多氨基多醚基亚甲基膦酸

多氨基多醚基亚甲基膦酸(PAPEMP)的合成及性能研究
范宗良，张鹏云，武林焕。

(1．兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州730050；2．甘肃省化工研究院，甘
肃兰州730020)
摘要：以端氨基聚醚、亚磷酸、甲醛、浓硫酸等为原料合成了新型水处理剂多氨基多醚基亚甲基膦酸(PAPEMP)，对其阻垢、缓蚀性能进行了研究。

研究表明，PAPEMP在同类型阻垢剂中具有很高的钙离子忍度，对碳酸钙和硫酸钙有很强的阻垢性能。

关键词：多氨基多醚基亚甲基膦酸；冷却水处理；阻垢性能；缓蚀性能
中图分类号：TQ225．261随着世界人口的飞涨和工业化的快速发展，世界水资源的紧缺和对环境污染的保护正日益受到全社会的重视，节约用水、保护水资源已成为当务之急。

工业用水中冷却水用量约占6O%～8O% ，节约工业用水的主要目标是循环冷却水。

近些年来，各国都已逐渐认识到提高工业循环冷却水的浓缩倍数是降低工业用水量和污染排放量的最佳途径。

在常用的水处理剂已不能满足要求的情况下，要想使循环冷却水在较高的浓缩倍数下运行或将冷却水回收使用，就必须开发应用新型、高效、性能优异的水处理药剂来优化水质。

这样，多氨基多醚基亚甲基膦酸(PAPEMA)就自然地进入了我们的视野。

多氨基多醚基亚甲基膦酸(PAPEMP)是一种复杂的有机膦酸，其分子结构如下：
其中n在2～3之间，相对分子质量约在600左右。

PAPEMP是新一代的有机膦酸口]，作为优秀的碳酸钙阻垢剂，它们的相对分子质量增大，分子间引入亲水集团，不仅含磷量低，而且具有很高的钙容忍度，对碳酸钙、硫酸钙有很强的阻垢能力，能很好地稳定铁、锌、锰的氧化物，对硅和硅酸盐也十分有效。

研究还表明，PAPEMP对碳酸钙水垢除了起阀值作用外，还具有一定的分散能力。

目前，PAPEMP已经在国外的石化、电力、油田等部门得到了较为广泛的应用。

本文对PAPEMP的合成工艺及其阻垢性能进行了详细介绍。

1 PAPEMP的合成
1．1 主要原料
端氨基聚醚D一230(工业品，上海绍贺贸易有限公司，分子量224．8，聚合度n一2．6)；亚磷酸(工业品，9O ，兰州精细化工有限公司)；甲醛(工业品，37 9，6，兰州化学工业公司)；浓硫酸(分析纯，98 ，白银良友化学试剂有限公司)。

1．2 PAPEMP的合成
在装有电动搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的三口烧瓶中加入一定量的亚磷酸。

启动搅拌，加入少许浓硫酸和蒸馏水的混合物。

保持反应温度在4O℃左右，加入端氨基聚醚。

升温至100℃ ，冷凝回流，向溶液中缓慢滴加甲醛，滴加时间不少于50 min。

滴加完毕，在温度不小于11O℃的情况下继续加热回流约2．0 h。

减压蒸馏，最后补加一定量的水，混合均匀后而得到合格液态产品。

1．3 产品的质量分析
外观：红棕色透明液体
固含量：≥5O 9，6
活性组分含量：56．8 9，6(以PAPEMP计)
密度(20℃)g／cm3：≥1．2O
PH(1 水溶液)：2．O～2．5
亚磷酸：≤2．0
钙容忍度：≥69000
2 PAPEMP的性能钡9定
对制得的PAPEMP产品，进行了一系列的性能评定。

2．1 钙容忍度
钙容忍度的测定方法：在3O℃ ，pH 为8．5情况下，向Ca +质量浓度为2 000 rag／L的试验水中滴加阻垢剂，至产生沉淀，记录阻垢剂的加入量，换成相应质量浓度，即为钙容忍度。

结果见表1。

从表1可以看出，PAPEMP的钙容忍度较之于常用的水处理药剂有了大幅度的提高。

2．2 PAPEMP的阻钙垢性能
2．2．1 阻碳酸钙垢
PAPEMP阻碳酸钙垢率的的评定结果如表2。

从表2可以看出，要使CaCO3。

阻垢率达100 ，PAPEMP只要6mg／L左右，而其他药剂则须达到20mg／L左右。

2．2．2 阻硫酸钙垢
PAPEMP阻硫酸钙垢率的的评定结果如表3。

从表3可以看出，要使CaSO4阻垢率达100，PAPEMP只要0．5mg／L，而其他药剂则须达到1.0mg／L左右。

很明显，PAPEMP在碳酸钙及硫酸钙阻垢率上表现具佳，这在常用有机磷中是较少见的。

2．3 PAPEMP的缓蚀性能
有机磷酸和无机磷酸盐一样，二者都具有一定的缓蚀作用。

但在较低的浓度下，有机膦酸的缓蚀阻垢效果不太理想，在实际应用中仅利用有机膦酸的阻垢性能，
结合锌盐及聚合物的符合配方达到缓蚀的目的。

以PAPEMA为主剂，辅以其它助剂的新型高效水处理剂SPC一680作为试验对象，通过旋转挂片腐蚀率测定缓蚀结果。

由表4可见，以PAPEMA为主剂的SPC一680的缓蚀性能好于对比药剂。

3 结论
1)合成的PAPEMP确实具有优异的性能，尤其在钙容忍度，阻碳酸钙、硫酸钙等方面，较目前常用的有机磷有了很大的提高，十分适合我国西部水质高钙、高碱的特点。

2) PAPEMP已在国内、外的石化、电力、油田等得到了应用。

其优异的性能得到了广泛的认可，特别是针对在高浓缩倍数、高温度、高碱度下运行的循环冷却水，它可以同时解决在苛刻条件下的缓蚀及阻垢问题。

3)目前已具备了工业化生产PAPEMP的技术条件，产品可批量供应。