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，過硫酸銨為引發(fā)劑，合成了膦?；人?POCA)。以對CaCO<,3>、Ca<,3>(PO<,4>)<,2>和Zn(OH)<,2>的阻垢性能作為評判產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)，通過多次試驗(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℃，單體滴加時間2.5h，保溫反應(yīng)時間1.5h。 對目標(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)方法研究膦酰基羧酸的緩蝕性能及其機(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，因此比較容易通過膦基與金屬形成吸附位而對碳鋼具有良好的緩蝕作用；對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。 通過透射電鏡、掃描電鏡和XRD研究了POCA對CaCO<,3>和CaSO<,4>垢的型貌和2θ的影響，發(fā)現(xiàn)POCA對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面的某些活性生長點(diǎn)，使其生長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而不會沉積在換熱器處成為硬垢，且對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CaCO<,3>和CaSO<,4>阻垢性能的差異。利用分子動力學(xué)方法對POCA的微觀阻垢機(jī)理進(jìn)行了動態(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)。 通過現(xiàn)場實(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