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新型水质稳定剂(AADMP)的合成及其阻垢缓蚀性能试验研究

郑艳芬  
【摘要】:根据分子结构优化理论设计并合成了一种新型大分子有机膦羧酸类药剂——2—氨基己二酸—N,N—二甲叉膦酸(AADMP)。它综合了大分子有机膦酸和膦酰基羧酸的缓蚀阻垢剂的共同特点,保持了大分子有机膦酸和膦酰基羧酸两种水处理剂的分子结构特征,同时比低分子有机膦酸的含磷量大大减少,分子中增加了氨基酸基的结构,所以生物降解性能得到了改善,可代替目前使用的低分子有机膦酸类药剂,解决目前有机膦酸类水处理剂含磷量高,不易生物降解带来的环境难题,因此更加符合环保要求,可广泛使用在工业循环冷却水中。 2—氨基己二酸、甲醛和亚磷酸在一定的条件下,合成了有机膦羧酸新型阻垢缓蚀剂——2—氨基己二酸—N,N—二甲叉膦酸;分析了合成药剂的理化性质,选定甲醇作为溶剂、乙醇作为洗涤剂对产品进行重结晶,经过多次重结晶,研磨,在真空干燥器中干燥后得到纯品AADMP,并对产物进行了红外、MS和NMR谱图分析。 利用正交试验方法,考察了原料的配比、反应温度和时间对药剂合成及其阻垢缓蚀性能的影响。结果表明:2-氨基己二酸,甲醛,亚磷酸的摩尔比例为1:2.4:2.4,在反应温度为110℃,反应时间为3h,甲醛为一次性加入时,所合成的AADMP阻垢率最高,达到90.8%。 采用鼓泡法测定了合成药剂的阻垢性能,探讨了AADMP浓度、溶液pH值、钙离子浓度、溶液温度对阻垢性能的影响。试验结果表明,适当增加AADMP量和介质pH值,降低Ca~(2+)浓度和温度,能提高AADMP的阻垢性能。AADMP适用于中等硬度(钙浓度160~250mg/L)、弱碱性(pH=8.0~9.0)和中等温度(60~70℃)的水系统中,此条件下该水稳剂具有良好的阻CaCO_3垢性能。 利用静态失重法初步评价了AADMP的缓蚀性能。在AADMP的用量为30mg/L,A_3碳钢的缓蚀率可达80%以上。在0~10mg/L之间,随着AADMP浓度的增加,黄铜的缓蚀率逐渐减小;当浓度在10mg/L时,缓蚀率最小;浓度10mg/L时,随浓度的增加黄铜的缓蚀率迅速增加;当药剂浓度50mg/L时,缓蚀率达到96%。


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