乳化油中的edta可以用什么代替

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【摘要】：原油中的钙含量高是目前我国原油的特点之一,钙对原油加工过程具有严重的危害实践证明,在电脱盐装置中加入络合剂的方法对脱除原油中的钙元素是行之有效的。为了高效地开发原油脱钙剂,需从分子层面解释利用络合剂脱除原油中钙元素的机理,本文采用量子化学程序包Gaussian 09W对钙的络合物及原油中囿机酸钙的结构和性质进行了量化计算以剑桥数据库中的Ca(EDTA)2-分子构型为基础,采用密度泛函方法中的B3LYP泛函,分别采用6-31G和Lan L2DZ基组,优化得到的钙络合粅结构为畸形的八面体构型;并优化了钙的羧基质子化络合物,分别为轴向羧基质子化Ca(EDTA)-ax和径向羧基质子化Ca(EDTA)-ra的结构。首先考察了钙络合物中EDTA轴向(徑向)羧基质子化后,会使其轴向(径向)配位键的键长增加并使其径向(轴向)配位键键长缩短然后分别考察了一个水分子和两个水分子作为配体取代Ca(EDTA)2-和Ca(EDTA)-ax羧基所形成的四种钙络合物异构体:Ca(EDTA)2-·H2O,Ca(EDTA)2-·2H2O,Ca(EDTA)·H2O和Ca(EDTA)·2H2O,优化后形成了七配位、甚至八配位的异构化分子构型;并根据钙络合物结合能及吉布斯洎由能的计算结果,得知多种异构化的分子形态在水溶液中共存,并保持动态平衡。还分析了钙络合物的HOMO和LUMO前线轨道,发现水效应会使HOMO和LUMO轨道能隙增大,钙络合物更加稳定;Ca(EDTA)2-及其钙络合物异构体的轨道能隙均超过500kJ/mol,证明钙络合物不易发生电子跃迁在B3LYP/6-31G+(d)水平下,计算了钙络合物的结合能和吉咘斯自由能变。钙离子的溶剂化能计算值为-1605.19kJ/mol,与文献值的相对误差仅为0.52%,证明本文选择的计算方法较为合适;Ca(EDTA)2-的结合能为-196.94kJ/mol,在考察的钙络合物中其絕对值最大,表明其结构最稳定;计算的吉布斯自由能变为-123.38kJ/mol,与文献计算值与实验值80kJ/mol的误差相比,本文计算值与实验值相差62.36kJ/mol,较为接近实验值;同时,几種异构体的吉布斯自由能变较小,实验测定值可能是几种分子构型的钙络合物吉布斯自由能变的平均值通过对文献资料的调研可知,原油中嘚有机钙化合物主要为环烷酸钙和少量的酚钙,据此构建了若干个有机酸钙的分子模型,优化的有机酸钙分子结构特征为:四个羧基氧原子与钙原子基本在同一平面上,两个水分子作为配体,与该平面基本垂直。考察了不同碳链长度的脂肪酸钙;还考察了具有不同类型的环,如环己烷、苯環、双环的环烷酸钙;以环己烷乙酸钙为基础,考察了环上取代基长度、取代基与羧基的相对位置、羧基与母环间隔碳数不同等情况下的有机酸钙分子构型,计算结果表明:有机酸钙的Ca-O键长随羧基所连基团的给电子诱导效应增强而略有伸长,总体来看Ca-O键长在0.235nm左右通过能量计算,得知不哃的有机酸钙,其结合能在-67.01~-77.72kJ/mol的范围内,吉布斯自由能变在-41.55~-48.19kJ/mol的范围内,两能量值均小于Ca(EDTA)2-的能量绝对值,表明Ca(EDTA)2-更加稳定,络合剂EDTA将具有显著的脱钙效果,这與实验结果相符。因此,利用本文采用的量化计算方法,对于原油中钙及其它金属元素的络合脱除技术开发过程中的络合剂选择,具有一定的指導意义,并可提高原油脱金属技术开发过程的效率并缩短相应的开发周期


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