第一節(jié) 羥基亞乙基二膦酸的簡(jiǎn)介
羥基亞乙基二膦酸具有阻垢緩蝕效果好，并具有耐高溫，抗氧化性好，低毒等特點(diǎn)，主要用于工業(yè)循環(huán)冷卻水的阻垢和緩蝕，由于本品能同鐵、銅、鋁、鋅等多種金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，所以可以用于清洗鍋爐和管道中鐵銹，無(wú)機(jī)鹽垢。（立項(xiàng)申請(qǐng)）
第二節(jié) 羥基亞乙基二膦酸的制備方法
由三氯化磷與冰醋酸混合后，加熱、蒸餾，得乙酰氯（見(jiàn)00510），再與亞磷酸反應(yīng)制得。市售品為以水稀釋為含量50%的粘稠液體。每噸產(chǎn)品消耗三氯化磷（95%）931kg，冰醋酸591kg。
工業(yè)制備法
工業(yè)上通常采用冰醋酸與三氯化磷酰期貨，再由?；a(chǎn)物與三氯化磷水解產(chǎn)物縮合法。將計(jì)量的水，冰醋酸加入反應(yīng)釜中，攪拌均勻。在冷卻下滴加三氯化磷，控制反應(yīng)溫度在40～80℃。反應(yīng)副產(chǎn)物氯化氫氣體經(jīng)冷凝后送入吸收塔，回收鹽酸。溢出的乙酰氯和醋酸經(jīng)冷凝仍回反應(yīng)器。滴完三氯化磷后，升溫至100～130℃，回流4～5h。反應(yīng)結(jié)束后，通水蒸氣水解，蒸出殘留的醋酸及低沸點(diǎn)物。得產(chǎn)品。
通過(guò)二乙烯三胺與甲醛的親核加成，加成產(chǎn)物與三氯化磷水解產(chǎn)物酯化，中和得產(chǎn)品。詳見(jiàn)EDTMP。
改良工藝
羥基亞乙基二膦酸(1-Hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid)簡(jiǎn)稱HEDPA,結(jié)構(gòu)式為:OHO POHCCH3OHPOOHOHHEDPA具有極穩(wěn)定的C-P鍵,鍵能為246 kJ·mol-1,其抗氧化性較氨基三亞甲基磷酸(ATMP)、乙二胺四亞甲基磷酸鈉(EDTMP)好,在250℃才分解。
以冰醋酸和三氯化磷為原料制備了羥基亞乙基二膦酸,討論了影響羥基亞乙基二膦酸產(chǎn)率及產(chǎn)品中磷酸、亞磷酸殘留率的主要因素,優(yōu)化了合成工藝。
第三節(jié) 羥基亞乙基二膦酸的工業(yè)應(yīng)用
電鍍涂飾
通過(guò)赫爾槽試驗(yàn)和方槽試驗(yàn)， 研究 了不同主鹽對(duì) HEDP (羥基亞乙基二膦酸)體系電鍍銅沉積速率、電流效率、鍍層外觀、厚度、結(jié)合力等的影響。鍍液組成為：HEDP 160 g/L，Cu2+10 g/L，K2CO360 g/L，pH 9.0。結(jié)果表明，由于陰離子不同，銅鹽種類會(huì)影響電鍍過(guò)程和鍍層性能。HEDP 體系鍍銅液的最佳主鹽為CuSO4·5H2O。以CuSO4·5H2O為主鹽時(shí)，電流效率為92.5%，鍍速為0.18μm/min，所得銅鍍層表面平整、致密，與鋼鐵基體的結(jié)合力良好。
材料保護(hù)
為了提高鋼鐵基體上羥基亞乙基二膦酸(HEDP)鍍銅層的結(jié)合強(qiáng)度,采用電化學(xué)工作站進(jìn)行陰極極化曲線和恒電流電位-時(shí)間曲線的測(cè)定,應(yīng)用彎曲折斷法進(jìn)行臨界起始電流密度(即保證鍍層結(jié)合強(qiáng)度的最小初始電流)的測(cè)定和鍍層結(jié)合強(qiáng)度的定量測(cè)定,探討了輔助配位劑及相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)鍍層結(jié)合強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:輔助配位劑的加入提高了銅析出時(shí)的陰極極化,降低了臨界起始電流密度,當(dāng)用1A/dm2的電流密度進(jìn)行起始電鍍時(shí),可使鐵的表面在銅沉積前得到更充分的活化,使銅鍍層與鐵基體的結(jié)合強(qiáng)度提高到6416.38N/cm2,已接近銅上電鍍銅的水平。介紹了電鍍層結(jié)合強(qiáng)度的定量測(cè)定方法,探討了提高鍍層結(jié)合強(qiáng)度的電位活化機(jī)理。
從常用水處理藥劑中選擇3種有機(jī)膦藥劑PBTCA(2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸)、HEDP(羥基亞乙基二膦酸)、ATMP(氨基三亞甲基膦酸)與ClO2、ZnSO4復(fù)配,通過(guò)正交試驗(yàn)確定了最佳配方,并利用從頭計(jì)算法對(duì)該配方進(jìn)行了量子化學(xué)計(jì)算, 分析 了緩蝕性能和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系.結(jié)果表明:P原子凈電荷QP、電荷密度、分子的最低空軌道能E LUMO與緩蝕率有較好的相關(guān)性.同時(shí),計(jì)算了Fe和ClO2的最高占有軌道能E HOMO和最低空軌道能E LUMO以及二者的差值△E,說(shuō)明緩蝕劑供出電子與Fe作用的趨勢(shì)要大于接受電子與Fe作用的趨勢(shì),而且PBTCA、HEDP和ATMP耐二氧化氯氧化的能力與緩蝕劑最低空軌道能與二氧化氯最高占有軌道能的差值(LUMOinhib-HOMOClO2值)有較好的相關(guān)性。
廢水處理
采用靜態(tài)阻垢法測(cè)定不同濃度的HEDP藥劑對(duì)碳酸鈣垢的阻垢效果.測(cè)定阻垢試驗(yàn)的溶液中實(shí)際殘留的HEDP藥劑濃度,考察了不同Ca2+濃度與HEDP的沉積效應(yīng), 研究 結(jié)果表明,在低Ca2+濃度時(shí).HEDP藥劑對(duì)碳酸鈣有良好的阻垢效果;在高Ca2+濃度的溶液中,HEDP藥劑與溶液中大量的Ca2+結(jié)合,形成不溶性有機(jī)膦酸鹽-鈣復(fù)合體而沉積,而影響HEDP藥效的發(fā)揮.
日用化學(xué)
對(duì)適用于孤東六區(qū)稠油冷采條件的無(wú)堿超低界面張力兩親聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)油體系,通過(guò)電導(dǎo)率、界面張力及黏度等手段 研究 了羥基亞乙基二膦酸四鈉(HEDP-Na4)對(duì)石油磺酸鹽/兩親聚合物體系界面張力及黏度的影響。HEDP-Na4一方面能夠通過(guò)鹽效應(yīng)調(diào)節(jié)石油磺酸鹽的親水親油平衡,促進(jìn)石油磺酸鹽在油/水界面上的吸附,另一方面能夠鰲合溶液中的Ca2+和Mg2+,減小高價(jià)金屬離子對(duì)石油磺酸鹽和Ⅰ型兩親聚合物的影響,從而使得體系界面張力大幅降低和黏度小幅升高;并且HEDP-Na4對(duì)石油磺酸鹽與Ⅰ型兩親聚合物之間的相互作用影響不大。
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