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.     

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)]＞...     

常用水处理剂用于化学清洗的分子结构探讨

选取了常用水处理剂包括HEDP,HPAA,PBTCA,ATMP,EDTMP,BHMTPMPA,DTPMP,PAPEMP,HDTMP,PAA和HPMA,进行溶解碳酸钙垢和铁垢的筛选研究.结果表明,除PAA外其他水处理剂都能溶解碳酸钙垢,机理是其电离出的H+离子溶解碳酸钙垢.而铁垢只有HEDP,HPAA能溶解,其他水处理剂即使浸泡2个月仍然不能溶解,机理是HEDP,HPAA和Fe3+离子形成了稳定的螯合物.HEDP和HPAA具有与其他水处理剂不同的特殊结构:在中心C原子连有膦酸基团或羧酸基团,并且中心C原子连有1个重要的羟基.这种特殊结构具有溶解铁垢的能力,而其他的不能溶解铁垢的水处理剂都不具有这种结构.运用Gaussian09程序,采用了密度泛函的B3LYP方法,对Fe原子采用赝势基组LANL2DZ,对其他原子采用6-31+g(d,p)基组,优化出HEDP,HPAA与Fe3+离子形成的螯合物的分子结构并分析各基团所起的作用.膦酸基团、羧酸基团和羟基共同参与配位,与Fe3+离子形成六配位八面体结构.从分子结构和NBO电荷分布角度探讨了HEDP比HPAA具有更强的溶解铁垢能力的原因.揭示了HEDP在水处理剂中最为常用于化学清洗行业的本质原因,为化学清洗分子设计奠定了基础.     

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.     

羧酸聚合物对磷酸钙的阻垢作用和机理

采用静态阻垢法评定了膦酰基羧酸聚合物(POCA)、聚丙烯酸(PAA)、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物(T-225)、水解聚马来酸酐(HPMA)等四种羧酸类聚合物阻垢剂对磷酸钙的阻垢性能, 发现在加药量为25 mg/L时几种聚合物对磷酸钙垢的阻垢率分别为100%, 94.6%, 36.2%和30.2%. 采用分子动力学(MD)方法, 模拟计算了四种聚合物与磷酸钙晶体的(110)晶面的相互作用结合能、非键作用能等参数. 结果表明: 聚羧酸与(110)晶面结合能以及非键作用能的大小排序为POCA＞T-225＞HPMA＞PAA, 结合能以及非键作用能越大, 说明聚合物与垢晶体的结合越紧密, 抑制性能越好; 因此它们对磷酸钙阻垢能力大小排序为POCA＞T-225＞HPMA＞PAA. 该理论计算与实验室静态阻垢评定结论一致. 通过对超分子对关联函数的分析, 发现POCA和T-225聚合物中羰基O原子与晶面上Ca^2＋之间形成了较弱的离子键, 但强度远比非键作用小, 非键作用主要由库仑作用和范德华作用力提供, 且库仑作用的贡献更大. 据此合成了马来酸酐-苯乙烯磺酸钠-丙烯酸羟丙酯(MA-SS-HPA)以及苯乙烯磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-亚磷酸(MA-SS-H₃PO₃)共聚物, 加药量为18 mg/L时对磷酸钙垢的阻垢率分别为94.2%和100%, 性能优于POCA.     

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.     

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。     

一种氨烷基膦酸型水处理剂的合成及缓蚀阻垢性能的研究

介绍了一种氨烷基膦酸型水处理剂二甲基氨基甲叉二膦酸(DMAMDP)的合成方法,并进行了缓蚀阻垢性能的研究。结果表明,DMAMDP在阻碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙和稳定锌等方面,以及缓蚀性能均优于常用有机膦酸水处理剂HEDP和ATMP。     

阻垢剂阻BaSO4垢性能的电导滴定评价法

采用一种基于电导滴定原理的评价方法,通过测定电导滴定过程中不同阻垢剂在相同浓度下所能维持的BaSO4的最大相对过饱和度来评价阻垢性能。实验对阻垢剂聚环氧琥珀酸(PESA)、聚天冬氨酸(PASP)、二亚乙基三胺五亚甲基膦(DEPTMP)、六偏磷酯钠(SHMP)阻BaSO4垢的性能分别采用了电导滴定法及静态阻垢法进行测定并比较。电导滴定法对阻垢剂阻BaSO4垢性能的测试结果表明,阻垢剂PESA、PASP、DTPMP和SHMP对BaSO4垢的阻垢能力大小为:PESA>PASP>DEPTMP>SHMP,这与静态阻垢法的实验结果一致,表明电导滴定法与静态阻垢法对阻垢剂阻BaSO4垢的评价结果具有一致性,电导滴定法评价阻垢剂对BaSO4垢的阻垢性能具有快速、简单、易行的优点。而且实验表明,电导滴定法的RSD为0.020,而静态阻垢法为0.069,说明电导滴定法的重现性优于静态阻垢法。该法还可用于评价阻垢剂对BaSO4垢的协同阻垢效应。     

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.     

Scale Inhibition of Green Inhibitor Polyepoxysuccinic Sodium

Polyepoxysuccinic acid (PESA) is the green water treatment agents recognized all over the world[1-3]. It is found that when PESA is used alone, it had good scale inhibition. PESA should be included in the category of green scale inhibitor.PESA is synthesized with maleicanhydride in the presence of catalysts. The effect on scale-in-hibiting property of the product from amount and feed times of catalyst, the reaction temperature, the reaction time were investigated. The optimum reaction conditions are as follows:n(maleic anhydride):n(Ca(OH)2):n(NaOH)=1:0.05-0.2:0.5, reaction temperature 95C, reaction time 4h.In all the references about PESA, PESA is researched as a kind of highly effective scale inhibitor or chelate. In this paper, the performance of scale inhibition of PESA is evaluated by scale static inhibitor.The results are shown in Figture1.It is evident from our experimental data (Figture1) that when inhibition for CaCO3.With the increase of PESA dosage, scale inhibition increases. When dosage is more than 6mg/L, inhibition efficiency is over 50%. The formulas give scale inhibition efficiency more than 95% at 12mg/L of total dosage.     

Corrosion Inhibition of a Green Scale Inhibitor Polyepoxysuccinic Acid

The corrosion inhibition of a green scale inhibitor, polyepoxysuccinic acid (PESA) was studied based on dynamic tests. It is found that when PESA is used alone, it had good corrosion inhibition. So, PESA should be included in the category of corrosion inhibitors. It is not only a kind of green scale inhibitor, but also a green corrosion inhibitor. The synergistic effect betweenPESA and Zn2 or sodium gluconate is poor. However, the synergistic effect among PESA, Zn2 and sodium gluconate is excellent, and the corrosion inhibition efficiency for carbon steel is higher than 99%. Further study of corrosion inhibition mechanism reveals that corrosion inhibition of PESA is not affected by carboxyl group, but by the oxygen atom inserted. The existence of oxygen atom in PESA molecular structure makes it easy to form stable chelate with pentacyclic     

环保型阻垢剂对水垢的抑制及其相互作用模拟

为解决聚天冬氨酸(PASP)在高钙离子质量浓度下阻垢效果不佳及分散氧化铁效果差的问题,通过对中间体聚琥珀酰亚胺(PSI)开环改性将酪氨酸(Tyr)接枝到PASP的侧链,合成了具有羧基、氨基、酰胺基、酚羟基等多种功能性官能团的环保型阻垢剂——酪氨酸/聚天冬氨酸共聚物(Tyr-PASP)。 静态阻垢实验表明Tyr-PASP对水垢的抑制能力明显优于PASP。 当n(Tyr):n(PSI)=1:1时,Tyr-PASP对CaCO₃表现出最佳的抑制效果,且质量浓度为4 mg/L时阻垢效率达到了100%,在5 mg/L时,对CaSO₄的抑制效率也达到100%。 添加Tyr-PASP后,水垢晶形从稳定的方解石和文石变成了不稳定的球霰石,形貌也变得松散。 分子动力学模拟表明,Tyr-PASP和方解石之间的相互作用是放热的,并且远高于传统的吸附能,静电力在Tyr/PASP和方解石之间的结合中起主要作用。 此外,Tyr-PASP对氧化铁的分散效果显著提高。     

三元复合驱硅垢防垢剂SY-KD的合成及应用

通过分析三元复合驱油体系下硅垢的形成机理,设计合成了新型硅防垢剂SY-KD.SY-KD是由丙烯酸(AA)和对甲基烯丙基氧基苯磺酸(MBS)共聚形成的高分子(CAABS)与2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTC)复配的混合物.SY-KD中羧基官能团通过氢键相互作用与原硅酸分子或其二聚体发生键合,由于SY-KD分子链的空间位阻效应,阻止了原硅酸分子或二聚体进一步聚合形成二氧化硅.室内研究结果表明,SY-KD各组分对于硅垢的阻垢能力主要是通过阻聚、吸附分散以及对不溶性SiO2的溶蚀作用来实现的,是一种很好的三元复合驱阻垢剂.SY-KD防垢剂使结垢油井平均检泵周期由50 d左右增加到300 d.     

聚醚型无磷共聚物的合成及其阻垢性能

以水为溶剂,丙烯酸(AA)和烯丙氧基聚醚羧酸钠(APEX)为单体,合成了一种新型的无磷聚醚共聚物(APEX/AA)。 通过红外光谱、热重分析及凝胶渗透色谱对聚合物进行了表征。 通过静态法评价了APEX/AA用量、溶液钙离子浓度、pH值、温度对APEX/AA阻磷酸钙垢率的影响。 结果表明,聚合物APEX/AA有良好的热稳定性（至350 ℃才明显失重）,相对分子质量分布可控(PDI=1.41~1.88)。 APEX/AA在用量6 mg/L时阻磷酸钙垢率达到100%,APEX/AA阻磷酸钙垢效果优于羟基亚乙基二膦酸、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸等商业阻垢剂,适用于高钙（Ca2+浓度200~2000 mg/L）、高pH值（7.5~11.0）和高温（75~95 ℃）水质,是一种工业循环水系统中性能优良的阻磷酸钙垢无磷阻垢剂。     

Inhibition of Scale Formation Using Silica Nanoparticle

Because of the wide use of water injection for enhanced oil recovery in the oil fields in order to displace oil into the production well, many reservoirs experience scale deposition problems. Scale formation can cause the production path to be blocked and also cause significant reduction in productivity. One of the most common methods for preventing or lowering the amount of scale formation is applying the scale inhibitors. In this work, silica nanoparticles are used as a scale inhibitor. Conductivity is used as a property of the fluid to show the amount of ion in the solution, leading us to predict the amount of scale formed in the solution. An optimum amount of silica nanoparticles could reduce the rate of conductivity decreasing the solution and consequently lowering the scale deposition, which is the aim of this challenging subject in the oil industry.     

含磷高分子马来酸酐共聚物的阻垢性能

研究了以水为溶剂合成的阻垢功能高分子马来酸酐-丙烯酸-氮川三甲叉膦酸共聚物(PMAN)对CaCO3、CaSO4和Ca2(PO4)3合成水的阻垢效果．探讨了共聚物分散氧化铁的能力及药剂用量、温度、pH值、水体硬度对阻垢率的影响．共聚物的合成工艺及应用符合环保要求。其阻垢性能优于常用的阻垢剂．     

一种智能型阻垢剂性能快速评定装置

针对我国目前指导水处理剂阻垢性能评定的化工行业标准HG/T2160-1991——鼓泡法及其评定设备的不足,基于国外上世纪末提出的电导滴定法,研制了一种一体化智能型阻垢剂性能的快速评定装置。该装置基于微机技术应用平台,实现了水处理剂阻垢性能评定的全程自动化:建立了滴定过程中电导率——滴定液容积变化曲线突降点位置的预测算法和相应软件,奠定了阻垢效果的智能评定基础;研制了数据采样间隔自动跟踪、匹配蠕动泵转速的自动滴定装置,提高了滴定分辨率和拐点位置确定精度;自制了高灵敏度、高精密度的半导体温度传感器及其测点位置调节部件,消除了滴定过程中温度对检测评定的干扰;定量确定了测定池系统表面积垢对检测评定的影响,拟定了相应清洗程序。与现有各评定方法和设备相比,本仪器的精准度高、重复性好、评定快捷、操作简便、容重小、能耗小,能更好满足水处理剂生产企业和众多行业用户对水处理剂阻垢性能评定的需求,有望成为鼓泡法评定设备的换代产品。     

多元膦酸复合水处理剂的合成

对工业水进行有效处理 ,已成为工业生产中必不可少的重要环节。传统工业水处理剂所使用的铬酸盐、磷酸盐因产生二次污染而受到限制。近年来开发的有机膦低剂量高阻垢系列水处理剂使用效果非常好、缓蚀效果也不错。我们采用一步法合成乙二胺四甲叉膦酸钠 (ＥＤＴＭＰＳ) ,并对其阻垢缓蚀性能进行了探讨[1 ,2 ] 。1　实验部分1 1　ＥＤＴＭＰ合成及活性成分分析在装有搅拌器、回馏冷凝器、温度计的四颈烧瓶中加入一定量配比的乙二胺、水、甲醛 ,再滴加ＰＣｌ3,控制滴速 40ｄ/ｍｉｎ ,加料完后稳定 1 0分钟 ,再水浴缓慢升温至 40℃ ,保温 3小…     

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...