一种具有良好配伍性的钙离子螯合剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种具有良好配伍性的钙离子螯合剂及其应用，属于水处理领域。本发明专利技术以短链的聚乙二醇和亚氨基二乙酸二乙酯为原料，合成了一种新型钙离子螯合剂。与EDTA

【技术实现步骤摘要】
一种具有良好配伍性的钙离子螯合剂及其应用


[0001]本专利技术涉及一种具有良好配伍性的钙离子螯合剂及其应用，属于水处理领域。

技术介绍

[0002]地球上可供人们直接或间接利用的水资源日益匮乏，人类主要利用的淡水约占全球总储水量的2.53％。所以提高循环水利用效率对工业生产和社会经济发展具有重要意义。碳酸钙和硫酸钙是工业循环冷却水系统中成垢的主要成分，由于其在循环冷却水体系中呈现出一定的粘滞性和较低的溶解度，这两种盐垢容易附着并沉积于管道表面，降低了冷却水的热交换效率，甚至会导致反应釜的温度失控，造成爆炸等安全事故。为了有效抑制这些钙垢的产生，添加化学阻垢剂是一种常用的有效方法。
[0003]阻垢剂按其作用机理可以分为螯合增溶、凝聚分散、静电斥力、晶体畸变等作用。而在评定试验中，最主要的是螯合作用，分散作用是螯合作用的补救措施而晶体畸变作用是分散作用的补救措施。螯合作用是通过螯合剂的中心离子与体系中的成垢阳离子如钙镁离子等结合，生成稳定的螯合物，从而阻止其与成垢的阴离子接触，降低成垢几率。常见的有含膦系列的阻垢剂和聚羧酸类阻垢剂。含膦的阻垢剂可与多种金属离子作用，形成稳定的螯合物，具有较好的耐温性和良好的阻垢效果。但含膦阻垢剂在应用过程中会造成水体污染。聚羧酸类阻垢剂虽不含磷，但加入循环水系统后容易产生钙凝胶现象，失去阻垢效果。因此，为解决水处理问题，需开发设计新型的阻垢剂。
[0004]与聚合物型的阻垢剂相比，小分子型的阻垢剂在溶液中通常具有更快的扩散速度，与离子即时结合等优点，可以更好的阻止无机物的结晶过程。但与此同时，在水处理配方中，某些小分子金属螯合剂的配伍性不好，难以实际上发挥出阻垢的效果。因此，开发新型的具有实用价值的小分子螯合剂，对于新型水处理剂配方的开发具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为解决目前阻垢剂在水处理应用中存在的缺陷，本专利技术设计合成了一种新型钙离子螯合剂。该钙离子螯合剂表现出良好的配伍性和螯合效果。
[0006]本专利技术的钙离子螯合剂为BCHD(n)
‑
4Na，其结构式如下：
[0007][0008]在一种实施方式中，所述钙离子螯合剂结构式如下，为BCHD(2)
‑
4Na：
[0009][0010]本专利技术的钙螯合剂BCHD(n)
‑
4Na，是以短链的聚乙二醇和亚氨基二乙酸二乙酯为原料合成得到的。
[0011]本专利技术的钙离子螯合剂BCHD(n)
‑
4Na的合成路线如下：
[0012][0013]在一种实施方式中，所述合成路线如下：
[0014][0015]本专利技术还提供一种水处理药剂，所述水处理药剂中含有钙离子螯合剂BCHD(n)
‑
4Na。
[0016]在一种实施方式中，所述水处理药剂中还含有聚丙烯酸和膦酰基羟基乙酸。
[0017]在一种实施方式中，所述水处理药剂中含有2％
‑
6％(按质量分数计)的钙离子螯合剂BCHD(n)
‑
4Na、8
‑
12％的聚丙烯酸和6
‑
10％的膦酰基羟基乙酸。
[0018]本专利技术还提供上述钙离子螯合剂BCHD(n)
‑
4Na或者上述含有钙离子螯合剂BCHD(n)
‑
4Na的水处理药剂在水处理领域的应用。
[0019]所述应用，是用于循环水系统。具体地，可以用于循环冷却水体系中，比如以碳酸钙和/或硫酸钙为成垢的主要成分的工业循环冷却水系统。
[0020]所述应用，是将钙离子螯合剂BCHD(n)
‑
4Na水溶液或者含有钙离子螯合剂BCHD(n)
‑
4Na的水处理药剂投料到待处理的水中。
[0021]本专利技术的一定量的钙离子螯合剂BCHD(n)
‑
4Na加入到含一定钙离子浓度的水溶液中后，BCHD(n)
‑
4Na表现出良好的螯合作用，且优于EDTA
‑
2Na。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术通过合理设计螯合剂的分子结构，使得其具有更好的螯合作用。配制0.1wt％的螯合剂与硬水的混合溶液，向其中加入碳酸钠以确定水溶液中钙离子的浓度时，添加了BCHD
n
‑
4Na的样品产生沉淀所需碳酸钠的浓度为8.15
×
10
‑7mol/L，高于添加了0.1wt％EDTA
‑
2Na的样品(4.85
×
10
‑7mol/L)，说明了BCHD
n
‑
4Na对钙离子的螯合作用强于同等条件下的EDTA
‑
2Na。
[0024]同时，与现有水处理用螯合剂EDTA
‑
2Na相比，BCHD
n
‑
4Na具有良好配伍性、在溶液中与其它药剂的相容性更好，从而实际应用效果更好；与现有聚合物型的阻垢剂相比，本专利技术的螯合剂BCHD
n
‑
4Na为小分子化合物，制备更加简单且络合能力强。此外，本专利技术的BCHD
n
‑
4Na不含膦、不会造成水体污染。
附图说明
[0025]图1为BCHD(2)
‑
4Na的氢核磁共振谱图(在D2O中测得)。
[0026]图2为BCHD(2)
‑
4Na与EDTA
‑
2Na加入水处理药剂后的外观照片；其中，左侧为加入BCHD(2)
‑
4Na的照片，右侧为加入EDTA
‑
2Na后的照片。
具体实施方式
[0027]以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本专利技术，不用于限制本专利技术。
[0028]实施例1：钙离子螯合剂BCHD(2)
‑
4Na的合成
[0029]钙离子螯合剂BCHD(2)
‑
4Na的合成路线如下：
[0030][0031]具体地，
[0032]化合物I的合成。0℃下，将(36.0g,0.13mol)PBr3逐滴滴加到(20.0g,0.10mol)三缩四乙二醇中，滴加时间控制在1h内，滴加结束后将体系升温至55℃，继续搅拌反应12h。反应结束后，待体系冷却至室温，加入适量的二氯甲烷，然后用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤至弱碱性，分离得到有机相，用无水硫酸钠干燥，抽滤后减压下除去溶剂，即可得到化合物I。
[0033]化合物II的合成。向单口瓶中加入(32.8g,0.10mol)化合物I和(42.9g,0.23mol)亚氨基二乙酸二乙酯，加入200mL无水乙醇搅拌均匀后，向其中加入(15.0g,0.14mol)碳酸钠，待体系升温至80℃后继续反应12h，反应结束后抽滤得滤液，再用无水乙醇将滤渣洗涤三次，合并滤液并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一类可以络合钙离子的化合物，其结构式为：2.权利要求1所述化合物的合成方法，其特征在于，所述化合物是以短链的聚乙二醇和亚氨基二乙酸二乙酯为原料合成得到的。3.根据权利要求2所述化合物的合成方法，其特征在于，所述合成方法的路线为：4.权利要求1所述的化合物在作为钙离子螯合剂方面的应用。5.一种水处理药剂，含有权利要求1所述的化合物。6.根据权利要求5所述的水处理药剂，其特征在于，所述水处理药剂中还含有...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈登鑫，仲崇军，卫红瑞，吕继龙，
申请(专利权)人：无锡广源高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：