膦酰基羧酸调聚物对硫酸钙的阻垢机理

静态阻垢法试验表明,膦酰基羧酸聚合物(POCA)对硫酸钙垢沉积具有优异的抑制作用,当加药量为5mg/L时阻垢率达到100%,投加POCA前后硫酸钙表观形貌的变化的扫描电镜分析证实,POCA对垢晶体具有强烈的扭曲畸变作用,随着加药浓度的提高,POCA对晶面的畸变作用增强.采用分子动力学(MD)模拟,计算了POCA与硫酸钙晶体的最主要生长面(020)和主要生长面(010)晶面的相互作用,对体系各种相互作用的分析表明,POCA在与硫酸钙晶体结合过程中其结合能远大于常规吸附能,使其容易占据晶体的活性生长点而使品格发生畸变 POCA对(020)晶面的作用比对(010)晶面的强 超分子体系的作用能主要由库仑作用提供.     

几种羧酸聚合物阻垢剂阻垢作用的匹配模型

实验室采用静态阻垢法评定了水解聚马来酸酐(HPMA)、聚丙烯酸(PAA)、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物(T-225)、丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸共聚物(AA-AMPS)以及膦酰基羧酸调聚物(POCA)对碳酸钙和硫酸钙的阻垢性能,发现对碳酸钙的阻垢作用依次为HPMA>PAA,T-225>POCA,AA-AMPS。对于CaSO4的阻垢,POCA和AA-AMPS在低浓度时就表现出良好的抑制作用,性能最好,其次是T-225,当加药量大于10mg/L后HPMA的性能与T-225相当,PAA的性能相对稍差。通过半经验PM3方法计算了这几种聚合物的构型及相关参数,发现聚合物中某些功能基团的空间距离与垢晶面阳离子间距相匹配,与垢晶面阳离子间距相匹配的功能基团数目的不同,显示出阻垢性能的差异。理论计算结果与实验结果一致。     

聚环氧磺羧酸的合成及其阻垢性能

聚环氧磺羧酸的合成及其阻垢性能;聚环氧磺羧酸; 聚环氧琥珀酸; 阻垢剂     

膦系阻垢剂对碳酸钙阻垢机理的研究

在模拟循环水中,通过静态阻垢实验研究了HEDP,PBTCA,ATMP和EDTMP对碳酸钙的阻垢性能,在相同的加药浓度下(按物质的量浓度计)阻垢性能的强弱顺序为HEDPPBTCAATMPEDTMP;同时采用分子动力学方法,模拟计算了阻垢剂负二价离子与方解石(104),(102),(202)和(113)面的相互作用.结果表明:阻垢剂分子中的膦酸基团和羧酸基团与碳酸钙中的Ca2+形成的离子键对吸附起到了主要作用,同时阻垢剂与晶面间存在较弱的范德华力相互作用.阻垢剂与各晶面的结合能强弱顺序为(113)≥(102)≥(202)(104);分子中的羟基易与垢晶面形成氢键而加强阻垢效果;羧基的位置不同对阻垢作用的影响不同.将静态阻垢的实验结果与分子动力学模拟结果进行了相关性分析,发现阻垢剂在(104)面和(102)面上的吸附对阻垢作用的贡献较大.     

水溶性聚合物与硬石膏晶体相互作用的分子动力学模拟

用分子动力学(MD)方法, 模拟计算了6种水溶性聚合物阻垢剂{聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物[P(AA-co-MAE)]、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物[P(AA-co-HPA)]、聚马来酸(HPMA)、丙烯酸-马来酸共聚物[P(AA-co-MA)]}与硬石膏晶体的相互作用. 结果发现, 聚合物与硬石膏晶体结合能的大小排序为P(AA-co-MA)＞HPMA＞P(AA-co-HPA)＞P(AA-co-MAE)＞PMAA＞PAA, 同种聚合物阻垢剂对硬石膏两晶面生长的抑制能力相差不大. 对体系各种相互作用以及对关联函数g(r)的分析表明, 体系结合能主要由库仑作用提供. 与硬石膏晶体结合的聚合物发生明显形变, 但形变能远小于体系的非键作用能. 聚合物中不同位置羧基的动力学行为差别很大, 链端羧基的运动翻转比链中部羧基剧烈得多, 因后者与硬石膏晶体的结合比前者牢固而能更有效地抑制垢晶体生长.     

由羧酸配体和铁(Ⅱ)构筑的两个过渡金属配位聚合物的结构、表征和性质

采用水热法合成了2个铁的过渡金属配位聚合物[Fe(Medpq)(BDC)H₂O]_n(1)和{[Fe(Medpq)(QUI)H₂O]·2H₂O}_n(2)(Medpq=2-methyldipyrido[3,2-f:2',3'-h]quinoxaline; H₂BDC=terephthalic acid; H₂QUI=2,3-pyridinedicarboxylic acid),并对其进行了元素分析、红外光谱和热重表征,并用X射线单晶衍射测定结构。2个配位聚合物中的中心铁(Ⅱ)离子,都呈现一个稍微扭曲的八面体几何构型。     

由羧酸配体和铁(Ⅱ)构筑的两个过渡金属配位聚合物的结构、表征和性质

采用水热法合成了2个铁的过渡金属配位聚合物[Fe(Medpq)(BDC)H₂O]_n(1)和{[Fe(Medpq)(QUI)H₂O]·2H₂O}_n(2)(Medpq=2-methyldipyrido[3,2-f:2',3'-h]quinoxaline; H₂BDC=terephthalic acid; H₂QUI=2,3-pyridinedicarboxylic acid),并对其进行了元素分析、红外光谱和热重表征,并用X射线单晶衍射测定结构。2个配位聚合物中的中心铁(Ⅱ)离子,都呈现一个稍微扭曲的八面体几何构型。     

聚环氧琥珀酸钠的合成及阻垢性能

聚环氧琥珀酸钠是一种无磷无氮和生物降解性好的兼有阻垢缓蚀双重功能的水处理药剂^[1,2],90年代初美国就开发了这种药剂^[2,4]日本及其它国家也相继开始对聚环氧琥珀酸钠及其衍生物进行了研究^[5],在我国,熊蓉春等^[6]也在这方面进行了初步研究,他们以马来酸酐 为原料一步法合成聚环氧琥珀酸钠,实际操作 中马来酸的环化过程反应较剧烈,使得反应条件很难控制,重复,因此不能准确确定影响产品质量的主要因素,本将环氧琥珀酸钠以Ca(OH)2为引发剂进行聚合,对反应中影响聚环氧琥珀酸钠阻垢性能的因素如引发剂用量,加入次数和反应时间进行了考察,得到了最佳反应条件。     

水溶性聚合物与方解石晶体相互作用的MD模拟

用分子动力学(MD)方法, 模拟计算了三种水溶性聚合物阻垢剂[聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物(AA-MA)]与方解石晶体的作用. 结果表明, 聚合物与方解石两晶面结合能的大小均为PAA ＞ AA-MA ＞ PMAA, 聚合物与(1 0)面的相互作用远比与(104)面的作用强. 对体系各种相互作用以及对关联函数g(r)的分析表明, 结合能主要由库仑作用决定. 与方解石晶面结合的聚合物发生扭曲变形, (1 0)面上的形变能约为(104)面上的2倍, 但均远小于相应的非键作用能. 聚合物中不同位置羧基的动力学行为差别很大, 链端羧基的运动翻转比链中部羧基剧烈得多, 后者与方解石晶体的结合比前者牢固而能更有效地抑制垢晶体生长.     

羧酸共聚物与方解石晶体相互作用的MD模拟

用分子动力学方法, 模拟计算了丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物(AA-MAE)、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物(AA-HPA)、丙烯酸-马来酸共聚物(AA-MA)及水解马来酸酐(HPMA)四种聚羧酸类阻垢剂与方解石晶体(110)晶面的相互作用. 结果表明, 聚羧酸与(110)晶面结合能的大小排序为AA-MA＞HPMA＞AA-HPA＞AA-MAE; 对体系各种相互作用以及径向分布函数的分析表明, 结合能主要由库仑作用(包括离子键)提供, 并含少量氢键成分. 与方解石晶面结合的聚合物发生扭曲变形, 但形变能远小于相应的非键作用能. 聚合物中不同位置羧基的动力学行为差别很大, 链端羧基的运动翻转比链中部羧基剧烈得多, 故后者与晶面的结合比前者更牢固而具有更强的阻垢能力.     

Molecular dynamics simulation on the interaction between polymer inhibitors and anhydrite surface

Investigation on the microscopic interaction between polymer inhibitors and calcium sulfate will be helpful for understanding its scale inhibition mechanism and can provide a theoretical guidance to developing new scale inhibitors. In this work, molecular dynamics simulations with COMPASS force field have been performed to simulate the interaction between hydrolyzed polymaleic anhydride (HPMA), polyaspartic acid (PASP), polyepoxysuccinic acid (PESA), polyacrylic acid (PAA) and the (001) and (020) surfaces of anhydrite (AD) crystal with and without water. The results show that the sequence of binding energies between four polymer inhibitors and AD (001) and (020) with water is PESA > PASP > HPMA > PAA. The binding energy of the same polymer inhibitor on AD (001) is smaller than that on AD (020). Water molecules weaken the deformations of HPMA and PAA but aggravate those of PASP and PESA. Natural bond orbital (NBO) charges of the repeat units of polymer inhibitors were calculated by B3LYP/6‐31G* method. The Coulomb interaction is formed between the O atoms of polymer inhibitors and the Ca atoms of AD crystal. The system of polymer–AD is mainly contributed from the non‐bonding interaction. Polymer inhibitors do not interact directly with AD crystal, but indirectly through the interactions between inhibitor–H₂O and H₂O–AD, i.e. water molecules participate in scale inhibition of polymer inhibitors to AD crystal. Water molecules cannot be ignored when the interaction models are constructed, i.e. solvent effect cannot be ignored. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

取代自由酞菁及二层和三层三明治型配合物的红外光谱

钕配合物;取代自由酞菁及二层和三层三明治型配合物的红外光谱     

膦系阻垢剂阻碳酸钙垢机理的研究

在模拟循环水中, 通过静态阻垢实验研究了HEDP, PBTCA, ATMP和EDTMP对碳酸钙的阻垢性能, 在相同的加药浓度下(按物质的量浓度计)阻垢性能的强弱顺序为HEDP＞PBTCA＞ATMP＞EDTMP; 同时采用分子动力学方法, 模拟计算了阻垢剂负二价离子与方解石(104), (102), (202)和(113)面的相互作用. 结果表明: 阻垢剂分子中的膦酸基团和羧酸基团与碳酸钙中的Ca^2＋形成的离子键对吸附起到了主要作用, 同时阻垢剂与晶面间存在较弱的范德华力相互作用. 阻垢剂与各晶面的结合能强弱顺序为(113)≥(102)≥(202)＞(104); 分子中的羟基易与垢晶面形成氢键而加强阻垢效果; 羧基的位置不同对阻垢作用的影响不同. 将静态阻垢的实验结果与分子动力学模拟结果进行了相关性分析, 发现阻垢剂在(104)面和(102)面上的吸附对阻垢作用的贡献较大.     

阻垢剂的性能及其协同效应

阻垢剂的性能及其协同效应路长青，韩应琳，马迎军，赵任辉，刁月民（南京化工大学应用化学系南京２１０００９）关键词有机膦酸，共聚物，阻垢剂，协同效应有机膦酸和某些共聚物是目前使用最广泛的两类冷却水阻垢剂。有机膦酸对许多金属离子，如钙、镁、铁和锌等具有优异...     

Molecular Dynamics Simulation of Interaction between Calcite Crystal and Phosphonic Acid Molecules

The interactions between calcite crystal and seven kinds of phosphonic acids, nitrilotris(methylphosphonic acid) (NTMP), nitrilo‐methyl‐bis(methylphosphonic acid) (NMBMP), N,N‐glycine‐bis(methylphosphonic acid) (GBMP), 1‐ hydroxy‐1,1‐ethylenebis(phosphonic acid) (HEBP), 1‐amino‐1,1‐ethylenebis(phosphonic acid) (AEBP), 1,2‐ethylenediamine‐N,N,N′,N′‐tetrakis(methylphosphonic acid) (EDATMP), and 1,6‐hexylenediamine‐N,N,N′,N′‐tetrakis‐ (methylphosphonic acid) (HDATMP) have been simulated by a molecular dynamics method. The results showed that the binding energy of each scale inhibitor with the (1l?0) (1l?0) face of calcite crystal was higher than that with (104) face, which has been approved by the analysis of pair correlation functions. The sequence of scale inhibition efficiencies for phosphonic acids against calcite scale is as follows: EDATMP>HDATMP>HEBP>NTMP>GBMP>HEBP>NMBMP, and the growth inhibition on the (1l?0) face of calcite was at the leading status. Phosphonic acids deformed during the binding process, and electrovalent bonds formed between the phosphoryl oxygen atoms in phosphonic acids and the calcium ions on calcite crystal.     

多氨基多醚基亚甲基膦酸的合成及其阻垢机理的MD模拟

以端氨基聚醚、亚磷酸、甲醛、浓盐酸等为原料合成了新型水处理剂多氨基多醚基亚甲基膦酸(PAPEMP), 并通过红外、核磁等手段对产品进行了表征. 采用分子动力学(MD)模拟退火方法, 研究了周期性边界条件下PAPEMP与方解石晶体的相互作用, 探讨了该相互作用的本质, 并初步阐释了PAPEMP的阻垢机理. 结果发现, PAPEMP分子(n＝1～8)与方解石 晶面的结合能强弱排序依次为(按聚合度) 5＞6＞4＞3＞8＞2＞7＞1. 对体系各种相互作用以及对关联函数g(r)的分析表明, 超分子体系的结合能主要由库仑作用(包括离子键)提供, 并含少量氢键成分; van der Waals作用为正值, 不利于结合体系的形成. 能量分析表明, 与方解石晶面结合的PAPEMP (n＝1～8)分子均发生了明显的扭曲变形.     

用分子动力学模拟天然气水合物的抑制效应

用分子动力学模拟方法确定了结构H型(SH)天然气水合物的稳定晶体生长面为(001), 系统研究了277 K时三种动力学抑制剂对此晶面的影响. 模拟显示抑制剂中的氧与表面水分子形成氢键, 从而破坏原有的稳定结构, 造成水合物笼型结构坍塌, 达到抑制水合物形成的效果. 比较三种不同动力学抑制剂对SH的抑制效果得出: PVCap＞PEO＞PVP. 在此基础上研究了PVCap对天然气水合物结构I型(SI), 结构II型(SII)和SH三种不同晶型的抑制效应. 模拟发现抑制效果的次序为: SH＞SI＞SII.     

聚合物对锆钛酸铅纳米晶须形貌的影响

本工作以(C₄H₉O)₄Ti、Pb(NO₃)₂和ZrOCl₂·8H₂O为主要原料，采用改进的水热方法合成了锆钛酸铅(PZT)纳米晶须，并考察了聚合物对锆钛酸铅晶体形貌的影响。结果表明，聚合物对于控制晶体的取向生长起着关键性作用。另外还初步探讨了不同浓度以及不同聚合物对晶体形貌的影响机理，认为聚合物起着覆盖和螯合的作用，进而影响晶体的取向生长趋势，形成纳米线。     

聚环氧琥珀酸及丙烯酸共聚物阻垢机理的分子动力学模拟

用分子动力学方法,模拟计算了聚环氧琥珀酸( PESA)和丙烯酸共聚物[P（AA-co-MA）]、[P(AA-co-HPA)]及[P(AA-co-MAE)]4种聚合物阻垢剂与方解石晶体(104)晶面、(1 (1) 0)晶面的相互作用.结果表明,聚合物与方解石两晶面结合能的大小排序均为PESA＞[P(AA-co-MA)]＞...