有机膦酸溶解铁垢的理论研究

此文探讨了在铁垢的化学清洗过程中,HEDP、HPAA、PBTCA、ATMP、EDTMP、BHMTPMPA这几种常见的有机膦酸,只有HEDP和HPAA能够溶解铁垢,并且HEDP的溶解能力比HPAA更强,这一现象尚无理论解释。本研究工作运用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,对其它原子采用6-31+g(d)基组。通过分子结构理论计算和分析,HEDP、HPAA具有与其它有机膦酸不同的特殊结构,HEDP的中心C原子上相连的2个膦酸基团和羟基共同参与配位,2个HEDP分子和Fe~(3+)形成六配位八面体结构的螯合物,这是其能溶解铁垢的原因。HPAA与Fe~(3+)形成的螯合物结构类似于HEDP。另外从螯合物的分子结构、NBO电荷分布和前线分子轨道等角度分析了HEDP比HPAA溶解铁垢能力更强的原因,为进一步的化学清洗分子设计奠定了基础。