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ATMP HEDP PBTCA之间缓蚀阻垢性能研究

发布时间:2015-10-23 13:39:37| 分类: 行业动态

从常用水处理药剂中选择 3种有机膦药剂PBTCA ( 2-膦酸基丁烷 - 1 , 2 , 4- 三羧酸 )、 HEDP(羟基 亚乙基二膦酸 )、 ATMP(氨基三亚甲基膦酸 )与 ClO2、 ZnSO4 复配, 通过正交试验确定了最佳配方,并利用从 头计算法对该配方进行了量子化学计算,分析了缓蚀性能和分子结构的关系.结果表明: P原子净电荷 Q P、 电荷密度、 分子的最低空轨道能 ELUMO与缓蚀率有较好的相关性.同时, 计算了 Fe和 ClO2的最高占有轨道能 EHOMO和最低空轨道能 E LUMO以及二者的差值 E , 说明缓蚀剂供出电子与 Fe作用的趋势要大于接受电子与 Fe作用的趋势,而且 PBTCA、 HEDP和 ATMP耐二氧化氯氧化的能力与缓蚀剂最低空轨道能与二氧化氯最 高占有轨道能的差值 ( LUMOinhib HOMOC lO2 值 )有较好的相关性,试验数据也表明了缓蚀机理的正确性.

关键词: 二氧化氯; 2- 膦酸基丁烷 - 1 , 2 , 4- 三羧酸; 羟基亚乙基二膦酸;氨基三亚甲基膦酸

  有机缓蚀剂的结构对其缓蚀性能有决定性影 响,采用量子化学方法对缓蚀剂的缓蚀性能进行 定量或半定量研究,具有重要的理论意义和广泛 的实际意义.自 Vosta 1971年来用HMO分子轨道 近似方法研究有机缓蚀剂以来, 量子化学计算方 法已成为研究缓蚀剂分子结构与缓蚀性能关系的 有效手段,国内外已有学者用各种量子化学计算方法研究了多种缓蚀剂的分子结构与缓蚀效率之 间的定量关系, 根据电荷分布的特征入研究了缓 蚀剂的作用机理[ 13] ,并已在含 N、S缓蚀剂的量子 化学研究方面作了积极的探索[ 4] , 但对含 P有机 缓蚀剂的量子化学研究的报道还很少见, 而有机 磷系缓蚀剂是目前应用较多的重要缓蚀剂之一. 因此, 开展这方面的理论探索是一项有意义的工 作.本文从分子和原子水平上研究了 PBTCA、 HEDP、 ATMP的缓蚀机理, 为评价有机膦系缓蚀 剂的缓蚀性能和进一步开发新型低磷或无磷的绿色缓蚀剂提供理论信息.

目前特别有效的一类阻垢剂是非化学配比的阻垢缓蚀剂。这一类阻垢剂在本身浓度只是溶液中钙离子 浓度的几分之一甚至百分之几的情况下, 就能达到 明显的阻垢效果。相反, 自然界中存在的磷酸根离 子和镁、 锌等离子抑制方解石晶体生长时,其效果直 接和浓度成正比[ 2] 。长期以来, 对非化学配比阻垢 剂的阻垢效果, 人们提出了多种理论模型,例如晶体 成核抑制[ 3] 、 生长位置吸附[ 4] 、 表面电荷变化[ 5] 等模 型。但是,验证上述理论模型的实验事实还很欠缺, 特别是缺少能直接反映阻垢过程的微观形貌变化的 实验图像。