运用量子化学计算的密度泛函理论,在B3LYP/6-31G的水平上,系统研究了多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP在不同聚合度下（n=2、3、5、7）,HEDP、ATMP、DTPMP、PAPEMP、K₆HDTMP、EDTMP、BHMT这七种甲叉膦酸缓蚀阻垢剂以及PBTC和绿色缓蚀阻垢剂PESA、PASP分子结构与阻垢性能和缓蚀性能之间的构效关系。结果表明,甲叉膦酸缓蚀阻垢剂分子中的氮原子和膦羧基团上的氧原子以PESA分子中羧基基团上的氧原子和PASP分子中的羧基基团上的氧原子和氨基基团上的氮原子上的负电荷密度比较大,这使得氮原子和氧原子易与垢晶体中的钙离子发生库仑静电相互作用,如果氮原子和氧原子间距与方解石晶体生长面上的钙离子对间距相匹配,将显著增强阻垢剂分子与特定晶面的Coulomb吸附行为,诱导垢晶体发生畸变,有效阻止其生长。本文还利用半经验（PM3）方法对缓蚀阻垢剂分子进行势能扫描,得出分子能量和二面角改变的关系,研究了分子柔性、刚性对缓蚀阻垢剂阻垢性能的影响。并且研究了分子结构、电子结构和缓蚀性能的关系,研究表明,缓蚀效率和分子的最高占据轨道能量、最低空轨道和最高占据轨道能量差△E(E_LUMO-E_HOMO)有很好的相关性,可以认为缓蚀剂分子在金属表面通过亲核作用与金属作用而形成吸附膜,也可以是氮或氧原子提供电子与金属发生作用的。最后研发了以PESA为主剂,以膦羧酸化合物和少量锌盐为缓蚀剂的新型绿色水处理剂,它具有可生物降解,含磷量低;缓蚀阻垢性能达到传统的含磷的碱性水处理剂应用于冷却水循环系统。