F691有机膦酸基接枝改性水处理剂 LXL—A的制备

Posted 2023-01-13 基团

篇首语：事亲尽教自天成，鉴本无尘水本清。相彼禽兮犹学习，灵乌反哺更分明。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了F691有机膦酸基接枝改性水处理剂 LXL—A的制备相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

李琼，肖晶，刘毓宏
1.华南理工大学化工学院，广东广州510641；
2.广州华马污染控制工程有限公司，广东广州510030；
3.华南理工大学应用化学系，广东广州510641
0引言
天然有机高分子絮凝剂具有原料来源广泛、价格低廉、无毒、易于生物降解、分子量分布窄、活性基团多、结构多样等特点，易于制成性能优良的怒凝剂，具有良好的应用前景，我国有丰富的天然高分子资源，谁处理方面的研究与应用主要集中在淀粉及其衍生物、改性木质素、甲壳素衍生物等天然高分子的改性，而作为天然高分子来源的F69l于20世纪80年代才开始进入人们的视野.F691是天然的含胶植物粉，含有水不溶性的纤维素(质量分数约50%)、木质素(质量分数约28%)以及水溶性的多聚糖(质量分数约20%)，还有少量丹宁等，其分子量分布广(1.5×10～10)，无毒性，易生物降解.该天然高分子化合物及其羧基改性物CG—A最初用作絮凝剂，使用过程中发现它还有缓蚀和阻垢功能.，因此阳离子季铵盐、喹啉季铵盐，、吡啶季铵盐、异喹啉季铵盐、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺等物质与之的改性以及通过羧甲基化制备两性高分子絮凝剂的研究也相继有报道.膦酸基类物质是一类应用广泛的阻垢和缓蚀剂，可以预见在F69。上引进膦酸基团后，利用它们与天然高分子的协同作用，药剂会有良好的絮凝、缓蚀和阻垢性能.本文以天然高分子。粉为原料，通过接枝膦酸基团，成功地制备了一种水处理剂LXL-A
1制备原理
F69中的多聚糖和纤维素都是由许多单糖分子组成，每个单糖分子中含有1个伯羟基和2个仲羟基，其中伯羟基比仲羟基活泼，碱性条件下，醚化剂可与之进行亲核取代反应.接枝有机膦酸基的主要反应为
R—CH2ONa+Cl—CH2COPO(OH)2—R—CH2OCH2COPO(OH)2+NaC1
2实验
2.1试剂与仪器
试剂：天然植物胶l粉，取自粤北山区；三氯化磷，AR；氯乙酸，AR；NaOH，CP；钼酸钠，AR；喹啉，AR；喹钼柠酮，AP.
仪器：Vector33傅里叶变换红外光谱仪，KBr压片，德国Braker公司产.
2.2制备过程
有机磷醚化剂的制备：三氯化磷与氯乙酸在一定条件下反应生成有机磷醚化剂；醚化反应制备LXL—A：称取一定量的F69l于烧瓶中，加入一定量的润湿剂，搅拌，使F691粉充分润湿分散，加氢氧化钠溶液碱化，不断搅拌，慢慢加入醚化剂，一定温度下醚化反应制得LXL—A.
2.3有机磷含量分析
将有机磷转化为正磷酸盐、与钼酸钠和喹啉反应生成黄色的磷钼酸喹啉沉淀，用过量的碱标准溶液溶解沉淀，然后以标准盐酸溶液返滴定过量的碱，按实际消耗的碱量计算出磷含量.
3结果与讨论
3.1反应影响因素
根据F69l接枝膦酸基制备LXL—A药剂的化学原理可知，影响反应的主要因素有：(A)反应温度/℃；(B)n(C1CHzCOOH)：n(v691)；(C)n(PC13)：n(F691)；(D)n(NaOH)：n(v691).以有机磷含量为考核指标，选用4因素、3水平正交实验
(3)，实验结果及数据处理见表1.

实验结果及极差分析表明，4因素对反应的影响顺序为C>B>D>A.按最优化水平组合，制备LXL—A的最佳工艺条件为：反应温度为50℃，n(C1CH2COOH)：n(F691)=l，n(PC13)：n(F691)=1.5，n(NaOH)：n(F691)=4.
3.2红外光谱定性分析
对F691进行红外光谱分析结果表明：LXL—A在1420cm-1处有较强的碳链(C—P)吸收峰，在3500cm-1附近有高而强的羧酸基(一COO)吸收峰，而这在F691原料粉中是没有的，说明药剂中接枝上了膦酸基团.
3.3工艺条件分析
1)反应温度对醚化反应的影响主要表现在两方面：一是温度高会加快醚化反应，有利于提高产品质量，二是温度高会加快天然分子的降解，不利于提高产品质量.实验得出反应温度为50℃是最佳反应温度.
2)理论上，n(C1CH2COOH)：n(F691)=l时可实现完全取代.但反应过程中存在大量副反应，使得cmn2COOH利用率下降，但过量的C1CH2COOH参与释酸副反应，将使得醚化条件变差.实验得出n(C]CH2COOH)：n(F691)=l时效果最好.
3)PC13投放量越多，有机磷含量越高.但从实验结果看来，n(PC13)：n(F691)为0.5，1.0，1.5时有机磷的平均收率分别为81.3%，58.7%，50.8%，即PC13的量增加，有机磷收率降低.
4)氢氧化钠也有两方面作用，一是活化9粉中纤维素和多聚糖的羟基，二是维持反应体系的pH值.因此，维持一定浓度的氢氧化钠对保证产品质量至关重要，实验得出/7，(NaOH)：n(F69.)=4为最佳投加量.
4结论
1)通过醚化脱水反应，在F69。上成功地接枝上了有机磷基团，制备了天然高分子接枝改性水处理剂LXL—A.2)制备LXL—A的最佳工艺条件为：反应温度5O℃，n(clcH2coon)：n(F691)=1，n(PCI3)：n(F691)=1.5，n(NaOH)：n(F691)=4，此时制得的LXL—A具有最高的膦酸基团取代度.