新型高效水处理剂的合成及性能研究

Posted 2023-01-12 性能

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以氨基乙酸、甲醛和三氯化磷为原料合成了一种新型高效水处理剂(代号YSS一98)，并对其阻垢和缓蚀性能进行了评价。结果表明，YSS一98具有优异的阻垢和缓蚀性能，是一种性能优良的水处理剂，开发利用前景广阔。
由于淡水资源的日益短缺，工业冷却水处理药剂越来越受到人们的重视。氨基甲叉型有机膦酸盐因具有优异的阻垢性能和良好的缓蚀性能而得到广泛地应用。为此，我们以氨基乙酸、甲醛和三氯化磷为原料，通过在有机膦酸分子中引入羧酸基团，合成了一种新型水处理剂YSS一98，并对其阻垢和缓蚀性能进行了评价。实验结果表明，YSS-98在阻碳酸钙垢、稳定锌盐和分散氧化铁等方面的性能均优于有机膦酸ATMP和HEDP，且生产工艺简单，具有很好的开发利用前景。
1实验部分
1.1主要设备及原料
7230型分光光度计、恒温水浴锅、电动搅拌器。氨基乙酸、甲醛、三氯化磷：化学纯；ATMP、HEDP：工业品；碳酸氢钠、氯化钙、硫酸锌、硫酸亚铁、EDTA：分析纯。
1.2YSS一98的合成
在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝器的反应瓶中，加入一定量的氨基乙酸，用水将其溶解，在一定温度下加入一定量的甲醛水溶液和三氯化磷溶液，滴加完毕，升温反应一定时间，冷却后即得到外观为无色粘稠透明液体YSS一98产品。产品活性组分≥5O%，亚磷含量(以PO3计)≤5%。
1.3YSS一98的阻垢分散性能评定
1.3.1静态碳酸钙垢阻垢性能评定
碳酸钙阻垢性能评定实验条件为：Ca2+250mg/L、HCO3-250mg/L(均以CaCO3计)、浓缩倍数2.0、水浴温度8O℃。
1.3.2稳定锌性能评定
稳定锌性能评定实验条件为：Ca2+250mg/L、HCO3-250mg/L(均以CaCO3计)、Zn2+5.0mg/L、pH=9.1、水浴温度8O℃、时间16h。
1.3.3分散氧化铁性能评定
分散氧化铁性能评定实验条件为：Ca2+150mg/L(以CaCO3计)Fe2+10mg/L，pH=9.0，水浴温度5O℃、时间5h、药剂浓度为10mg/L。
1.4YSS一98的缓蚀性能评定

2结果与讨论
2.1阻碳酸钙垢性能评定
按照1.3.1的条件对YSS一98进行了碳酸钙静态阻垢性能评定，并且与ATMP、HEDP进行了比较，实验结果见表1。

从表1结果可知，YSS一98对碳酸钙垢的阻垢率随药剂浓度的增加而增加，当药剂浓度为8mg/L时，阻垢率达59.9O%，优于ATMP和HEDP。另外，与ATMP相比，由于YSS一98分子中增加了羧酸基团，羧酸基团具有优异的“络合增效作用"，它能与Ca2+离子形成大分子胶束络合物，破坏了钙垢正常晶格结构的生长，使水中析出碳酸钙的可能性降低，因而阻垢性能更佳。
2.2稳定锌性能评定
Zn2+是冷却水中常用的的缓蚀剂。在水溶液中，它与阴极附近的OH-或PO3-离子易反应生成不溶性的氢氧化锌或磷酸锌保护膜，从而起到缓蚀作用。在实际应用时，含锌碱性水处理配方也因效果好、成本低而备收欢迎。但是，在不调pH值的碱性运行条件下，Zn2+会很快生成Zn(OH)2沉淀而降低水中Zn2+的浓度，此时必须加人锌盐稳定剂，才能抑制Zn的沉积，达到增溶的目的。这就要求阻垢剂在高pH值时能稳定Zn2+。为此，按1.3.2的条件对YSS一98稳定Zn2+性能进行了评定，并与AT-MP和HEDP进行了对比，实验结果见表2所示。

从表2结果可知，YSS一98具有较好的稳定Zn2+的性能，其阻垢率随药剂浓度的增加而升高，优于ATMP和HEDP。
2.3分散氧化铁性能评定
氧化铁沉积在系统材质表面不仅会降低传热效率，而且会导致铁细菌繁殖，引起垢下腐蚀。因此对冷却水系统来讲，抑制和分散氧化铁的沉积就显得尤为重要。为此，按照1.3.3的条件评定了YS-98对氧化铁的分散性能，并且与ATMP、HEDP进行了对比，实验结果见表3所示。

透光率越低，表明产品分散氧化铁的性能越好。由表3可见，YSS一98分散氧化铁的性能优于AT—MP与HEDP，这说明分子结构中含有羧酸基团对分散氧化铁有一定的促进作用。
2.4缓蚀性能评定
按照1.4实验条件对YSS一98的缓蚀性能进行了评定，实验分为两步进行，先测定了单一药剂对碳钢的缓蚀效果，进而研究了它与Zn2+及HEDP复配后对碳钢的缓蚀效果。实验在RCC—I型旋转挂片腐蚀仪上进行，每杯装2000mL实验用水。缓蚀实验结果分别见表4和表5。

从表4、表5结果可知，YSS一98的缓蚀率随着药剂实验浓度的增加而增大，当实验浓度为5.0mg/L时，其缓蚀率为3O.48%；分别复配2.0mg/L的Zn2+及HEDP后，缓蚀率分别增至81.87%和84.45%；当实验浓度为10.0mg/L时，其缓蚀率为65.19%；分别复配2.0mg/L的Zn及HEDP后，缓蚀率分别增至94.75%和96.56%，显示出极好的协同增效作用，且在低浓度时尤为明显。
3结论
3.1以氨基乙酸、甲醛和三氯化磷为原料合成的阻垢分散剂YSS-98，具有优异的阻碳酸钙垢、稳定锌盐和分散氧化铁的性能，性能优于ATMP和HEDP。
3.2YSS-98具有一定的缓蚀性能，与锌盐、有机膦酸盐复配使用，具有较好的协同增效作用。