氨基三甲叉膦酸的合成试验

1、第三章氨基三甲叉膦酸（ATMP）的合成试验、表征与应用性能试验实验五 氨基三甲叉麟酸（ATMP）的合成试验12.1实验目的（1）了解氨基三甲叉麟酸水处理剂的合成原理（Mannich反应）和应用；（2）掌握氨基三甲叉麟酸合成的基本操作；（3）掌握聚丙烯酸分子量测定的基本原理和基本操作；（4）掌握阻垢剂和分散剂的评价原理和方法。12.2实验原理ATMP（氨基三甲叉麟酸）系有机多元麟水处理药剂。它具有良好的化学稳定性，不易 水解，耐较高温度和用量小等优点，而且兼具有缓蚀和阻垢性能，是一种良好的碱性水处理 药剂。其合成方法一般是三氯化磷与甲醛、氨（常用氯化铵）进行Mannich反应，反应式如 下所示：

2、NH4C1 +3HCHO+ 3PCl3 + 6H2O N（CH2PO3H2）3 +10 HCl12.3试剂和仪器试剂：甲醛，CP；氯化铵，AR；三氯化磷，CP；去离子水。仪器：四口烧瓶；滴液漏斗；乌氏粘度计（0.6mm）；恒温水浴；干燥箱等。12.4实验方法在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计、滴液漏斗的250 ml四口烧瓶中，加入37%的甲 醛溶液24.5g（0.3mol）的和氯化铵5.3g（0.1mol），搅拌溶解，在不断搅拌下开始滴加三氯 化磷41.5g （0.3mol），期间控制温度在40C左右，滴加完毕，升温到5060C，恒温1h， 再继续升温至7080C，恒温1h，再继续升温至7080

3、C，恒温0.5h，12.5测试方法12.5.1 ATMP含量的测定12.5.1.1测定的原理 在pH约为10的NH3-NH4Cl缓冲溶液中，ATMP可与Zn2+形成络合 物，络合比为1:1。以铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液滴定过量的Zn2+。12.5.1.2主要试剂和主要仪器（1） 氯化锌标准溶液 c=0.015mol/L；（2）EDTA 标准溶液 c=0.015mol/L；（3）NH3-NH4Cl 缓冲溶液 pH=10；（4）铬黑T指示剂1g/L水溶液。5.5.1.3测定步骤准确称取ATMP样品4g，用水溶解并定容于500mL容量瓶中，制备成试液备用。移取20.00mL试液于锥形瓶中，加

4、入1滴中性红溶液，逐滴加入0.2mol/L的氢氧化钠 溶液，使试液由红色变为黄色。加入12mL NH3-NH4Cl缓冲溶液，再加入20.00mL氯化 锌标准溶液，加热至4070C，冷却，加入12滴铬黑T指示剂，溶液呈紫红色，加入 100mL水，用EDTA标准溶液滴定至蓝色时即为终点。计算试样中ATMP的百分含量为：（c2匕q 匕）x 299.0 x 10-3 x 1002 2 m： X（V / 匕）式中(3)c2ZnCl2标准溶液的浓度，式中(3)V2加入ZnCl2标准溶液的体积，mL；c1EDTA标准溶液的浓度，mol/L；V1滴定时消耗EDTA标准溶液的体积，mL；m0试样的质量，g；V0

5、试样的总体积，mL；V被滴定的试样体积，mL；5.5.1.5注意事项(1)(25.5.1.5注意事项(1)(2)缓冲溶液不可加入过多，否则会影响终点的观察；在加入铬黑T后，若溶液呈蓝色，则表明ZnC2l加入量过少，可多加入一些ZnCl2 标准溶液或减少被测试液的体积；被滴定溶液一定要冷却至室温，若趁热滴定，将会使结果偏低。5.5. 2亚氨基二甲叉麟酸（I DPA）含量的测定5.5.2.1测定的原理 试样中主要是ATMP和IDPA。在pH约为10的NH3-NH4C1缓冲溶液 中，ATMP和IDPA均可与Cu2形成络合物，紫脲酸铵可指示终点。从测定结果中减去ATMP 的含量即为IDPA的含量。5.

6、5.2.2主要试剂和主要仪器(1)(2)(5)(6)硫酸铜锌标准溶液c （CuSO(1)(2)(5)(6)NH3-NH4Cl 缓冲溶液 pH=10；紫脲酸铵指示剂1g紫脲酸铵与100g氯化钠研磨，混匀。5.5.2.3测定步骤移取20.00mL试液于锥形瓶中，加入20mL水和12滴中性红溶液，逐滴加入0.2mol/L 的氢氧化钠溶液，使试液由红色变为黄色。加入2025滴NH3-NH4Cl缓冲溶液，加少 许紫脲酸铵，溶液呈紫红色。用CuSO4标准溶液滴定至亮黄色或亮绿色时即为 终点。计算亚氨基二甲叉麟酸IDPA的百分含量为：X = C 匕 x 湖.0、10一3 x 100 - X x 空m (V

7、/ V0)2 m m (V / V0)=0.68560.299cV2V0 x 100 - X m V1式中cCuSO4标准溶液的浓度，mol/L；V2CuSO4标准溶液的体积，mL；c1EDTA标准溶液的浓度，mol/L；V1滴定时消耗EDTA标准溶液的体积，mL；m0试样的质量，g；V0试样的总体积，mL；V被滴定的试样体积，mL；X1ATMP的百分含量；299.0ATMP的摩尔质量，g/mol；205.0IDPA的摩尔质量，g/mol。5.5.2.5注意事项 缓冲溶液不可加入过多，因为ATMP和IDPA与Cu2+的络合常数都不是很大。例 如与 CW+在 pH=5.30 时，K=4.07X1

8、05,在 pH = 3.-0 时，K=2.18X104, IDPA与。诅+在 pH = 5.00时，K=1.78X 104。虽然pH增大时条件稳定常数会随之略有增加，但加入过多的 NH3-NH4Cl时Cu2+与NH3形成络合物，将造成结果偏大；缓冲溶液也不可加入过少。若NH3-NH4Cl缓冲溶液加入过少，滴入Cu2+的酸性溶液后， 缓冲溶液的缓冲容量不足，使pH值下降，条件稳定常数降低过多，使滴定突跃减少甚至消 失，终点难于观察或延后，使结果不准确。终点之前，溶液是由紫脲酸铵的红色与紫脲酸铵一Cu2+形成的黄色、Cu2+ATMP 络合物的蓝色的混合色而显出不明亮的黄到黄绿色，只有ATMP、ID

9、PA全部和Cu2+络合后， 过量的Cu2+和紫脲酸铵络合物才会显出明亮的黄色。若所用的Cu2+较多，终点也可以是紫 脲酸铵一Cu2+形成的黄色和Cu2+ATMP络合物的蓝色的混合成的绿色。快到终点时滴定一 定要慢。一般讲，终点为黄色时，ATMP含量较高，突跃也明显。若IDPA含量过多，终点 将会变绿，终点不敏锐，这是因为IDPACu2+络合常数较小的缘故。5.5. 3氯化钠含量的测定5.5.3.1测定的原理在酸性介质中氯离子与银离子形成氯化银沉淀，沉淀分离后，以KIO3 和淀粉为指示剂，用KI标准溶液滴定滤液中的过量硝酸银。5.5.3.2主要试剂和主要仪器 AgNO3 标准溶液 c (AgNO

10、3)=0.02mol/L；NaCl标准溶液c (NaCl) =0.02mol/L，用已在500600C灼烧恒重的优级 纯氯化钠配制；2, 4一二硝基苯酚饱和溶液。5.5.3.3测定步骤移取25.00mL试液于锥形瓶中，加入20mL水和35滴2，4一二硝基苯酚饱和溶液， 此时溶液为无色。逐滴加入氢氧化钠溶液至溶液刚变为黄色，此时pH=2.83.5。移入10.00mL 硝酸银标准溶液，有白色沉淀产生。再加入23滴甲基紫溶液，溶液呈蓝色。用NaCl标 准溶液滴定至红紫色并伴有沉淀凝聚现象即为终点。计算氯化物(以Cl-计)的百分含量为：X = 一 CE)乂 3%46、10 -3 x 1003m0(V / V0)0.03546(c V - c V )V=0 x 100m V式中c1AgNO3标准溶液的浓度，mol/L；V1加入AgNO3标准溶液的体积，mL；c2NaCl标准溶液的浓度，mol/L；V2滴定用去NaCl标准溶液的体积，mL；m0试样的质量，g;V0试样的总体积，mL；V被滴定的试样体积，mL；35.46Cl-的摩尔质量，g/molo5.5.3.5注意事项由于测定时pH=2.83.5，因此磷酸银不会发生沉淀，故用这种方法磷酸 根、亚磷酸根不干扰