水處理劑之含磷有機(jī)緩蝕阻垢劑

 

20世紀(jì)60年代開始，人們開發(fā)了含磷的有機(jī)緩蝕阻垢劑。70年代初，它們?cè)诠I(yè)上獲得了大規(guī)模的推廣和使用。與無機(jī)聚磷酸鹽相比，它們的化學(xué)穩(wěn)定性好，不易水解和降解，緩蝕、阻垢效果也比無機(jī)聚磷酸鹽好，使用的劑量也比聚磷酸鹽為低。當(dāng)它們和低相對(duì)分子質(zhì)量的聚電解質(zhì)——聚丙烯酸以及聚磷酸鹽等復(fù)合使用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而提高了藥劑的緩蝕、附垢效果。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中經(jīng)常使用的含磷有機(jī)緩蝕阻垢劑，一般有兩大類:一類是有機(jī)磷酸酯，碳原子不與磷原子直接相連,可以看作是磷酸分子的一個(gè)羥基的氫原子被烷基取代的產(chǎn)物，烷基中的碳原子是通過氧原子和磷原子相連的；另一類是有機(jī)膦酸鹽，碳原子與磷原子直接接相連,也可以看作是磷酸分子中的一個(gè)羥基被烷基取代的產(chǎn)物。

1)有機(jī)磷酸酯的性能和合成

大多數(shù)有機(jī)磷酸酯在水中都有一定的溶解度，特別是磷酸單酯溶解度較大。但有機(jī)磷酸酯的溶解度隨烷基的增大而降低，如果在烷基和氧原子中間插入多個(gè)氧乙烯基，則磷酸酯的溶解度也增加，所以聚氧乙烯基化的磷酸酯或焦磷酸酯，它們的烷基可以比較大，甚至可帶有苯環(huán)，這樣也提高了磷酸酯的緩蝕效果。

有機(jī)磷酸酯比聚磷酸鹽不易水解，但都能發(fā)生水解，特別在溫度比較高和堿性較強(qiáng)的介質(zhì)中更容易發(fā)生水解，水解結(jié)果產(chǎn)生正磷酸和相應(yīng)的醇。焦磷酸酯或聚氧乙烯基化焦磷酸酯，不僅能發(fā)生水解，同時(shí)還有降解過程。水解過程一旦發(fā)生，磷酸酯或焦磷酸酯即被破壞，生成的磷酸可以和水中的鈣離子結(jié)合生成溶解度極小的磷酸鈣沉淀，也會(huì)在換熱器表面轉(zhuǎn)變成羥基磷灰石,造成結(jié)垢。但磷酸酯的用量比聚磷酸鹽一般要小，水解的程度也遠(yuǎn)比聚磷酸鹽為小，因此這種由于水解造成的問題不是太大。

一般認(rèn)為，有機(jī)磷酸酯對(duì)哺乳動(dòng)物和魚類的毒性是很低的，它可以在一定時(shí)間內(nèi)被水分解掉,它的水解產(chǎn)物也可以被生物降解。

有機(jī)磷酸酯的合成工藝還是比較簡(jiǎn)單的。用相應(yīng)的醇和磷酸或五氧化二磷或五氯化磷作用，即可制得。采用不同的配比即可制備磷酸一酯或磷酸二酯。

當(dāng)多元醇和磷酸或五氧化磷作用后，就可以得到多元醇磷酸酯。

反應(yīng)過程中也有二酯形成。但無論單酯或二酯都有良好的緩蝕性能,因此生產(chǎn)過程中不必進(jìn)行分離而可以直接使用。使用的pH值為6.6~9.0,得到的產(chǎn)品為棕色黏稠性液體。n值可視不同情況而有所不同。—般n接近4,緩蝕效果較好。常用的有機(jī)磷酸酯總是和其他藥劑(如BTA、MBT等)復(fù)合使用。

多元醇磷酸酯在附垢方面是很有效的，甚至在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中已有鈣垢沉積的情況下，可以使之逐漸疏松消解，生成易于流動(dòng)的絮狀物而被水帶走。