膦酰基羧酸的合成與性能.pdf

1、本文以丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)為單體，亞磷酸為鏈轉(zhuǎn)移劑，過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，合成了膦酰基羧酸(POCA)。以對(duì)CaCO<,3>、Ca<,3>(PO<,4>)<,2>和Zn(OH)<,2>的阻垢性能作為評(píng)判產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)，通過(guò)多次試驗(yàn)確定了該反應(yīng)的最佳工藝條件：m(AA)：m(AMPS)=3：1，n(H<,3>PO<,3>)：n(AA+AMPS)=1：5，n(Na<,2>S<,2>O<,8>)：n(AA+AM

2、PS)=1：10，催化劑用量5 mg/L，反應(yīng)溫度110℃，單體滴加時(shí)間2.5h，保溫反應(yīng)時(shí)間1.5h。 對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物膦?；人嶙鐲aCO<,3>、CaSO<,4>、Ca<,3>(PO<,4>)<,2>、Zn(OH)<,2>垢沉積和分散氧化鐵、硅酸鈣等的性能進(jìn)行了評(píng)定，并考察了膦?；人岬拟}容忍度、耐熱(壓)、抗水解、抗凝膠和抗氧化能力，發(fā)現(xiàn)膦?；人峋哂袕V泛、高效的阻垢能力和優(yōu)良的綜合特性。 通過(guò)利用失重法、電化學(xué)方法、

3、掃描電鏡、X光電子能譜(EDS)、X-射線能譜(XPS)和量子化學(xué)方法研究膦?；人岬木徫g性能及其機(jī)理，發(fā)現(xiàn)POCA 是一種陰極型緩蝕劑，與HEDP、Zn<'2+>具有優(yōu)良的協(xié)同增效作用；POCA 分子中的膦?；鶊F(tuán)的P原子和O原子對(duì)HOMO軌道電荷密度貢獻(xiàn)較大，且其軌道電子布居數(shù)均大于1，因此比較容易通過(guò)膦基與金屬形成吸附位而對(duì)碳鋼具有良好的緩蝕作用；對(duì)銅合金具有一定的腐蝕作用，但腐蝕作用比HEDP等有機(jī)膦藥劑要小得多，同時(shí)與BTA具

4、有優(yōu)良的相容性，添加1mg/L的BTA則可以有效地防止銅合金的腐蝕。 通過(guò)透射電鏡、掃描電鏡和XRD研究了POCA對(duì)CaCO<,3>和CaSO<,4>垢的型貌和2θ的影響，發(fā)現(xiàn)POCA對(duì)CaCO<,3>和CaSO<,4>的阻垢機(jī)理主要是晶格畸變和分散作用，POCA聚合物吸附在垢生長(zhǎng)面的某些活性生長(zhǎng)點(diǎn)，使其生長(zhǎng)受到抑制或使晶體變得多孔而疏松，較小顆粒容易隨水流動(dòng)而不會(huì)沉積在換熱器處成為硬垢，且對(duì)CaSO<,4>的抑制作用比CaCO

5、<,3>強(qiáng)。 采用量子化學(xué)方法計(jì)算了POCA的相關(guān)參數(shù)，利用構(gòu)型匹配理論解釋了聚合物對(duì)CaCO<,3>和CaSO<,4>阻垢性能的差異。利用分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)POCA的微觀阻垢機(jī)理進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬，揭示了聚合物分子的構(gòu)效關(guān)系，為新型多功能水處理藥劑的分子設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用以POCA為主要成分的復(fù)合緩蝕阻垢劑，在藥劑投加量為30mg/L 的條件下就可以將(總硬+總堿)=35～50mmol/L 的成垢