膦酸是20世纪70年代以来循环冷却水化学处理中广泛应用的重要的缓蚀阻垢剂。其结构式中磷原子和碳原子直接连接,膦酸可以看做是磷酸分子中的一个羟基被烃基R所取代的产物。
由于膦酸结构中有这种碳磷相接的C—P键,所以具有良好的化学稳定性,有一定程度的耐氧化性能,不易水解,能耐较高温度等优点。
多元膦酸为阴极性缓蚀剂,又是一类非化学当量的阻垢剂,对许多金属离子,如Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+等有优异的螯合能力,阻垢效率好,使用剂量少。一般阻垢用量多为1.5~5.0mg/L(100%),用于缓蚀则剂量较高。其阻垢机理主要是具有明显的晶格畸变作用和络合增溶作用。起缓蚀阻垢作用的为其负离子,膦酸或其钠盐均有效。产品多为30%~50%的水溶液,有时也制成白色粉状,分酸型及钠型两种。多元膦酸的品种很多,最常用及有代表性的品种如下。
(1)氨基三亚甲基膦酸(ATMP) 旧称氨基三甲叉膦酸。对碳酸钙的阻垢效果很好,在循环冷却水中很常用。其结构式为:
(2)亚乙基二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)或乙二胺四亚甲基膦酸 旧称乙二胺四甲叉膦酸。能与多价离子如钙、镁、铁、铝、锌等形成稳定的络合物。除在循环冷却水中常用之外,在低压锅炉的炉内处理也常用。其结构式为:
(3)羟基亚乙基二膦酸(HEDP) 旧称羟基乙叉二膦酸,其结构式为:
由于其分子结构中没有C—N键,所以比ATMP及EDTMP的抗氧化性能好,不易被活性氯氧化而水解成正磷酸盐,更加适合与氧化性缓蚀阻垢剂和杀生剂配合使用,在循环冷却水中很常用。
(4)二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DETPMP) 其特点是与Mn2+复合使用时,对碳钢和铜合金均有良好的缓蚀效果。应用尚不广泛。其结构式为: