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新型水稳剂DPAA的合成及其性能的试验研究

段博  
【摘要】: 本研究根据分子结构优化理论设计并合成了一种新型的有机膦羧酸——2,5-二磷酸基已二酸(英文简称DPAA)。它综合了有机膦酸和膦酰基羧酸的缓蚀阻垢剂的共同特点,保持了有机膦酸和膦酰基羧酸两种水处理剂的分子结构特征,同时比目前使用的有机膦酸的含磷量大大减少,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。可广泛应用在电厂、化工、纺织等行业的循环冷却水系统中,同时也可以作为工业化学清洗药剂使用。 研究以己二酸、液溴、亚磷酸二乙酯等为原料,经卤化、膦酰化和水解等三步反应得到DPAA产品。并通过红外光谱、核磁共振谱等有机波谱及磷元素分析确定了产物的分子式。 本实验采用鼓泡法测定了合成药剂的阻垢性能,探讨了DPAA浓度、溶液pH值、钙离子浓度、反应时间等因素对阻垢性能的影响。试验结果表明:在[Ca~(2+)]为240 mg/L、反应时间6 h、pH值为6.8的水溶液条件下,提高DPAA投加量,阻垢效果显著提高;药剂DPAA的阻垢效果在酸性条件下明显优于碱性条件:通过实验,得到药剂最佳阻垢条件:钙硬度为120 mg/L,pH值8.5,反应温度30℃,药剂加入量为15mg/L,在此条件下,阻垢率达到90%。 对比实验结果表明,在药剂量10mg/L、温度60℃,阻垢时间6小时,pH为7.0的实验条件下,DPAA在中等硬度下阻垢效果明显比PBTCA、DTPMP和EDTMP三种药剂都好,但是在高钙硬水样中,阻垢效果不如PBTCA、DTPMP和EDTMP。 本实验采用旋转挂片失重法分别考察了合成产品在单独使用、预膜处理和与Zn~(2+)离子复配的条件下的缓蚀性能。结果表明:在配制的模拟水质中,单独使用DPAA在60mg/L的药剂使用量时,对A_3碳钢的缓蚀率达到72.28%。以160mg/L的DPAA预膜处理24h后,加入15mg/LDPAA运行48小时,缓蚀率达到89.17%;与Zn~(2+)复配时,经预膜的A_3碳钢,DPAA显示了良好的协同效果,在DPAA为10mg/L、Zn~(2+)为6 mg/L的条件下的缓蚀率达到96.10%,上述同样条件下,黄铜的缓蚀率达到96.18%。


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