聚天冬氨酸的应用研究进展.doc

聚天冬氨酸的应用研究进展 福建师范大学福清分校 生物与化学工程系 09环境科学 118672009024 赖丽鹏 【摘　要】聚天冬氨酸最终降解产物是对环境无害的氨、二氧化碳和水。因此，聚天冬氨酸是生物降解性好、环境友好型化学品。聚天冬氨酸的用途广泛。它广泛应用于肥料增效、工业水处理、金属切削液、日用化学品、油田二次采油的注水助剂等领域。此外，聚天冬氨酸在洗涤剂、高吸水树脂、水煤浆添加剂、光化学品等方面也具有广阔的应用前景。所以，聚天冬氨酸的应用研究是具有极大的意义。本文论述了聚天冬氨酸的在水处理、农业、工业等方面的应用研究进展已经市场前景和发展建议。 【关键词】聚天冬氨酸，应用，水处理，农业，工业 1.引 言 聚天冬氨酸（PASP）属于聚氨基酸中的一类。聚天冬氨酸因其结构主链上的肽键容易受微生物、真菌等作用而断裂，最终降解产物是对环境无害的氨、二氧化碳和水。因此，聚天冬氨酸是生物降解性好、环境友好型化学品。 聚天冬氨酸的用途广泛。它广泛应用于肥料增效、工业水处理、金属切削液、日用化学品、油田二次采油的注水助剂等领域。此外，聚天冬氨酸在洗涤剂、高吸水树脂、水煤浆添加剂、光化学品等方面也具有广阔的应用前景。所以，聚天冬氨酸的应用研究是具有极大的意义。 2.聚天冬氨酸的特性 2.1.分子性质 分子式：C4H6NO3(C4H5NO3)C4H6NO4 相对分子质量它是一种带有羧基侧链的聚氨基酸，具有螯合和分散作用。由于聚天冬氨酸分子中含 有大量的-COOH、-NHCO-等极性基团，具有很好的亲水性和水溶性，此外，侧链上的-COOH 在水溶液中很容易电离，形成羧基负离子(-COO-)，能与多种离子发生络合反应，使聚天 冬氨酸在水溶液中具有很好的化学活性聚天冬氨酸是一种带有羧酸侧链的聚合氨基酸，是天冬氨酸单体的氨基和羧基缩水而成的聚合物，α，β2种构型。天然的聚氨基酸中聚天冬氨酸片段都是以α型形式存在的，而合成的聚天冬氨酸中大部分是α，β2种构型的混合物。热缩聚得到的聚天冬氨酸，因其结构主链上的肽键易受微生物、真菌等作用而断裂，最终降解产物是对环境无害的水和二氧化碳。聚天冬氨酸水凝胶在活性污泥中的生物降解速度为28d76％利用昆明种小鼠急性毒性实验、Ames实验、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核实验研究聚天冬氨酸的一般毒性与致突变性，结果显示：聚天冬氨酸既无毒性也无致突变作用。这为安全使用聚天冬氨酸提供了依据。在PASP分子结构中引入羧基可以提高其阻垢率，在加药质量浓度为4mg/L时，阻垢率可提 高4%，磺酸基的引入可以提高PASP的分散性能，羧基和磺酸基的引入均有助于缓蚀性能的提高［］。PASP的分子结构中同时具有酰胺键和羧基键，集中性型和阴离子型于一身 ，在水溶液中可以解离成负离子，再加上酰胺键上N、O上所带的孤对电子，因此可以通过 物理吸附和化学吸附把水溶液中的Cd2+吸附聚集起来，从而达到去除的目］聚天冬氨酸作为一种新型绿色水处理剂，应用到工业循环冷却水处理领域中。聚天冬氨酸可以螯合钙、镁、铜、铁等多价金属离子，尤其能够改变钙盐晶体结构，使其形成软垢，可以用于工业循环水、锅炉水、反渗透水、油田水、海水淡化等水处理领域，在高硬度、高碱度、高pH值、高浓缩倍数系统中表现卓越，PASP阻垢效果优于常用含膦阻垢剂。PASP与PBTCA复配后有协同作用聚天冬氨酸作为肥料的添加剂，能帮助作物更健康地生长，产量更高，并能改善土壤，故又 称其为肥料增效剂。在生长中加入聚天冬氨酸的稻秧生长效果比不处理和用聚天冬氨酸浸种的好，而且用聚天冬氨酸浸泡过的种子，其他条件都一样时其生长优势也相当明显，这说明 聚天冬氨酸是一种良好的肥料增效剂，即聚天冬氨酸具有减少肥料用量，提高肥料利用率减少污染的效果。使用聚天冬氨酸的农田，增产在15%以上，有的高达70%，作物品质明显提 高。用聚天冬氨酸对小麦浸种后，小麦出苗齐，苗壮，分蘖3~5根的苗数达95%以上。［］3 000-5 000的聚天冬氨酸供给植物时(通常在根部或叶片处)，能增强植物对肥料的摄取，使植物更 有效地利用养分，故称其为肥料增效剂。研究结果显示 ，在相同施肥量情况下，使用聚天冬氨酸0.015-0.6g/rfl,能增加谷物产量5％-30％；在得到相同谷物产量的情况下，可减少1/2-1/3的肥料用量，极大改善农村的生态环境。所以，聚天冬氨酸在农业上的推广应用，有着可观的经济效益和重大的社会效益。[7] 北京艾实华科技有限公司1997年开始聚天冬氨酸的研究，并很快进入生产实用阶段科技人员将聚天冬氨酸产品在北京、天津、陕西等十几个省市的大田作物、经济作物、蔬菜、果树等作了广泛试验，取得了较好的效果。与美国同类产品比较，使用聚天冬氨酸的农田，增产在15%以上，有的高达70%，作物品质明显提高200