这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的学术报告：
研究作者与机构
该研究由徐慧1*、王珊珊1、姜政国2、黄艳红1、田延军1、刘建军1共同完成。研究团队分别来自齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省食品发酵工业研究设计院（济南 250013）和烟台恒源生物股份有限公司（烟台 265709）。该研究发表于《食品工业》2022年第43卷第8期。
学术背景
随着全球水资源短缺问题的日益突出，工业用水逐渐采用循环水模式。然而，冷却水的反复使用导致水中的结垢离子含量不断增加，引起设备结垢和腐蚀，影响设备性能。添加缓蚀阻垢剂是最方便有效的方法。传统的阻垢剂如有机膦酸类阻垢剂虽然性能优良，但含磷量高，对环境造成污染。因此，开发高效、无毒、可生物降解的绿色阻垢剂成为研究的重点。聚天冬氨酸（polyasparatic acid, pasp）作为绿色阻垢剂的典型代表，具有良好的钙离子交换能力和生物降解性，但其单一使用存在局限性。本研究旨在通过非磷催化剂催化l-天冬氨酸（l-aspartic acid, l-asp）的热缩和反应合成pasp，并探讨其与多种缓蚀阻垢剂的复配性能，以优化其阻垢和缓蚀效果。
研究流程
研究流程包括以下几个步骤：
pasp的合成工艺优化：
- 混合催化剂的制备：将二元酸聚合物与1-甲基咪唑硫酸氢盐（[hmim]hso4）按照1:1均匀混合，配置成混合催化剂。
- l-asp的热缩聚：将混合催化剂和l-asp按1:1加至反应器中，搅拌加热至180℃，进行热缩聚反应，反应时间2小时，得到混合反应液，静置后抽滤，得到聚琥珀酰亚胺（polysuccinimide, psi）。
- pasp的合成：向psi中缓慢加入质量分数20%的naoh溶液使ph保持在10~12，室温下水解2小时，调节水解液的ph至3.5终止反应，加入过量乙醇静置抽滤，得到pasp。
静态阻caco3垢性能测定：
- 按照gb/t 16632—2008《水处理剂阻垢性能的测定 碳酸钙沉积法》测定复配阻垢性能。试验条件：ca2+、hco3-的质量浓度均为250 mg/l（以caco3计），试验温度80℃，恒温10小时，溶液ph 9.0。
缓蚀性能测定：
- 按照gb/t 18175—2014《水处理剂缓蚀性能的测定 旋转挂片法》测定复配缓蚀性能。试验条件：试片选用a3碳钢（50 mm×25 mm×2 mm，7.85 g/cm3），试液温度45℃，试片转速75 r/min，试验时间72小时。
caco3垢样晶型表征：
- 按静态阻垢试验后，收集烧杯底部的水垢，干燥后置于干燥器中备用。将垢样均匀黏在贴有双面胶的样品台上，喷金多遍，使待测颗粒物表面带电，置于扫描电镜下观察钙垢的表面形貌。试验条件：加速电压20 kv，放大倍数500~5 000倍。
主要结果
pasp合成工艺优化：
- 混合催化剂比例：混合催化剂比例4:5时，pasp对caco3的阻垢率达到52%，对a3碳钢的缓蚀率达到28%。
- 聚合温度：聚合温度220℃时，pasp对caco3的阻垢率达到58%，对a3碳钢的缓蚀率达到30%。
- 反应时间：反应时间1.5小时时，pasp对caco3的阻垢率达到64%，对a3碳钢的缓蚀率达到30%。
- 水解温度：水解温度55℃时，pasp对caco3的阻垢率达到69%，对a3碳钢的缓蚀率达到32%。
- 水解时间：水解时间1小时时，pasp对caco3的阻垢率达到75%，对a3碳钢的缓蚀率达到35%。
pasp阻垢机理sem分析：
- 未加入阻垢剂的caco3垢晶体形状规则、结构紧密，晶体体积较大。加入pasp后的caco3垢晶体部分被破坏，粒径明显变小，表面不规整且结构松散。pasp使caco3垢晶体表面形貌发生改变，抑制垢体生长。
pasp复配阻垢性能的评价：
- 以最优工艺条件下生产的pasp为主剂进行复配，分别测定5种复合缓蚀阻垢剂的阻垢率和缓蚀率。pasp复配使用的阻垢效果均达90%以上，缓蚀率达56%以上。
结论
pasp最佳合成工艺条件：混合催化剂（二元酸与离子液体[hmim]hso4）比例4:5，l-asp与催化剂比例1:1，聚合温度220℃，缩聚时间1.5小时，用质量分数20%的naoh控制ph保持在10~12，水解温度55℃，水解时间1小时，即可得到阻垢率75%、缓蚀率35%的pasp。sem分析表明，pasp对caco3垢具有良好的鳌合分散性，能够抑制钙垢形成，使其质地松软，随循环水流动，获得优异的抑垢效果。以pasp为主剂进行复配得到的复合缓蚀阻垢剂协同作用明显，阻垢率均达90%以上，缓蚀率均达56%以上，均优于单体的阻垢性能。
研究亮点
- 重要发现：pasp在最佳合成工艺条件下，阻垢率和缓蚀率显著提高，复配后的阻垢效果更佳。
- 方法创新：采用非磷催化剂催化l-asp的热缩和反应合成pasp，符合绿色环保可持续发展的理念。
- 研究对象的特殊性：pasp作为绿色阻垢剂的典型代表，具有良好的钙离子交换能力和生物降解性，具有广泛的应用前景。
研究价值
该研究为开发高效、无毒、可生物降解的绿色阻垢剂提供了理论依据和实践指导，具有重要的科学价值和应用价值。通过优化pasp的合成工艺和复配性能，显著提高了其阻垢和缓蚀效果，为工业循环水处理提供了新的解决方案。