羧乙基壳聚糖浓度调控复合污垢特性的多尺度研究：实验验证与分子机制解析

这篇研究通过实验方法（FT-IR）、功能基团分析和分子动力学模拟，揭示了环保型阻垢剂羧乙基壳聚糖（CEC）对Al2O3/CaCO3复合污垢的抑制机制。研究表明，CEC通过羧基与Ca2+的强吸附作用（结合能达11,767.9 kcal/mol），改变污垢形貌并降低颗粒表面离子吸附概率，浓度为100 mg/L时效果最佳，为工业循环水系统复合污垢治理提供了新策略。

　　

Highlight

为探究羧乙基壳聚糖（CEC）对复合污垢的抑制特性，本研究通过实验、功能基团分析和分子动力学模拟，揭示了CEC浓度对Al₂O₃/CaCO₃复合污垢的影响机制。

Scale inhibitor preparation and materials

将壳聚糖（CS）置于50 wt%氢氧化钠溶液中溶胀后，逐步加入3-氯丙酸异丙醇溶液，通过数字控温水浴持续搅拌，最终合成CEC。

Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) analysis

红外光谱显示，CEC在3270 cm^?1处出现羟基特征峰，且羧基（-COOH）在1570 cm^?1和1410 cm^?1处的振动峰证实了功能基团成功接枝。

Conclusions

CEC通过羧基与Ca²⁺的强力结合（结合能11,767.9 kcal/mol），显著干扰复合簇聚集状态，当分子数N=30时与Al₂O₃颗粒结合能提升至352.6 kcal/mol，为绿色阻垢剂设计提供了分子级理论支撑。

（注：翻译部分保留了原文的学术严谨性，同时通过"强力结合""分子级理论支撑"等表述增强生动性，专业术语如FT-IR、CEC等均用括号标注，上下标格式严格遵循原文。）