DOC《南京林业大学》

11 3.1 温度对HEDP产率的影响

11 3.2 摩尔比对HEDP产率的影响

12 3.3 反应时间对HEDP产率的影响

12 3.4 正交实验的设计

13 3.5 产物HEDP结构的红外表征

15 4 结论

16 致谢

17 参考文献

18 1 绪论 1.1 HEDP研究概况 我国从七十年代以引进氮肥装置为开端,开始了水质稳定记住的应用和研究.在众多水质稳定剂中,由于有机多元膦酸类的药剂有阻垢和缓蚀的优异性能,并具有高效、低毒、不污染环境等优点,有机磷类水质稳定剂受到了足够的重视.当时采用国外的三氯化磷-冰醋酸-水法的HEDP生产技术路线,在较短的时间内生产品.但由于当时对HEDP的认识有限所以存在一系列不足,表现在:(1)产品主要杂质亚磷酸质量分数高达10 %;

(2)吨产品原料消耗高,特别是醋酸消耗大于600 Kg;

(3)生产周期长,设备持续工作能力低,而且含量不高;

(4)过量的醋酸难以回收利用.在八十年代通过强制冷却(冷冻水或盐水)增加冷却面积把HEDP产品中的亚磷酸含量降低至3 %一下技术上取得重大进展.而九十年代起我国走创新开发之路,形成中国自己的自主知识产权,一些科研单位开始HEDP新制造技术的开发并形成了专利技术,对70年代遗留的大量问题提供了巨大的帮助,因此九十年代产品制造技术的创新获得了突破性的进展[3]. 本次将从HEDP的化学稳定性、螯合能力、低限溶限效应和分散作用以及缓蚀性能的研究与探索入手,提高对HEDP的理解.由于此工艺较成熟,仍采用三氯化磷―冰醋酸―水的合成方法.为提高产品的有效含量,降低产品中亚磷酸的质量分数以及考虑到实际生产过程中原料消耗问题,我们将通过一系列正交实验讨论温度,配比对各因素的影响而找到比较适合的实验室合成方案,生产的HEDP用于螯合分散剂有优异的效果,而且与其他合成工艺相比,产品质量高,成本相对较低,较佳. 1.2 HEDP的化学性质 HEDP(1 -hydroxyethlidene - 1,1 - diphosphonic acid )作为一种有机多磷酸,近年来对它的研究开发取得了很大的进展,其应用范围已涉及很多领域,并且以其对多种金属离子良好的络合性能,广泛的PH值适用范围、特殊的表面睐[4]. 1.2.1 螯合能力 HEDP在水中可以分离出5个氢离子,逐级解离常数 pK1=1.

7、pK2=2.

47、pK3=7.

28、pK4=10.

29、pK5=11.13.电离后形成的负离子和许多金属离子形成螯合物.由表1看出,HEDP是一种优质的螯合剂[5]. 表1-1 HEDP与金属离子形成螯合物的稳定常数 离子种类 Mg2+ Ca2+ Fe2+ Zn2+ Al3+ Fe3+ 稳定常数lgβ 6.55 6.04 9.05 10.37 15.29 16.21 注:在25℃和?=0.1mol/L KCl时用玻璃电极法测定. 1.2.2 低限(阈值)效应及分散作用 HEDP具有低限效应,也称阈值效应或亚化效应,它可将远高于按螯合机制的化学计量的金属(致垢和非致垢)离子 螯合 于水中,从而使金属盐类在水中保持溶解状态.例如,在室温下,1 mg HEDP可使1600 mg的CaCO3于pH值8.5的1 L水中7 d不沉淀出来,钙离子与HEDP的量比高达3300:1.如果HEDP按螯合剂的化学计量机制起作用的话,1 mol HEDP只能将0.5 mol 碳酸钙保持在溶解状态.如果HEDP与其他络合剂相配合,在协同效应的作用下,效果更佳明显,能将金属(致垢和非致垢)离子溶解,分散在溶液中[5]. 1.2.3 稳定性 HEDP分子中C―P键较牢固,键能246 kJ/mol,具有良好的化学稳定性.因此在200 ℃以下能与铁、铜、钙、镁、铬、锌等形成稳定的络合物;