本發(fa)明屬于工業循環水(shui)處理，具體涉及一種(zhong)熒光型肽鍵結構水(shui)處理劑、制備(bei)方法及應用。

背景技術：

1、在工業(ye)循(xun)環(huan)(huan)冷卻水(shui)(shui)(shui)系統(tong)中，由于水(shui)(shui)(shui)分不(bu)斷(duan)蒸發(fa)和(he)(he)循(xun)環(huan)(huan)使(shi)用，無(wu)機鹽(yan)和(he)(he)金屬離子(zi)濃度(du)不(bu)斷(duan)增大(da)(da)，這將導致管道內壁腐蝕和(he)(he)大(da)(da)量水(shui)(shui)(shui)垢沉(chen)積(ji)，這種(zhong)不(bu)利(li)影響(xiang)會(hui)對工業(ye)生產造(zao)成巨大(da)(da)的(de)(de)經(jing)濟(ji)損失和(he)(he)災難性(xing)(xing)事故(gu)。因(yin)此加(jia)入水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)劑是(shi)解(jie)決(jue)該問(wen)題最有(you)效的(de)(de)方法之一。然而，傳統(tong)的(de)(de)羧酸(suan)類、磷酸(suan)類水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)劑難以自然降解(jie)，會(hui)對環(huan)(huan)境造(zao)成負面影響(xiang)。目前(qian)，可生物(wu)降解(jie)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)劑的(de)(de)研(yan)發(fa)與應用是(shi)當前(qian)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)領域關(guan)注的(de)(de)熱點和(he)(he)以后的(de)(de)發(fa)展方向之一。聚天冬氨酸(suan)（pasp）是(shi)一種(zhong)公(gong)認的(de)(de)綠色水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)劑，其(qi)(qi)分子(zi)結構中含有(you)肽(tai)鍵，可以通過微生物(wu)降解(jie)成水(shui)(shui)(shui)和(he)(he)二氧化(hua)(hua)碳等物(wu)質，但(dan)其(qi)(qi)螯合與分散能(neng)(neng)(neng)力暫不(bu)及(ji)傳統(tong)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)劑，阻(zu)垢和(he)(he)緩(huan)蝕能(neng)(neng)(neng)力還不(bu)能(neng)(neng)(neng)滿足工業(ye)需(xu)求(qiu)，且其(qi)(qi)本身并不(bu)具有(you)熒光特性(xing)(xing)。當前(qian)眾多研(yan)究者通過化(hua)(hua)學改性(xing)(xing)提(ti)高其(qi)(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)，然而，同時(shi)提(ti)高其(qi)(qi)阻(zu)垢和(he)(he)緩(huan)蝕雙重(zhong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)難度(du)較(jiao)大(da)(da)，且其(qi)(qi)pasp本身也(ye)不(bu)具有(you)熒光特性(xing)(xing)。因(yin)此，如何通過改性(xing)(xing)手(shou)段(duan)同時(shi)提(ti)高pasp的(de)(de)阻(zu)垢緩(huan)蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)是(shi)目前(qian)研(yan)究的(de)(de)重(zhong)點。

2、基(ji)于此(ci)(ci)，本發明擬通過(guo)化(hua)學(xue)改性的(de)(de)方法，將半edta結(jie)構和(he)熒(ying)光(guang)發色的(de)(de)基(ji)團苯基(ji)接枝(zhi)到(dao)pasp的(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)側鏈中(zhong)，在(zai)提(ti)高pasp分(fen)子(zi)(zi)結(jie)構中(zhong)羧基(ji)官能團含量(liang)的(de)(de)同時，還添加了(le)大量(liang)雜原子(zi)(zi)（o、n）和(he)芳香環結(jie)構，不僅同時提(ti)升了(le)其阻(zu)(zu)垢(gou)緩蝕性能，還可以根據熒(ying)光(guang)強度實現劑(ji)量(liang)濃度的(de)(de)在(zai)線檢測，因此(ci)(ci)本申請探究一(yi)種具有(you)熒(ying)光(guang)示蹤功能和(he)良好溶解性能的(de)(de)綠色阻(zu)(zu)垢(gou)緩蝕劑(ji)具有(you)極大的(de)(de)意義。

技術實現思路

1、針對現有(you)技術中存在(zai)的(de)不足，本發(fa)明的(de)目的(de)旨(zhi)在(zai)提供一(yi)種熒(ying)光型肽鍵結構(gou)水(shui)處理劑(ji)的(de)制備方法及應用(yong)。本發(fa)明提供的(de)聚天冬氨酸(suan)衍生物(wu)含羧基、酰胺基及苯基等(deng)有(you)效(xiao)官能團(tuan)，能同時具(ju)有(you)良(liang)好的(de)阻垢(gou)和緩蝕性(xing)能。

2、為實現上述目的，本(ben)發明采用以(yi)下技術方案(an)：

3、第一方面，本發(fa)明提供了(le)一種熒光型肽鍵結構水(shui)處理劑(ji)（pasp-ma），其結構式如(ru)下所示：

4、

5、其中，a表(biao)(biao)示未修(xiu)飾(shi)結(jie)構單(dan)元，其聚(ju)(ju)合度為n，b表(biao)(biao)示已修(xiu)飾(shi)結(jie)構單(dan)元，其聚(ju)(ju)合度為m。n+m表(biao)(biao)示總聚(ju)(ju)合度，m/（n＋m）×100?%＝40?%~70?%。

6、本發明以聚(ju)琥珀酰亞胺（psi）、 n， n-二(er)甲(jia)基甲(jia)酰胺（dmf）、間(jian)苯(ben)(ben)二(er)甲(jia)胺（mxda）、溴(xiu)乙(yi)酸（ba）、碳(tan)酸鈉（na2co3）為主料(liao)，先(xian)由間(jian)苯(ben)(ben)二(er)甲(jia)胺對聚(ju)琥珀酰亞胺的開環接枝(zhi)得(de)到pasp中間(jian)產物，然(ran)后在堿性(xing)條(tiao)件下(xia)將pasp中間(jian)產物與溴(xiu)乙(yi)酸（ba）反(fan)應(ying)得(de)到目(mu)標產物pasp-ma。具體(ti)反(fan)應(ying)路線如下(xia)式所示(shi)：

7、

8、包括以下步驟：

9、將聚琥珀酰亞胺(an)溶解于 n， n-二甲基甲酰胺(an)中，加入間苯二甲胺(an)和蒸餾(liu)水，調整ph為(wei)9~11，在40?℃~70?℃的水浴鍋中持(chi)續反應20~30?h，提純得(de)到(dao)pasp中間產(chan)物；

10、將pasp中間產物完全(quan)溶(rong)解于蒸(zheng)餾水中，先加入溴(xiu)乙(yi)酸水溶(rong)液，再加入碳酸鈉水溶(rong)液，40?℃~70?℃反應(ying)20~30?h，分離(li)、提純得到目標產物熒光型肽鍵結(jie)構(gou)水處理劑pasp-ma。

11、具體(ti)的，聚(ju)琥珀酰亞胺(an)與(yu)間苯二甲(jia)胺(an)的摩爾比可以為0.1：(0.1~5)。每(mei)5?mmol聚(ju)琥珀酰亞胺(an)用1-3?ml n， n-二甲(jia)基甲(jia)酰胺(an)溶解(jie)，每(mei)5?mmol聚(ju)琥珀酰亞胺(an)對應加入3-10ml蒸餾水。

12、具(ju)體的，pasp中間產(chan)物與(yu)溴乙酸、碳酸鈉的摩(mo)爾比可以為0.1：(0.1~5)：(0.5~1.5)。

13、進(jin)一(yi)步(bu)的，可以使用碳(tan)(tan)酸氫鈉(na)和碳(tan)(tan)酸鈉(na)的緩沖溶液(ye)調整ph為9~11。進(jin)一(yi)步(bu)優選，碳(tan)(tan)酸氫鈉(na)和碳(tan)(tan)酸鈉(na)的摩爾比(bi)為1：1。

14、第三方面，本發明還提供了所述(shu)熒光型肽(tai)鍵(jian)結構水處理劑(ji)在作(zuo)為循環冷卻(que)水阻垢劑(ji)或緩蝕劑(ji)中的應用。

15、本發明通過開環(huan)反(fan)應對聚琥珀酰亞胺進(jin)行(xing)修(xiu)飾，制(zhi)備具有熒光特性的多功能(neng)(neng)聚天冬氨酸衍生物，可同時高效提高工(gong)業循環(huan)水的阻垢(gou)和(he)緩(huan)蝕性能(neng)(neng)。和(he)現有技術相比，本發明的有益效果如下：

16、1）本發(fa)明通過將(jiang)熒光(guang)發(fa)色基(ji)團苯基(ji)和半edta結(jie)構(gou)引入聚(ju)(ju)天冬氨酸(suan)側鏈中，該結(jie)構(gou)能夠(gou)有(you)(you)效(xiao)地與循環水中的金(jin)屬離(li)子(zi)螯合配位，提高聚(ju)(ju)天冬氨酸(suan)的阻垢(gou)(gou)性(xing)能。其(qi)次，含有(you)(you)苯基(ji)的半edta結(jie)構(gou)可以(yi)(yi)吸附在(zai)金(jin)屬表面(mian)形成一(yi)層薄(bo)膜，保護碳鋼及(ji)其(qi)他金(jin)屬免受(shou)大(da)氣及(ji)有(you)(you)害(hai)物質的腐蝕(shi)，實(shi)(shi)現(xian)了(le)聚(ju)(ju)天冬氨酸(suan)的阻垢(gou)(gou)性(xing)能和緩蝕(shi)性(xing)能的高效(xiao)提升(sheng)。此類水處理(li)劑(ji)還可以(yi)(yi)根據熒光(guang)強度實(shi)(shi)現(xian)劑(ji)量濃度的在(zai)線檢(jian)測(ce)，發(fa)揮(hui)藥劑(ji)最佳性(xing)能，提高循環水濃縮倍率，節約水資源，達到節能減排的目(mu)的，具有(you)(you)較好的應(ying)用前景。

17、2）本發(fa)明合成步驟(zou)簡單綠色(se)，合成的(de)產品是一種(zhong)新(xin)型綠色(se)無磷水處理(li)劑(ji)，同時具(ju)有(you)阻垢、緩蝕和(he)熒光性能，且易被微生(sheng)物降解(jie)，具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)生(sheng)物和(he)環境兼容(rong)性。

技術特征：

1.一種熒光(guang)型肽鍵結構(gou)(gou)水處理劑，其特征在于(yu)，結構(gou)(gou)式如下所(suo)示(shi)：

2.權利(li)要(yao)求1所述熒光型(xing)肽(tai)鍵(jian)結構水處理劑的制備(bei)方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.如權利(li)要求2所述熒光型肽鍵結(jie)構水處理劑的(de)制備方法，其特征(zheng)在(zai)于，聚琥珀酰亞胺與間(jian)苯二甲胺的(de)摩爾比(bi)為(wei)0.1：(0.1~5)。

4.如權利(li)要求2所述熒光型肽鍵結構水處理劑的(de)(de)制備(bei)方(fang)法，其(qi)特征在于，pasp中間產物(wu)與溴乙酸、碳酸鈉的(de)(de)摩爾比為0.1：(0.1~5)：(0.5~1.5)。

5.如權利要(yao)求2所述熒光型肽鍵結構水處理劑的(de)制備方法(fa)，其(qi)特征(zheng)在于，使(shi)用(yong)碳酸氫鈉和(he)碳酸鈉的(de)緩沖溶液調整ph為9~11。

6.如權利要求5所述熒光型肽鍵結構水處(chu)理劑的(de)制備方法，其特征在于，碳(tan)酸氫鈉和碳(tan)酸鈉的(de)摩爾比為1：1。

7.權利要求1所述熒(ying)光型(xing)肽鍵結(jie)構水處理劑在作為循(xun)環(huan)冷卻(que)水阻垢劑或緩(huan)蝕劑中(zhong)的(de)應用(yong)。

技術總結
本發明公開了一種熒光型肽鍵結構水處理劑的制備方法及應用，其化學結構如下所示：其中，A表示未修飾結構單元，其聚合度為n，B表示已修飾結構單元，其聚合度為m。n+m表示總聚合度，m/（n＋m）×100%＝40%~70%。本發明制備的聚天冬氨酸衍生物，不僅能有效地與循環水中的金屬離子螯合配位，還能夠覆在碳鋼表面形成一層保護膜，減少碳鋼及其它金屬受大氣及有害物質的腐蝕，實現了聚天冬氨酸的阻垢性能和緩蝕性能的高效提升。此外，該水處理劑還可以根據熒光強度實現不同劑量濃度的在線檢測，發揮藥劑最佳性能，提高循環水濃縮倍率，節約水資源，達到節能減排的目的。

技術研發人員：程亞敏,王斐,張應,王聚中,趙琳琳,薛清海,許英
受保護的技術使用者：河南大學
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19