螯合分散剂原料—HEDPA的性能、制造及制品的应用（可编辑）.docVIP

螯合分散剂原料—HEDPA的性能、制造及制品的应用 + 中图分类号:TS193.21 文献标识码:C 文章编号:1671-9751(2008)01-0001-07 HEDPA(Hydroxy ethylidene diphosphonic acid)学名为 1-羟基乙叉-1.1-二膦酸,是一种有机膦类水 质稳定剂,具有螯合能力强,低限(阈值)效应及分散作用、稳定性好,溶限效应 阻垢与溶垢性能 显 [1] 著,对设备具有缓蚀功能,低毒性,生物降解好等优点 。故在水质稳定、电镀、医药等行业大量使用, 主要应用在水质处理方面,在纺织染整行业广泛应用只是近 3年的事,多作为螯合分散剂、氧漂稳定剂 的原料。但市场上供应的 HEDPA存在转化率低、副产物多、亚磷酸高等问题,不适合用作螯合分散剂、 氧漂稳定剂的原料,针对这些问题,我们开展合成研究,并将合成的 HEDPA 的制品(螯合分散剂、氧 漂稳定剂等)应用于纺织印染等行业,取得了很好的效果。 1 HEDPA的性能 1.1螯合能力强 HEDPA 是一个五元酸,它在水中可分解电离出 5个氢离子,逐级离解常数为 PK 1.7 PK 2.47 1 2 PK37.28 PK410.29 PK511.13 这个结构特点,导致它们电离后的负离子可以和许多金属离子形成 稳定的螯合物。下表是 HEDPA和一些金属离子形成螯合物的稳定常数。 表 1 HEDPA和一些金属离子形成螯合物的稳定常数 2+ 2+ 2+ 2+ 3+ 3+ 3+ 离子种类 Mg Ca Fe Cu Zn Al Fe 稳定常数 lg 6.55 6.04 9.05 12.48 10.37 15.29 16.21 注:在 25℃和 0.1mol/l kCl时用玻璃电极法测定 由表 1可知, HEDPA可作为一个优质的螯合剂应用于不同的金属离子的螯合。 1.2具有低限(阈值)效应及分散作用 HEDPA具有低限效应,也称阈值效应或亚化效应,即 HEDPA可将远高于按螯合机制的化学计量相 应量的金属(致垢和非致垢)离子“螯合”于水中,从而使金属盐类在水中保持溶解状态。例如,在室 ???????????? 收稿日期:2007-12-12 作者简介:陈晓玉,女,浙江纺织服装职业技术学院染整技术研究所,副教授 (浙江 宁波 315211) 周革,男,江苏常州科威精细化工厂,高级工程师 (江苏 常州 213033) PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 //0.第 1期第 2 页 陈晓玉,等:螯合分散剂原料?HEDPA的性能、制造及制品的应用 2008年 3月 温下,欲保持 1600mg的 CaCO于 PH值8.5的 1L水中 7天不沉淀出来,HEDPA的用量只需 1mg。这 3 里,钙离子与 HEDPA的摩尔比高达 3300? 1。如果 HEDPA纯粹按螯合剂的化学计量机制起作用的话, 每 mol HEDPA只能将 1/2mol碳酸钙保持在溶解状态。如果 HEDPA与其它络合剂相配合,其协同效应作 用下,效果就更加明显,实质起到将金属(致垢和非致垢)离子溶解、分散在溶液中的作用。 1.3稳定性好 HEDPA分子中的碳-磷键较牢固,键能 246Kj/mol,因此具有良好的化学稳定性,在 200℃以下均能 与铁、铜、钙、镁、络、锌等形成稳定的络合物;干品加热至 250℃时才开始分解;抗水解能力好,在 260℃PH11的水中经历 12小时后,也只有 5.6%的 HEDPA分解。抗氧化剂(例如氯气)分解性能很 好,在余氯 5mg/l的水溶液中,5mg/l的 HEDPA水解的份额小于 30%。 1.4具有溶限效应 阻垢与溶垢性能 HEDPA与金属离子能形成很稳定的络合物,因而降低水中致垢和非致垢金属离子的浓度,使水中析 出金属盐沉淀的可能性减少,并减少非致垢金属离子对各类加工的影响。HEDPA还能和已形成金属盐晶 体中的金属离子作用,使得金属盐小晶体与其它小晶体碰撞过程中难以按晶体排列次序排列,不易生成 大晶体,故使金属盐能以小晶体形成存在于水中不析出,相应提高了金属盐在水中的溶解性能,不使其 产生沉垢的可能。 HEDPA是与一般的螯合剂不同。例如,EDTA与金属离子螯合,在一般情况下都是按 1:1等摩尔螯 合 只有极少数的四价金属离子除按 1:1螯合外,还有 1:2的螯合物,即使金属离子过量也不影响螯 合比,而 HEDPA则不同,在金属离子过量时,它能与多个金属离子形成胶束状多核配合物,例如 PH11 2+ - 6 2+ 时,当 Ca 浓度超过 2×10 mol/l时,可以形成 Ca :HEDPA1? 1,3? 2,4? 3或 7? 4的胶束 2+ 2+ 状多核配合物,它们的稳定常数 lg 分别为 5.52,18.78,29.98和 4