碳钢表

面的吸附量减少. 碳钢表面膜的红外光谱表明,
聚天冬氨酸中的羧基电离后, 与碳钢表面的金属
离子生成离子键.

徐群杰采用交流阻抗法研究发现, PASP与钨

酸钠复配对 3% NaC l溶液中碳钢的缓蚀作用也有
明显的协同效应, 复配的缓蚀效果比加入单一

PA SP明显增强

[ 23]

上

海

电

力

学

院

学

报

2006年