有机膦酸的种类和性质

有机膦酸的种类和性质

有机膦酸的种类很多，但在它们的分子结构中都含有与碳原子直接相连的膦酸基团

并且分子中还可能含有—OH、—CH2、—COOH 等基团。因此，按分子中含膦酸基团的数目，有机膦酸可分为：二膦酸、三膦酸、四膦酸、五膦酸等；如按分子结构的类型，有机膦酸又可分为亚甲基（旧称甲基）膦酸型、同碳二膦酸型、羧酸膦酸型和含有其他原子膦酸型。

有机膦酸是国外20世纪60年代后期才开发的新产品，但在70年代就在循环冷却水处理中得到广泛应用。这是由于它有以下优点。首先，它们分子结构中都有C—P键，而这种键比聚磷酸盐中的P—O—P键要牢固的多，因此它的化学稳定性好，不易水解，并且耐高温，在使用中不会因水解生成正磷酸盐而导致菌藻过度繁殖。其次，它与聚磷酸盐一样也有临界值效应，就是只需用几mg/L的有机膦酸就可以阻止几百mg/L的碳酸钙发生沉淀；同时，它的阻垢性能比聚磷酸盐好。曾有人试验，在钙硬度为1375mg/L的水中，投加5 mg/L 的有机磷酸盐，在90 温度下经过120h，钙硬度中的50%-80%不会沉淀；而在同样的条件下投加5mg/L聚磷酸盐，则几乎无效。第三，它还有与其他药剂共用时的良好协同效应，即在总药剂量不变的情况下，药剂各自单独使用，其效果不如二者混合使用时的效果好。人们在实际使用中发现，有机膦酸与聚磷酸盐混合使用的效果比单独用任何而一种都好。除了与聚磷酸盐外，它还与多种药剂有良好的协同效应。因此，在实际使用中人们常择其最佳协同效应的复合配方使用。除上述优点外，有机膦酸在高剂量下还具有良好的缓蚀性能，并且属于无毒或低毒的药剂，因此在使用中不用担心环境污染的问题。

有机磷酸品种很多，但在循环冷却水系统中常用的药剂主要有以下几种：ATMP、EDTMP、HEDP、DTPMP

ATMP化学名称为氨基三甲叉膦酸，ATMP是其英文名称为：Amino Trimethylene Phosphonic Acid的缩写。其分子结构式为：

ATMP是由氯化铵、甲醛和三氯化磷为原料一步的合成的。

ATMP具有稳定的碳磷键，是有机膦中最常见的药剂之一。曾有人实验，在含95mg/l 钙硬度的水溶液中，投加1mg/l的ATMP,在85温度下，可保持24h不沉淀。有根据实验的数据比较，ATMP是亚甲基膦酸型中对碳酸钙阻垢效果最好的几种药剂之一，因此ATMP对抑制碳酸钙垢特别适用。有人用ATMP作鱼毒试验，证明其对刺鱼的值为100mg/l,对胖头鱼的值也为100mg/l,基本属于无毒药品。

EDTMP化学名称为乙二胺四甲叉膦酸，EDTMP则是其英文名称Ethylene Diamine Tetra Methylene Phosphonic Acid的缩写。其分子结构式是：

EDTMP是由乙二胺、甲醛、三氯化磷一步合成的。它能与多价离子钙离子、镁离子、亚铁离子、锌离子、铝离子、铁离子等形成稳定的络合物，所形成的络合物常是多元环形。如EDTMP与钙离子形成多元环螯合物。

这仅是从平面上表示它们与一个金属离子形成的螯合物，而实际上它可以和两个或多个金属离子螯合，形成立体结构的双环或多环螯合物。这些大分子的络合物是疏松的，可以分散在水中或混入钙垢中，使硬垢变松软。

EDTMP对抑制碳酸钙、水和氧化铁和硫酸钙等水垢都有效，而对稳定硫酸钙的过饱和溶液最为有效，并在200高温下也不分解，因此更适应与低压锅炉在炉内处理。国外还曾用EDTMP纯品做注射用药，作牙膏的添加剂，以阻止磷酸钙垢在牙齿上沉淀。

HEDP是同碳二膦酸型中的一种有机磷酸。它的分子结构中不含N，其化学名称为羟基乙叉二膦酸，HEDP是其英文名称1-Hydroxy Ethylidene-1,1-Diphosphonic Acid的缩写。其分子结构是为：

HEDP是用醋酸和三氯化磷一步合成的，由于分子式中只有碳磷键而无碳氮键，因此其抗氧化性比上述两种有机磷酸好，HEDP也能与金属离子形成刘元环螯合物，并且有临界值效应和协同效应，因此它对抑制碳酸钙、水和氧化铁等析出或者沉积有很好的效果，但对抑制硫酸钙垢的效果较差。纯的HEDP是无毒的，国外还曾用它作为酒的稳定剂。此外，纯品还用于无氰电镀。

DTPMP是国外20世纪80年代开发的一种有机膦酸。其化学名称为二乙烯三胺五甲叉膦酸。DTPMP是其英文名称的Diethylene Triamine Penta Methylene Phosphonic Acid缩写。其分子式是：

它的特点是与镁离子复合对碳钢和铜合金均有很好的缓蚀能力。由于镁离子不在环境法规限制范围内，因此，这种药剂的配方在国际上已引起较大的兴趣。DTPMP与上述有机膦酸一样，也可以和多个金属离子螯合，形成两个或多个立体大分0子环状络合物，松散的分散在水中，破坏了碳酸钙晶体的生长，从而起到阻垢的作用。