乙二胺四亚甲基膦酸的应用与制备

背景及概述

乙二胺四亚甲基膦酸是一种化学物质，以三氯化磷(后期改用亚磷酸)、乙二胺、甲醛等原料一步合成制得。有较强的螯合性，能与铁离子、铜、铝、锌、钙、镁等离子形成稳定的络合物。

产品用途

氨基亚甲基膦酸是一类重要的水处理剂，在工业上有着广泛的用途。乙二胺四亚甲基膦酸为其代表性化合物。乙二胺四亚甲基膦酸在温度200℃时仍有良好的阻垢效果。可用作蒸汽锅炉的阻垢缓蚀剂、循环冷却水的阻垢剂、过氧化物的稳定剂、电镀工业金属离子螯合剂等。它常用于工业循环冷却水、锅炉用水、电厂循环水的阻垢缓蚀剂。还可用作无氰电镀的络合剂。

制备

乙二胺四亚甲基膦酸工业化生产一般采用Mannich 反应制备，并以盐酸或者混合酸催化其反应。有三种合成方法[1]。(1)甲醛与乙二胺进行亲核加成生成羟甲基胺，再与PCl3的水解产物酯化。反应式如下：(2)以乙二醇为中间介质，乙二醇与二氯化碳反应生成氯化磷酸酯，再与乙二胺与甲醛反应生成EDTMP。(3)EDTA，PCl3合成法。前两种方法副产物少，产率高，产品纯度好。但成本高，原料较贵。目前国内仍以（1）法为主。

图1 乙二胺四亚甲基膦酸合成反应式

实验操作：

把化学计量的乙二胺加入反应釜中，加适量的水溶解。搅拌均匀。然后在冷却下滴加三氯化磷。反应温度以40～60℃为宜。滴毕后升温至60℃，滴加甲醛水溶液。滴毕后升温至100～120℃，反应5h左右。冷却，用空气吹出残留的氯化氢。加磷酸钠水溶液调pH值9.5～10.5。出料即为成品。用乙二醇为中间体介质，由乙二醇与三氯化磷作用生成乙二醇氯化膦酸酯，再与乙二胺反应，得到亚磷酸，亚磷酸再与甲醛作用得到乙二胺四亚甲基膦酸。或者甲醛与乙二胺进行亲核加成生成羟甲基胺，再与PCL3的水解产物酯化。

参考文献

[1] EP1681294 A1, 2006 ;