ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСОНАТОВ 1.1. Свойства и применение комплексонатов Комплексонаты — это органические соединения, в состав которых входят ионы цинка, кальция, магния и других металлов, комплексоны (органические кислоты) и различные стабилизирующие компоненты. Комплексонаты препятствуют кристаллизации солей металлов в воде и снижают скорость образования минеральных отложений. Применяются как антикоррозийные средства и добавки, предотвращающие образование накипи. Примеры комплексонатов: НТФ (цинк), ОЭДФ (цинк), ЕДТА, а также другие соединения металлов с кислотами, в порошке или в виде жидкости. Базовым веществом для комплексонатов являются комплексоны. Комплексон – это многоосновное (то есть состоящее из нескольких базовых элементов) вещество. Это многоосновная органическая кислота, способная по своим химическим свойствам образовать комплексное соединение с ионами металлов. На металлической поверхности комплексонат образует плёнку, препятствующую развитию коррозии. Более того, даже действующую ржавчину и накипь комплексонаты способны удалять – пусть и не напрямую, а разрушая их связи с поверхностью, после чего эти отложения легко смываются. Благодаря этому качеству основное направление применения комплексонатов – очистка котлов от продуктов накипи и коррозии. Тем более что комплексонаты не боятся температуры до 210 градусов Цельсия, что вполне укладывается в эксплуатационные характеристики значительной части котлов. Несмотря на столь агрессивные (по отношению к ржавчине и накипи) свойства, комплексонаты являются экологически безопасными – настолько, что содержащую их воду можно даже выливать в водоёмы. Дело в том, что комплексонаты, попадая на дно водоёма и взаимодействуя с его органикой, превращаются в неактивную и нерастворимую кальциевую соль. Малые количества комплексонов и/или комплексонатов постепенно разрушают застарелые отложения накипи и продуктов коррозии. Это объясняется не химическими процессами комплексообразования, а образованием дефектов кристаллов вследствие процессов переноса на границах кристаллов. В результате этих процессов отложения накипи и продуктов коррозии в присутствии комплексонов и/или комплексонатов постепенно разрушаются и переходят в коллоидный раствор или взвесь, легко удаляемую циркулирующей водой. Основные виды комплексонатов: · ОЭДФ - Zn - Цинковый комплекс ОЭДФ - товарный продукт, представляет собой 23-25% водный раствор. Разрешен к применению в воде хозяйственного и культурно-бытового использования в «Перечне материалов и реагентов, разрешенных Госкомитетом санитарно-эпидемиологического надзора РФ для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения» · НТФ-Zn - Цинковый комплекс НТФ - товарный продукт, представляет собой 21-23% водный раствор. Комплексонат зарегистрирован в сборнике «Безопасные уровни содержания вредных веществ в окружающей среде». Преимущества антикоррозионной и противонакипной обработки воды комплексонатами основываются на следующих уникальных свойствах этих соединений: · Комплексоны и комплексонаты металлов проявляют в широком интервале pH амфотерные свойства, способность участвовать в реакциях окисления, восстановления, комплексообразования, образуют соединения с разнообразными свойствами в зависимости от степени окисления металла, его координационной насыщенности, обладают электрофильными и нуклеофильными свойствами. Все это определяет способность связывать огромное число частиц, что позволяет малым количеством реагента решать большие и разнообразные задачи. · Другое достоинство комплексонов и комплексонатов металлов – это их малая токсичность и способность превращать токсичные частицы в малотоксичные или даже в биологически активные путем связывания их в прочные комплексы в воде или почве. · В-третьих, продукты разрушения комплексонатов не накапливаются в организме и безвредны. · В-четвертых — это возможность их использования как источника микроэлементов для растений в сельскохозяйственной промышленности для улучшения всхожести и роста. Повышенная усвояемость комплексонатов металлов обусловлена тем, что микроэлемент вводится в биологически активной форме и обладает высокой мембранопроницаемостью. Растения рамного лучше и эффективнее усваивают комплексонаты металлов, по сравнению с солями микроэлементов, которые в почве могут вступать в перекрестные реакции и образовывать соединения, которые не усваиваются растением. Наиболее известным и используемым комплексонатом металлов является этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), которая прочно и обратимо связывает двухвалентные катионы. Но как показывают исследования, он является самым дешевым и малоэффективным среди всего хелатного ряда агентов. Фосфорсодержащие комплексоны (гидроксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ), нитрилтриметиленфосфоновая кислота (НТФ), этилендиаминтетрафосфоновая кислота (ЭДТФ)) уменьшают зародышеобразование в пересыщенных растворах и способны эффективно тормозить процесс роста кристаллов. Установлено, что высокая ингибирующая способность фосфорсодержащих комплексонов связана с блокированием только активных центров кристаллов. Это приводит к малым расходам комплексона, позволяет создавать более концентрированные растворы, а также увеличить сроки хранения хелатных композиций. Такая способность фосфорсодержащих комплексонов применяется в различных отраслях: химической промышленности, аналитической химии, медицине, сельском хозяйстве. Сферы применения комплексонатов: · Применение комплексонатов, позволяет проводить периодическую химическую очистку оборудования, а добавка фосфорсодержащих комплексонов ингибирует солеотложение. Эффективной оказалась такая обработка воды в теплообменниках надводных и подводных судов с атомными реакторами, тепловых и атомных электростанций и в других областях · Широкое и многостороннее применение комплексонатов имеют в аналитической химии. Наибольшее значение имеет их использование в титриметрическом (объемном) анализе, полярографическом, фотометрическом, хроматографическом и других физико-химических методах анализа, в гравиметрическом анализе. · Способность связывать токсические металлы в организме в малорастворимые соединения очень широко позволяет использовать комплексонаты в медицине при отравлениях тяжелыми металлами и радиоактивными элементами. · В сельском хозяйстве комплексонатов используют в борьбе с хлорозом и анемией введением железа и других металлов в почву или в пищу животных в виде комплексонатов; комплексонаты микро- и макроэлементов применяют для улучшения минерального питания, химического состава растений, а следовательно, повышения продуктивности.
1.2. Стандарты и технические характеристики комплексонатов Цинковый комплекс ОЭДФ представляет собой жидкость от бесцветного до желто-зеленого цвета, без запаха. Имеет плотность в пределах 1,20-1,30 г/см³, рН 7,0-10,0. Устойчив к действию высоких температур (термический распад наблюдается при температурах выше 210 °C). Химическая формула: C2H4Na2O7P2Zn. Получают при взаимодействии предварительно полученного водного раствора цинката натрия или цинката калия с 20-60% водным раствором гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФК), осуществляемой при температуре 60-80 °C. Исходные продукты - цинкат калия или натрия получают в отдельной емкости из 5-20%-ного водного раствора гидроксида калия или гидроксида натрия и оксида цинка, взятых в мольном соотношении 2:1, которые перемешивают при температуре 50-75 °C.
В промышленности под названием ОЭДФ-Zn выпускается продукт, представляющий собой 23-25%-ный водный раствор цинкового комплекса ОЭДФ. Комплексонат НТФ (нитрилометилфосфоновая кислота) имеет химическую формулу С3Н12NO9P3. Zn-НТФ - жидкость от желтого до светло-коричневого цвета, представляет собой 25%-ный водный раствор натриевой соли цинкового комплекса оксиэтилидендифосфоновой кислоты, имеет плотность в пределах 1,20-1,30 г/см3, рН 6,5-10,0. Цинковый комплексонат НТФ устойчив к высоким температурам. Препарат не горюч, пожаровзрывобезопасен, малотоксичен при различных путях попадания в организм. ПДК в воде хозяйственно-бытового назначения - 5 мг/л. | 
