一種氨基三亞甲基膦酸-n-氧化物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于水處理的氧化物藥劑，具體提供一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物及其制備方法，本發(fā)明化合物通過由亞磷酸、氯化銨、甲醛制得氨基三亞甲基膦酸，然后再與雙氧水反應(yīng)制得。產(chǎn)品解決了添加氧化性殺菌滅藻劑水體系的阻垢緩蝕問題，與液氯、次氯酸鈉、有機氯等復(fù)配性能良好；本發(fā)明所提供的氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物對鈣垢等的分散阻垢能力優(yōu)于氨基三亞甲基膦酸。
【專利說明】—種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)品領(lǐng)域，具體提供一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氨基三亞甲基膦酸是一種有機膦酸類阻垢緩蝕劑，氨基三亞甲基膦酸具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸變作用。能與鐵、銅、鋅等多種金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，能溶解金屬表面的氧化物。氨基三亞甲基膦酸一般用作火力發(fā)電廠、油田注水和煉油廠的循環(huán)冷卻水，可以起到減少金屬設(shè)備或管路腐蝕和結(jié)構(gòu)的作用。氨基三亞甲基膦酸在放置印染等行業(yè)用作金屬離子螯合劑，也可用于金屬表面處理劑等。另外，可與多種緩沖劑、阻垢劑配合使用。與聚羧酸鹽等有良好協(xié)同作用，可增加緩蝕阻垢效果，也可作為清洗劑，除去金屬表面油脂。還可作為 洗滌劑的添加劑，金屬離子的掩蔽劑、無氰電鍍添加劑和稀有金屬萃取劑等。
[0003]但是，氨基三亞甲基膦酸耐氧化性差，使其在一些具有氧化性殺菌劑液態(tài)氯、次氯酸、二氧化氯、雙氧水等的水中容易降解，穩(wěn)定性較差，限制了其應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決氨基三亞甲基膦酸穩(wěn)定性差的問題，本發(fā)明提供了一種改性的氨基三亞甲基膦酸，提高了其耐氧化性能，并且賦予其更好的鈣螯合能力及分散能力和緩蝕效果，與鋅鹽等預(yù)膜劑復(fù)配性強，增加成膜速度和膜的強度。
[0005]為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明提供一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物具有結(jié)構(gòu)0N[CH2P03H2]3并提供其合成方法是:由亞磷酸、氯化銨、甲醛為原料一步法反應(yīng)制得氨基三亞甲基膦酸，然后再與雙氧水反應(yīng)制得。
[0006]本發(fā)明的氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物具有結(jié)構(gòu)式ON[CH2PO3H2] 3。
[0007]通過以下具體的工藝步驟制備:
(I)將氯化銨和甲醛水溶液加入反應(yīng)釜，控制溫度35°c ±5°C，滴加三氯化磷，滴加完畢升溫回流反應(yīng)，然后蒸餾除去甲醛和鹽酸。
[0008](2)降低溫度，加入催化劑，滴加雙氧水，滴加完畢提高溫度保溫反應(yīng)。
[0009](3)保溫反應(yīng)完畢降溫加入亞硫酸氫鈉，調(diào)節(jié)活性物含量出料。
[0010]上述步驟(2)所述的氨基三亞甲基膦酸蒸餾完畢溫度降低至5(T70°C。
[0011]上述步驟(2)所述的催化劑為有機酸或苛性堿。
[0012]上述步驟(2)所述的催化劑的加入量為氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量的0.1飛％，優(yōu)選的是0.5~1%。
[0013]上述步驟(2)所述的雙氧水濃度為25~30%，加入量為氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量的15~30%，優(yōu)選的加入量是氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量的20~25%。
[0014]上述步驟(2)所述的雙氧水滴加時間為0.5~2h。[0015]上述步驟(2)所述的雙氧水滴加完畢保溫溫度為7(T90°C。
[0016]上述步驟(2)所述的雙氧水滴加完畢保溫時間為2~8h。
[0017]上述步驟(3)所述的保溫完畢加入亞硫酸氫鈉的溫度為6(T65°C。
[0018]上述步驟(3)所述的亞硫酸氫鈉的加入量為雙氧水質(zhì)量的0-5%。
[0019]本發(fā)明專利的突出特點是:提供了一種能夠適用于氧化環(huán)境下的緩蝕阻垢劑氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物，并提供其制備方法。解決了添加氧化性殺菌滅藻劑水體系的阻垢緩蝕問題，與液氯、次氯酸鈉、有機氯等復(fù)配性能良好；本發(fā)明所提供的氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物對鈣垢等的分散阻垢能力優(yōu)于氨基三亞甲基膦酸。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]為了更好的闡述本發(fā)明的目的和方法，現(xiàn)具體舉例如下，并對其在應(yīng)用上的阻垢效果與氨基三亞甲基膦酸進行對比舉例如下。
[0022]實施例1
一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物具有結(jié)構(gòu)ON[CH2PO3H2] 3。
[0023]通過以下具體工藝方案合成:
將氯化銨和甲醛水溶液加入反應(yīng)釜，控制溫度35°C ±5°C，滴加三氯化磷，滴加完畢升溫回流反應(yīng)，然后蒸餾除去甲`醛和鹽酸。降低溫度至60°C，加入氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量
0.5%的片狀氫氧化鉀。攪拌混合均勻，滴加氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量20%的25%濃度雙氧水，Ih滴加完畢，提高溫度至70°C保溫反應(yīng)4h，降溫至60°C加入雙氧水質(zhì)量1%的亞硫酸氫鈉，調(diào)節(jié)活性物含量至要求出料。
[0024]實施例2
一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物具有結(jié)構(gòu)ON[CH2PO3H2] 3。
[0025]通過以下具體工藝方案合成:
將氯化銨和甲醛水溶液加入反應(yīng)釜，控制溫度35°C ±5°C，滴加三氯化磷，滴加完畢升溫回流反應(yīng)，然后蒸餾除去甲醛和鹽酸。降低溫度至60°C，加入氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量
0.8%的片狀氫氧化鉀。攪拌混合均勻，滴加氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量30%的27%濃度雙氧水，Ih滴加完畢，提高溫度至75°C保溫反應(yīng)5h，降溫至60°C加入雙氧水質(zhì)量3%的亞硫酸氫鈉，調(diào)節(jié)活性物含量至要求出料。
[0026]實施例3
一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物具有結(jié)構(gòu)ON[CH2PO3H2] 3。
[0027]通過以下具體工藝方案合成:
將氯化銨和甲醛水溶液加入反應(yīng)釜，控制溫度35V ±5°C，滴加三氯化磷，滴加完畢升溫回流反應(yīng)，然后蒸餾除去甲醛和鹽酸。降低溫度至65°C，加入氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量1%的片狀氫氧化鉀。攪拌混合均勻，滴加氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量20%的25%濃度雙氧水，Ih滴加完畢，提高溫度至70°C保溫反應(yīng)4h，降溫至60°C加入雙氧水質(zhì)量0.8%的亞硫酸氫鈉，調(diào)節(jié)活性物含量至要求出料。
[0028]實施例4
一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物具有結(jié)構(gòu)ON[CH2PO3H2] 3。[0029]通過以下具體工藝方案合成:
將氯化銨和甲醛水溶液加入反應(yīng)釜，控制溫度35°C ±5°C，滴加三氯化磷，滴加完畢升溫回流反應(yīng)，然后蒸餾除去甲醛和鹽酸。降低溫度至60°C，加入氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量
0.5%的檸檬酸。攪拌混合均勻，滴加氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量18%的25%濃度雙氧水，Ih滴加完畢，提高溫度至70°C保溫反應(yīng)4h，降溫至60°C加入雙氧水質(zhì)量0.2%的亞硫酸氫鈉，調(diào)節(jié)活性物含量至要求出料。
[0030]實施例5
一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物具有結(jié)構(gòu)ON[CH2PO3H2] 3。
[0031]通過以下具體工藝方案合成:
將氯化銨和甲醛水溶液加入反應(yīng)釜，控制溫度35°C ±5°C，滴加三氯化磷，滴加完畢升溫回流反應(yīng)，然后蒸餾除去甲醛和鹽酸。降低溫度至60°C，加入氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量
0.8%的檸檬酸。攪拌混合均勻，滴加氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量25%的25%濃度雙氧水，Ih滴加完畢，提高溫度至70°C保 溫反應(yīng)4h，降溫至60°C加入雙氧水質(zhì)量1%的亞硫酸氫鈉，調(diào)節(jié)活性物含量至要求出料。
[0032]實施例6
一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物具有結(jié)構(gòu)ON[CH2PO3H2] 3。
[0033]通過以下具體工藝方案合成:
將氯化銨和甲醛水溶液加入反應(yīng)釜，控制溫度35V ±5°C，滴加三氯化磷，滴加完畢升溫回流反應(yīng)，然后蒸餾除去甲醛和鹽酸。降低溫度至60°C，加入氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量1%的檸檬酸。攪拌混合均勻，滴加氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量20%的25%濃度雙氧水，Ih滴加完畢，提高溫度至75°C保溫反應(yīng)6h，降溫至60°C加入雙氧水質(zhì)量0%的亞硫酸氫鈉，調(diào)節(jié)活性物含量至要求出料。
[0034]對比例
將上述實施例所得氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物與氨基三亞甲基膦酸的碳酸鈣阻垢率、鈣螯合力、鐵螯合力、鈣容忍度進行對比，測試結(jié)果如下:
【權(quán)利要求】
1.作為阻垢緩蝕劑使用的一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物，其特征在于:其結(jié)構(gòu)式為 ON [CH2PO3H2] 3。
2.權(quán)利要求1所述一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物的制備方法，它包括以下具體的工藝步驟: 將氯化銨和甲醛水溶液加入反應(yīng)釜，控制溫度35°C ±5°C，滴加三氯化磷，滴加完畢升溫回流反應(yīng)，然后蒸餾除去甲醛和鹽酸； 降低溫度，加入催化劑，滴加雙氧水，滴加完畢提高溫度保溫反應(yīng)； 保溫反應(yīng)完畢降溫加入亞硫酸氫鈉，調(diào)節(jié)活性物含量出料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物的制備方法，其特征在于:步驟(2)中蒸餾完畢后溫度降低至50-70°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的催化劑為有機酸或苛性堿；催化劑的加入量為氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量的.0.1~5%，優(yōu)選的是0.5~1%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述的雙氧水濃度為25~30%，加入量為氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量的15~30%，優(yōu)選的加入量是氨基三亞甲基膦酸質(zhì)量的20-25%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物的制備方法，其特征在于:上述步驟(2)中所述的雙氧水滴加時間為0.5~2h。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物的制備方法，其特征在于:步驟(2)中雙氧水滴加完畢保溫溫度為70-90°C ;雙氧水滴加完畢保溫時間為2~8h。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物的制備方法，其特征在于:步驟(3)中保溫完畢加入亞硫酸氫鈉的溫度為60-65°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種氨基三亞甲基膦酸-N-氧化物的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述的亞硫酸氫鈉的加入量為雙氧水質(zhì)量的0-5%。
【文檔編號】C02F5/14GK103708637SQ201410000959
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】任澤旭, 齊曉婧, 萬振濤, 劉全華, 李鵬飛, 宋盟盟, 張秀華 申請人:山東省泰和水處理有限公司