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2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸(PBTC)制备方法

时间:2023-03-24 12:30:08来源:food栏目:食品快速检测 阅读:

 

2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸(PBTC)制备方法

[db:作者] / 2023-01-06 00:00

2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸(PBTC)

[结构式]

2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸简称PBTC,其分子结构中同时含有膦基—PO3H2和羧基—COOH,使得PBTC能在高温、高硬度和高pH值的水质条件下,具有比常用有机多元膦酸更好的阻垢性能。与有机多元膦酸相比,PBTC不易形成难溶的膦酸钙。同时它还有缓蚀作用,特别是在高剂量使用时,它还是一种高效缓蚀剂。PBTC与锌盐和聚磷酸盐复配可产生良好的协同效应。

[物化性质]外观为无色或淡黄色,几乎无味的透明液体。通常为含固体量为(50±1)%的水溶液。密度(20℃)1.27~1.30g/cm3,黏度(20℃)15~25mPa·s,凝固点约为-15℃。pH值(1%重量活性药剂水溶液)为1.5~1.8。由亚磷酸二甲酯和马来酸二甲酯的加成产物再与丙烯酸甲酯加成,得2-膦酸二甲酯丁烷-1,2,4-三羧酸甲酯,然后在酸存在下进行水解制得。具有良好的缓蚀阻垢性能,能耐酸、耐碱和耐氧化。对锌盐溶解度高且具协同效应。适用于高温、高硬、高pH值、高浓缩倍数的苛刻水质条件。

[制备方法]目前国内一般采用德国Bayer公司的技术路线:①亚磷酸酯与丁二酸酯在催化剂作用下发生亲核加成反应,生成磷酰基琥珀酸四烷酯;②磷酰基琥珀酸四烷酯与丙烯酸酯在催化剂作用下进行Michael加成反应,生成2膦酰基J烷-1,2,4-三羧酸五烷酯;③2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸五烷酯在酸性介质中水解得到最终产物PBTC。工艺路线如下:

这里的R主要为Me或Et。此外,也可用丙烯腈替代丙烯酸,但该产品在合成过程中涉及剧毒的氰化物,对环境造成二次污染,因而工业生产几乎不采用此路线。

[技术指标]HG/T3662-2000

[应用] PBTC是一种兼具阻垢缓蚀性能高、化学稳定性强和低毒特点的水处理剂。在苛刻条件下,如高温、高硬度、高碱度下能发挥很强的阻垢作用,尤其在有Fe3+存在,其阻垢性能优于其他有机磷酸盐;对硫酸盐的阻垢性能略差。PBTC具有良好的缓蚀性能,与锌盐、聚磷酸盐有很好的协同缓蚀作用,其缓蚀机理是:碳钢表面发生腐蚀时,腐蚀产物,主要是水解氧化铁,在金属表面沉积;当有PBTC存在时,PBTC与水解氧化铁在金属表面反应生成了一层不溶于水的缓蚀膜,将水与金属隔开,从而抑制了金属的腐蚀。锌、钙离子也可参与膜的形成。它不易被酸碱破坏,不易水解,耐高温。据报道,1份PBTC与4份50%的氢氧化钠水溶液在80℃放置1年,或1份PBTC与9份98%的硫酸在80℃放置3周,PBTC有效成分均未发生改变;PBTC还耐氧化剂如氯、优氯净、强氯精的氧化分解;PBTC不易与Ca2+、Mg2+、Fe3+等生成难溶的有机磷酸盐沉淀。

PBTC可用于石油、化工、发电、工业锅炉的水处理。其加入量就应根据现场水质及水系统运行状况进行试验后确定,推荐浓度一般为5~20mg/L,一般与其他缓蚀剂、阻垢剂复合使用,药剂应连续注入冷水系统中;加药设备应耐酸性腐蚀。

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