新型阻垢剂GDMP的合成及其阻垢性能的研究_南子龙

StudyonthesynthesisandscaleinhibitingperformanceofglycinedimethylphosphonicacidNanZilong，YinHao，LiuZhiyong（InstituteofChemicalEngineering，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300130，China）新型阻垢剂GDMP的合成及其阻垢性能的研究南子龙，殷昊，刘智勇（河北工业大学化工学院，天津300130）［摘要］用甘氨酸、甲醛、亚磷酸合成了新型阻垢剂甘氨酸二亚甲基膦酸（GDMP），并将其与其他常用阻垢剂HEDP、PBTCA、ATMP、PESA、PASP进行二元复配。用碳酸钙沉淀法对GDMP单剂及其二元复配物的阻垢性能进行分析，结果表明，GDMP与其他常用阻垢剂复配有一定的协同效应，可用于改进现有工业冷却水阻垢剂配方。并对其阻垢机理进行了初步讨论。［关键词］阻垢剂；甘氨酸二亚甲基膦酸；复配物［中图分类号］TQ085+.4［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2009）08-0059-03Abstract：Thescaleinhibitorglycinedimethylphosphonicacid（GDMP）hasbeensynthesizedwithglycine，formaldehydeandphosphonicacid.ThescaleinhibitingeffectsofitsbinarycomplexesofGDMPandHEDP，PBTCA，ATMP，PESA，PASParestudied.Thecarbonateprecipitationmethodisusedfordeterminingthescaleinhibitingeffects，andtheresultshowsthatGDMPandotherfrequentlyusedscaleinhibitorhavesynergisticeffect，andtheycanbeusedforimprovingtheprescriptionsofscaleinhibitorsincoolingwatersystems.Theirinhibitingmechanismsarediscussedpreliminarilyaswell.Keywords：scaleinhibitor；glycinedimethylphosphonicacid；complexes水资源短缺将是我国乃至全球都将面临的严峻问题。在工业用水中，冷却水占50%~80％，因此节约冷却水就成了工业节水的重中之重〔1〕。水处理剂的使用不但可保证循环水系统正常运行，而且可以提高循环水浓缩倍数，对工业节水有重要意义。阻垢剂的种类很多，在工业上广泛应用的是复合水处理药剂，但人们对于水处理药剂复配时的性能以及药剂各组分间的相互作用关系及其对阻垢性能的影响等问题的研究还很不充分〔2-4〕。因此笔者研究了甘氨酸二亚甲基膦酸（GDMP）的合成方法，并讨论了在HEDP、PBTCA、ATMP、PASP、PESA单剂投加质量浓度分别为5mg/L时和GDMP（自制）构成的二元复配体系的阻垢性能。1实验部分1.1试剂与仪器试剂：阻垢剂羟基亚乙基二膦酸（HEDP）、2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸（PBTCA）、氨基三亚甲基膦酸（ATMP）、聚天冬氨酸（PASP）、聚环氧琥珀酸（PESA），均为工业纯；化学试剂NaCl、CaCl2·2H2O、MgCl2·6H2O、NaHCO3、Na2CO3等，均为分析纯。仪器：KOM-8型电子恒温水浴锅；SHB-Ⅲ型循环水式真空泵；FA1024型电子分析天平；DG-201BS型电子控温烘箱；常规玻璃仪器。1.2实验步骤1.2.1GDMP的合成在装有电动搅拌、回流冷凝器、恒压滴液漏斗及温度计的四口瓶中加入41g亚磷酸，开动搅拌并加热，控制温度在适当的范围内滴加少量的盐酸。将18.75g甘氨酸和一定量的质量分数为37%~40％的甲醛水溶液加热，使甘氨酸全部溶解在甲醛水溶液中，倒入恒压滴液漏斗中，开始滴加甲醛－甘氨酸溶液，控制在适宜的温度下，经过类似Mannich反应过第29卷第8期2009年8月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol．29No．8Aug．，200959——工业水处理2009－08，29（8）工业水处理2009－08，29（8）程得棕红色或橘红色黏稠液体，即GDMP〔5-7〕。1.2.2阻垢剂阻CaCO3性能测试测定阻垢率的方法有多种，算法也不完全相同。本试验采用GB/T16632—1996碳酸钙沉淀法〔8〕测定阻垢剂的阻CaCO3垢性能。1.2.3阻垢率的计算阻垢率计算公式：由于EDT