RU2605697C1 - Способ получения биоразлагаемого ингибитора солеотложений - Google Patents

Способ получения биоразлагаемого ингибитора солеотложений Download PDF

Info

Publication number
RU2605697C1
RU2605697C1 RU2015151471/04A RU2015151471A RU2605697C1 RU 2605697 C1 RU2605697 C1 RU 2605697C1 RU 2015151471/04 A RU2015151471/04 A RU 2015151471/04A RU 2015151471 A RU2015151471 A RU 2015151471A RU 2605697 C1 RU2605697 C1 RU 2605697C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dimethylamino
inhibitor
acrylic acid
monofumarate
ethyl
Prior art date
Application number
RU2015151471/04A
Other languages
English (en)
Inventor
Семен Дмитриевич Камагуров
Наталья Евгеньевна Ковалева
Максим Сергеевич Ощепков
Константин Иванович Попов
Галина Яковлевна Рудакова
Original Assignee
Публичное акционерное общество Научный центр "Малотоннажная химия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество Научный центр "Малотоннажная химия" filed Critical Публичное акционерное общество Научный центр "Малотоннажная химия"
Priority to RU2015151471/04A priority Critical patent/RU2605697C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2605697C1 publication Critical patent/RU2605697C1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F222/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
    • C08F222/10—Esters
    • C08F222/12—Esters of phenols or saturated alcohols
    • C08F222/22—Esters containing nitrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения биоразлагаемых ингибиторов солеотложений и может быть использовано для предотвращения отложений солей в водооборотных системах. Способ получения ингибитора солеотложений осуществляют путем радикальной сополимеризации акриловой кислоты и моноэфира карбоновой кислоты в водной среде при нагревании в присутствии инициатора, способ отличается тем, что в качестве моноэфира карбоновой кислоты используют 2-(N,N-диметиламино)этилмонофумарат, а сополимеризацию акриловой кислоты с 2-(N,N-диметиламино)этилмонофумаратом проводят при мольном отношении 2-(N,N-диметиламино)этилмонофумарата к акриловой кислоте, составляющем от 1,7 до 2,5 в водных растворах с массовой долей мономеров от 15 до 50%. Заявлен вариант способа. Технический результат - достигается повышение эффективности ингибитора путем предотвращения процесса осадкообразования малорастворимых солей щелочно-земельных металлов, ингибитор имеет увеличенную способность к биоразложению. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.

Description

Изобретение относится к способу получения биоразлагаемых ингибиторов солеотложений и может быть использовано для предотвращения отложений солей в водооборотных системах на предприятиях химической, нефтехимической, металлургической промышленности и жилищно-коммунального хозяйства.
Образование отложений в различных системах водопользования предприятий таких отраслей промышленности, как химическая, нефтехимическая, металлургическая, а также на объектах жилищно-коммунального хозяйства вызывает удорожание соответствующих производств и технологий и является предметом интенсивных исследований во всех развитых и развивающихся странах.
Наиболее успешным подходом решения данной проблемы является применение химических ингибиторов солеотложений.
Известен способ ингибирования солеотложений, включающий введение в воду органофосфоновых кислот, солей указанных кислот либо комплексов указанных кислот с металлами (см. книгу Чаусов Ф.Ф. и др. Комплексонный водно-химический режим теплоэнергетических систем низких параметров. Практическое руководство. - М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2003, с. 65-97).
Недостатком данного способа является его недостаточная эффективность, так как при подготовке воды к введению органофосфоновых кислот либо их производных учитывают концентрации в воде некоторых ионов, но не учитывают концентрации в воде ионов соли, образующей отложения, помимо ионов кальция и магния, а также суммарного влияния ионов на щелочность воды. Вследствие этого нередки случаи, когда при соблюдении условий, рекомендованных в указанном источнике, не удается добиться эффективного торможения или предотвращения образования солеотложений.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ингибитора солеотложений путем радикальной сополимеризации акриловой кислоты и моноэфира карбоновых кислот в водной среде при нагревании в присутствии инициатора (см. патент RU №2315060, кл. C08F 2/10, опубл. 20.01.2008).
Однако данный ингибитор не обеспечивает требуемую эффективность предотвращения процесса осадкообразования малорастворимых солей щелочно-земельных металлов.
Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.
Технический результат заключается в том, что достигается возможность повышения эффективности ингибитора путем предотвращения процесса осадкообразования малорастворимых солей щелочно-земельных металлов и увеличения его способности к биоразложению.
Указанная задача решается, а технический результат в первом варианте выполнения достигается за счет того, что способ получения ингибитора солеотложений осуществляют путем радикальной сополимеризации акриловой кислоты и моноэфира карбоновых кислот в водной среде при нагревании в присутствии инициатора, причем в качестве моноэфира карбоновых кислот используют моноэфир фумаровой кислоты, а сополимеризацию акриловой кислоты с моноэфиром фумаровой кислоты проводят при мольном соотношении моноэфира фумаровой кислоты к акриловой кислоте, составляющем от 1,7 до 2,5 в водных растворах с массовой долей мономеров от 15 до 50%.
Указанная задача решается, а технический результат во втором варианте выполнения достигается за счет того, что способ получения ингибитора солеотложений осуществляют путем радикальной сополимеризации метакриловой кислоты и моноэфира карбоновых кислот в водной среде при нагревании в присутствии инициатора, при этом в качестве моноэфира карбоновых кислот используют моноэфир фумаровой кислоты, а сополимеризацию метакриловой кислоты с моноэфиром фумаровой кислоты проводят при мольном соотношении моноэфира фумаровой кислоты к метакриловой кислоте, составляющем от 1,7 до 2,5 в водных растворах с массовой долей мономеров от 15 до 50%.
Предлагаемый способ позволяет получить ингибитор, эффективно предотвращающий процесс осадкообразования малорастворимых солей щелочно-земельных металлов. Кроме того, полученный по предложенному способу ингибитор обладает высокой способностью к биоразложению, что соответствует современным требованиям экологической безопасности.
Моноэфир фумаровой кислоты может быть получен следующим образом.
Малеиновый ангидрид 100 г (1.02 моль) растворяют в 250 мл ацетонитрила (или ацетона), к полученному раствору медленно, по каплям, добавляют 102 мл N,N-диметилэтаноламина (пл. 0.89 г/мл). После чего реакционную массу выдерживают при комнатной температуре в течение 6 часов, выпавший осадок фильтруют, промывают ацетонитрилом (или ацетоном) и высушивают в вакууме. Выход 133.6 г (70-95%) 2-(N,N-диметиламино)этилмонофумарата - мономера для дальнейших синтезов полимеров. Тпл=120-125°C из MeCN, Лит. [David A. Jaeger, Dan Su, Abdullah Zafar, BarboraPiknova, Stephen B. Hall. Regioselectivity Control in Diels-Alder Reactions of Surfactant 1,3-Dienes with Surfactant Dienophiles. // J. Am. Chem. Soc. - 2000. - Vol. 122. - P. 2749-2757.] Тпл=90-130°C из MeOH. Спектр 1H ЯМР (300.21 МГц, D2O, 25.60С, δ / м.д., J / Гц): 2.94 (с, 6Н, -N(CH3)2), 3.50-3.56 (мультиплет, 2Н, -CH2N-), 4.50-4.56 (мультиплет, 2Н, -CH2O-), 6.47 (д, 1Н, J=15.8, СНа=CHb), 6.91 (д, 1Н, J=15.8, CHa=CHb). Спектр 13С ЯМР (100.61 МГц, D2O, 25.60С, δ/ м.д.): 172.72, 166.35, 143.38, 128.95, 58.78, 57.07, 43.36. Вычислено (%): С, 51.33; Н, 7.00; N, 7.48; О, 34.19 - C8H13NO4. Найдено (%):С, 46.82; Н, 7.33; N, 6.81; О, 39.04 - C8H13NO4·H2O.
Приведенные ниже примеры показывают результаты реализации указанных выше вариантов способа получения ингибитора солеотложений, которые осуществляют путем радикальной сополимеризации акриловой или метакриловой кислоты с моноэфиром фумаровой кислоты в водной среде при нагревании в присутствии инициатора. Сополимеризацию соответственно акриловой кислоты или метакриловой кислоты с моноэфиром фумаровой кислоты проводят при мольном соотношении моноэфира фумаровой кислоты к соответственно акриловой кислоте или метакриловой кислоте, составляющем от 1,7 до 2,5 в водных растворах с массовой долей мономеров от 15 до 50%.
Пример 1. Синтез ингибитора 1
Моноэфир фумаровой кислоты, а именно 2-(N,N-диметиламино)этилмонофумарата 52 г (0.278 моль) растворяют в 144 мл дистиллированной воды, к полученному раствору добавляют 8 г (0.111 моль) акриловой кислоты и 4.73 г (0.021 моль) персульфата аммония, полимеризацию проводят при 85°C. По истечении 7-8 ч отключают нагрев, охлаждают и выгружают продукт (мольное соотношение 2,5).
Пример 2. Синтез ингибитора 2
2-(N,N-диметиламино)этилмонофумарата 52 г (0.278 моль) растворяют в 144 мл дистиллированной воды, к полученному раствору добавляют 12 г (0.164 моль) акриловой кислоты и 5 г H2O2 (57%), полимеризацию проводят при 85°C. По истечении 7-8 ч отключают нагрев, охлаждают и выгружают продукт (мольное соотношение 1,7).
Пример 3. Синтез ингибитора 3
2-(N,N-диметиламино)этилмонофумарата 52 г (0.278 моль), полученного по примеру 1, растворяют в 358 мл дистиллированной воды, к полученному раствору добавляют 12 г (0.164 моль) акриловой кислоты и H2O2 (5 г 57% раствора) - FeSO4·7H2O (200 мг), полимеризацию проводят при 85°C. По истечении 7-8 ч отключают нагрев, охлаждают и выгружают продукт (15% р-р мономеров).
Пример 4. Синтез ингибитора 4
2-(N,N-диметиламино)этилмонофумарат 52 г (0.278 моль) растворяют в 56 мл дистиллированной воды, к полученному раствору добавляют 9 г (0.1248 моль) метакриловой кислоты и 4.73 г (0.021 моль) персульфата аммония, полимеризацию проводят при 85°C. По истечении 7-8 ч отключают нагрев, охлаждают и выгружают продукт (50% р-р мономеров).
Процедура тестирования ингибирующей способности полученного описанным выше способом ингибитора.
Процесс ингибирования исследовали, используя в качестве базового протокол NACE Standard ТМ0374-2007 protocol. Для получения пересыщенного раствора карбоната кальция готовили два раствора в дистиллированной воде: рассол кальция (12,15 г/дм3 CaCl2·2H2O; 3,68 г/дм3 MgCl2·6H2O; NaCl 33 г/дм3) и бикарбонатный рассол (7,36 г NaHCO3; 33 г/дм3 NaCl). Состав рассолов для получения пересыщенного раствора сульфата кальция : кальциевый рассол : 11,10 г/дм3 CaCl2·2H2O, 7,50 г/л NaCl; сульфатный рассол : 10,66 г/дм3 Na2SO4, 7,50 NaCl.
При смешении этих рассолов в объемном соотношении 1:1 получали пересыщенные растворы карбоната или сульфата кальция. Пересыщенные растворы карбоната или сульфата кальция с заранее внесенным количеством ингибитора выдерживали 24 часа при 71°C, охлаждали и определяли остаточное содержание кальция.
Эффективность испытуемых ингибиторов определяли в виде процента ингибирования
I=100·([Са]ехр-[Ca]fin)/([Ca]init-[Ca]fin])
где
- [Са]ехр - концентрация кальция в фильтрате в присутствии ингибитора по прошествии 24 часов обработки;
- [Ca]fin - концентрация кальция в фильтрате в отсутствие ингибитора по прошествии 24 часов обработки;
- [Ca]init - начальная концентрация кальция.
Процедура тестирования биоразложения полученного описанным выше способом ингибитора
Изучение способности к биоразложению синтезированных полимеров проводили в стационарных условиях с использованием методов стандартных испытаний [ГОСТ 32427-2013. Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. Определение биоразлагаемости: 28-дневный тест. 2013. ГОСТ 53857 Р-2010. Классификация опасности химической продукции по воздействию на окружающую среду. Основные положения. 2010. Согласованная на глобальном уровне система классификации опасности и маркировки химической продукции (СГС). ST/SG/AC.10/30/Rev.4. Четвертое пересмотренное издание. Приложение 9. Методические указания по оценке безопасности для водной среды. ООН. Нью-Йорк и Женева. 2011. РД 52.24.421-2007. Химическое потребление кислорода в водах. Методика выполнения измерений титриметрическим методом. 2007. РД 52.24.420-2006. Биохимическое потребление кислорода в водах. Методика выполнения измерений скляночным методом. 2006].
Для оценки степени биоразлагаемости были выбраны следующие критерии:
- биологическое потребление кислорода (БПКполн), мг O2/г препарата;
- химическое потребление кислорода (ХПК), мг O2/г препарата;
- биохимический показатель - отношение БПКполн/ХПК, характеризующий степень разложения препарата за 14 суток)
В таблице 1 приведены результаты тестирования ингибирующей способности синтезированных полимеров.
Figure 00000001
В Таблица 2 приведены результаты исследований биоразлагаемости исследуемых полимеров
Figure 00000002

Claims (2)

1. Способ получения ингибитора солеотложений путем радикальной сополимеризации акриловой кислоты и моноэфира карбоновой кислоты в водной среде при нагревании в присутствии инициатора, отличающийся тем, что в качестве моноэфира карбоновой кислоты используют 2-(N,N-диметиламино)этилмонофумарат, а сополимеризацию акриловой кислоты с 2-(N,N-диметиламино)этилмонофумаратом проводят при мольном отношении 2-(N,N-диметиламино)этилмонофумарата к акриловой кислоте, составляющем от 1,7 до 2,5 в водных растворах с массовой долей мономеров от 15 до 50%.
2. Способ получения ингибитора солеотложений путем радикальной сополимеризации метакриловой кислоты и моноэфира карбоновой кислоты в водной среде при нагревании в присутствии инициатора, отличающийся тем, что в качестве моноэфира карбоновой кислоты используют 2-(N,N-диметиламино)этилмонофумарат, а сополимеризацию метакриловой кислоты с 2-(N,N-диметиламино)этилмонофумарата проводят при мольном отношении 2-(N,N-диметиламино)этилмонофумарата к метакриловой кислоте, составляющем от 1,7 до 2,5 в водных растворах с массовой долей мономеров от 15 до 50%.
RU2015151471/04A 2015-12-02 2015-12-02 Способ получения биоразлагаемого ингибитора солеотложений RU2605697C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015151471/04A RU2605697C1 (ru) 2015-12-02 2015-12-02 Способ получения биоразлагаемого ингибитора солеотложений

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015151471/04A RU2605697C1 (ru) 2015-12-02 2015-12-02 Способ получения биоразлагаемого ингибитора солеотложений

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2605697C1 true RU2605697C1 (ru) 2016-12-27

Family

ID=57793615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015151471/04A RU2605697C1 (ru) 2015-12-02 2015-12-02 Способ получения биоразлагаемого ингибитора солеотложений

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2605697C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU842042A1 (ru) * 1978-07-12 1981-06-30 Ташкентский Политехническийинститут Им.A.P.Беруни Способ очистки воды от взвешен-НыХ ВЕщЕСТВ
JPH0693592A (ja) * 1991-11-11 1994-04-05 Arakawa Chem Ind Co Ltd 製紙用添加剤
US5520820A (en) * 1992-01-24 1996-05-28 Allied Colloids Limited Process for flocculating suspended solids
RU2126019C1 (ru) * 1993-01-14 1999-02-10 Штокхаузен Гмбх Унд Ко. Кг Биологически разлагаемые сополимеры, способ их получения и применение
US6444771B1 (en) * 1998-09-08 2002-09-03 Nippon Shokubai Co. Ltd. Acrylic acid-maleic acid copolymer (or its salt), its production process and use, and production process for aqueous maleic salt solution with low impurity content
RU2315060C2 (ru) * 2002-06-26 2008-01-20 Штокхаузен ГмбХ Сополимеры для предотвращения отложений в водоносных системах, их получение и применение

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU842042A1 (ru) * 1978-07-12 1981-06-30 Ташкентский Политехническийинститут Им.A.P.Беруни Способ очистки воды от взвешен-НыХ ВЕщЕСТВ
JPH0693592A (ja) * 1991-11-11 1994-04-05 Arakawa Chem Ind Co Ltd 製紙用添加剤
US5520820A (en) * 1992-01-24 1996-05-28 Allied Colloids Limited Process for flocculating suspended solids
RU2126019C1 (ru) * 1993-01-14 1999-02-10 Штокхаузен Гмбх Унд Ко. Кг Биологически разлагаемые сополимеры, способ их получения и применение
US6444771B1 (en) * 1998-09-08 2002-09-03 Nippon Shokubai Co. Ltd. Acrylic acid-maleic acid copolymer (or its salt), its production process and use, and production process for aqueous maleic salt solution with low impurity content
RU2315060C2 (ru) * 2002-06-26 2008-01-20 Штокхаузен ГмбХ Сополимеры для предотвращения отложений в водоносных системах, их получение и применение

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Synthesis of polyaspartic acid–melamine grafted copolymer and evaluation of its scale inhibition performance and dispersion capacity for ferric oxide
CA2963521C (en) A graft terpolymer used as a scale inhibitor
US20120032093A1 (en) Tagged scale inhibitor compositions and methods of inhibiting scale
SE444003B (sv) Komposition till anvendning som korrosions- och pannstensinbibitorer for metallytor i vattenhaltiga system
JPS5881494A (ja) 水処理剤組成物
EP2125626A1 (en) Method of inhibiting scale formation and deposition in desalination systems
Prisciandaro et al. PBTC as an antiscalant for gypsum precipitation: Interfacial tension and activation energy estimation
Hadfi et al. Experimental investigation and molecular dynamic simulation of Tannic acid as an eco-friendly inhibitor for calcium carbonate scale
RU2605697C1 (ru) Способ получения биоразлагаемого ингибитора солеотложений
BRPI0620391B1 (pt) Agente inibidor de incrustação, método para o tratamento de incrustação e método de aumento da biodegradabilidade de um polímero aniônico
RU2640339C2 (ru) Флуорофор и способ получения ингибитора солеотложений, содержащего флуорофор в качестве флуоресцентной метки
AU2018310998B2 (en) Water soluble pyranine polymers and method of making
JPS62110799A (ja) 水性システムにおける鉄の安定化
WO2019025305A1 (en) WATER-SOLUBLE POLYMER POLYMERS AND METHOD OF MANUFACTURE
JPH0630785B2 (ja) 水性系の腐食、及びスケールの形成及び析出を抑制する方法
RU2598645C2 (ru) Способ получения сополимеров малеиновой кислоты с изопренолом
RU2660651C1 (ru) Низкомолекулярные сополимеры моноэтиленненасыщенных карбоновых кислот и их применение в качестве ингибиторов солеотложения в водооборотных системах
JP2007521955A (ja) 脱塩スケール防止剤
CA2942889C (en) Process to obtain random terpolymers derived from itaconic acid, aconitic acid and/or its isomers, and alkenyl sulfonates and use of the product thereof
BR112014028060B1 (pt) Agente de controle em escala para inibir depósito ou formação em escala em sistema aquoso altamente ácido e processo para inibir ou prevenir formação em escala em substrato com superfície em contato com sistema aquoso altamente ácido
RU2486138C2 (ru) Способ предотвращения солеотложений и коррозии в системах водоснабжения
RU2752736C1 (ru) Способ получения полимерного ингибитора солеотложений для водооборотных систем
JP2009028618A (ja) スケール防止剤および（メタ）アクリル酸系重合体
BR112014002935B1 (pt) copolímero, método para a produção de ácidos, e, uso do copolímero
Wang et al. Preparation and application of fluorescent-tagged inhibitor for calcium phosphate and iron (III) hydroxide scales in industrial cooling water systems

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20170531

PD4A Correction of name of patent owner