目前，工业循环冷却水系统所用药剂绝大多数含磷或含氮，长期使用易导致水体富营养化，非环境友好。无磷无氮环境友好型聚环氧琥珀酸（PESA），对碳酸钙具有较好的阻垢性能，但在阻磷酸钙及分散氧化铁方面几乎没有效果，其应用受到了很大限制。针对以上问题，本论文合成了新型的无磷无氮磺酸基改性聚环氧琥珀酸聚合物阻垢分散剂，然后将聚合物与静电场相结合，研究二者协同作用下的阻垢分散性能，确定协同阻垢分散机理，为开发适用于工业循环冷却水系统的环境友好、低成本水处理新技术与应用提供理论指导。主要创新性工作及成果如下：（1）以环氧琥珀酸（ESA）、衣康酸（IA）和甲基丙烯磺酸钠（SMAS）为原料，制备出无磷无氮型含磺酸基环氧琥珀酸共聚物（ESA/IA/SMAS）。研究了原料配比、引发剂用量、聚合温度、聚合时间和分子量与阻垢分散性能的关系，ESA/IA/SMAS最佳合成条件为：原料质量比ESA:IA:SMAS为10:10:5，引发剂用量为5%，聚合温度为90°C，聚合时间为4 h。聚合物具有优异的阻垢分散性能和良好的生物降解性能，对碳酸钙和硫酸钙的阻垢性能达100%，对磷酸钙的阻垢率达95%，第28天时的生物降解率可达78%。磺酸基的引入弥补了PESA阻磷酸钙和分散氧化铁性能差的缺陷。（2）分别采用静态法和动态法，研究了静电场与聚合物的协同阻垢性能。结果表明，静电场的引入提高了聚合物的阻垢性能，聚合物与静电场具有协同增效作用。在投加药剂5 mg/L与静电电压7 kV协同处理时动态阻垢率比单使用药剂5 mg/L时提高24%以上，比单使用药剂10 mg/L时提高约7%。在达到相同的阻垢效果的条件下，协同增效作用可降低药剂使用量50%以上。（3）通过对水中析出的碳酸钙垢样外观形貌观察和晶型分析可知，聚合物的加入使得碳酸钙发生了严重的晶格畸变，投加浓度越大，畸变作用越明显。静电场的加入促进了针状文石的生成，静电场提供的能量可以让文石晶相稳定存在。文石质地较松软，不易粘附在换热器表面；协同增效作用下的碳酸钙呈堆砌长条状和少量花瓣状，结构松散不易附着，这是晶格畸变和文石晶型稳定存在共同作用的结果。（4）通过分子动力学模拟，研究了聚合物与静电场协同作用下的分子水平的构效关系，分析了协同增效作用机理。结果表明：协同作用下Ca2+和CO32-离子的扩散系数减小，扩散能力降低，其在溶液中碰撞生成沉淀析出的概率降低；协同作用下的Ca2+和CO32-离子与晶面的结合能降低，从而抑制了碳酸钙的生成，这与协同阻垢性能研究结果一致。（5）系统研究了协同增效对碳酸钙结晶析出过程的影响规律。聚合物与静电场的协同作用，明显抑制了晶核生成速率。协同作用下晶核生成速率常数减小到空白溶液的60%，晶体长大速率常数降至空白溶液的近50%，协同作用对晶核生成速率影响更大，协同作用时溶液电导率下降幅度最小，其抑制碳酸钙作用最明显。（6）以ESA/IA/SMAS为基础，选择葡萄糖酸钠（PTT）、PESA 和硫酸锌（Zn2+）作为复配单体，经过优化复合，制备出了无磷无氮、适用于高硬、高碱和高腐蚀型水质的缓蚀阻垢剂。当复合药剂按照50 mg/L ESA/IA/SMAS、100mg/L PTT、50 mg/L PESA 和5 mg/L Zn2+投加时，缓蚀效果最佳，缓蚀率可达 95.6%。极化曲线结果表明，该复合缓蚀剂属于混合型缓蚀剂，交流阻抗谱表明该缓蚀剂能够在金属表面形成保护膜，从而抑制腐蚀。