專利名稱：一種復(fù)合阻垢劑的配制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型循環(huán)水緩蝕阻垢劑，具體來講是一種含聚環(huán)氧琥珀酸、2-膦酸丁烷-1，2，4_三羧酸、乙二胺四甲叉膦酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、膦?；人峁簿畚飶?fù)合阻垢劑的配制方法。
背景技術(shù)：
我國被列為世界上貧水的國家之一，特別是在北方的廣大地區(qū)缺水特別嚴(yán)重，我國東南地區(qū)的水資源污染引起水質(zhì)性缺水情況也很嚴(yán)重。目前，中國缺水在千億立方米以上。不少地區(qū)人均水資源已同世界聞名的缺水國家以色列相近。在全國六百多座大中城市中，有大約四百座城市不同程度的缺水，其中一百多座城市嚴(yán)重缺水。面臨如此嚴(yán)重的缺水形勢(shì)，隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的用水需求卻日益增多。由于冷卻水用量占工業(yè)用水的60 70%，所以合理節(jié)約冷卻水就顯得尤為重要。節(jié)約冷卻水的主要方法是提高循環(huán)冷卻水利用率，加大冷卻水的濃縮倍數(shù)，但這樣又會(huì)給冷卻水系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的腐蝕和結(jié)垢問題，使用高效緩蝕阻垢劑來抑制這些問題的產(chǎn)生，是保持循環(huán)冷卻水系統(tǒng)良好運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。阻垢劑作為一種水處理劑，廣泛用于石油、化工、制藥等行業(yè)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，自上世紀(jì)六十年代以來，水處理劑不斷發(fā)展，多以天然聚合物木質(zhì)素、植酸鈉等作為阻垢分散劑。七十年代初聚丙烯酸和聚馬來酸的開發(fā)成功，使阻垢劑處理冷卻水技術(shù)取得較大的進(jìn)展，并且推動(dòng)了一系列二元、三元甚至四元共聚物的開發(fā)和使用。目前，中國專利公開了申請(qǐng)?zhí)枮?00710051679.7 “高效馬來酸酐系聚合物阻垢劑的制備方法”、申請(qǐng)?zhí)枮?00710022984. 3 “一種無磷環(huán)保型緩蝕阻垢劑及其制備方法”、申請(qǐng)?zhí)枮?007101339925. 5 “烯丙氧基聚醚類阻垢劑及制備方法”、申請(qǐng)?zhí)枮?00810055017. I “一種工業(yè)循環(huán)冷卻水的緩蝕阻垢劑”、申請(qǐng)?zhí)枮?00810123729. 2 “一種四元聚合物型緩蝕阻垢劑及其制備方法”等等，上述專利技術(shù)均采用共聚的方法來制備阻垢劑。近年來，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，可生物降解的新型阻垢劑逐漸受到世界的關(guān)注，許多環(huán)境友好型阻垢劑不斷問世，其中研究較多的有聚天冬氨酸和聚環(huán)氧琥珀酸，目前，中國專利公開了申請(qǐng)?zhí)枮?2111415. 3 “環(huán)保型阻垢劑聚天冬氨酸的制備方法”申請(qǐng)?zhí)枮?00410015875. 5 “生物可降解緩蝕阻垢劑聚天冬氨酸的制備方法”、申請(qǐng)?zhí)枮?0031010835.8 “一種以硫酸鈣為催化劑的聚環(huán)氧琥珀酸的制備方法”、申請(qǐng)?zhí)枮?00410073370.4 “環(huán)氧琥珀酸鈉及其聚合物的制備方法”等，聚環(huán)氧琥珀酸、聚天冬氨酸類阻垢劑的阻垢效果很好，但價(jià)格比較昂貴，很多企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本而不使用。王憲革等同志研究了 “復(fù)配阻垢劑的性能及阻垢機(jī)理研究”，東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，31 (6) :909 912，對(duì)CaCO3的阻垢效果比較好，對(duì)CaSO4, Fe2O3的阻垢效果較差，而且這種復(fù)配阻垢劑的保質(zhì)期很短，一個(gè)月內(nèi)就出現(xiàn)絮狀沉淀；張彥河同志研究了“烏頭酸-丙烯酸共聚物的合成及性能的研究“，工業(yè)水處理，2005，25 (2) 48 49，在加入量為15mg/L時(shí)，阻垢率達(dá)到65. 71 %，該共聚物與HEDP復(fù)合后，有協(xié)同阻垢效果，其阻垢率分別為76. 80%和83. 91%。由于工業(yè)冷卻循環(huán)水水質(zhì)的復(fù)雜性和多變性，單一的阻垢劑已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)水處理的要求了，必須運(yùn)用幾種多元聚合進(jìn)行復(fù)配將更多含不同活性基團(tuán)引入復(fù)配阻垢劑中，賦予水處理劑更多更新的優(yōu)異的性能。本發(fā)明在調(diào)研國內(nèi)外復(fù)配型水處理劑最新研究成果和經(jīng)驗(yàn)后，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，成功開發(fā)出適合復(fù)雜水環(huán)境中應(yīng)用的一種復(fù)合緩蝕阻垢劑，該阻垢劑含羧酸基、磺酸基、膦酸基等多種活性基團(tuán)，同時(shí)具有防垢和緩蝕兩種性能，是性能優(yōu)異的復(fù)合型阻垢劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低磷、性能優(yōu)異的用于循環(huán)冷卻水處理的復(fù)合緩蝕阻垢劑。本發(fā)明提出的用于循環(huán)冷卻水處理的復(fù)合緩蝕阻垢劑，由下述組分組成聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)、2_膦基丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)、乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPS)、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AA/AMPS)、膦?；人峁簿畚?POCA)、氫氧化鈉和水組成。本發(fā)明提出的用于循環(huán)冷卻水處理的復(fù)合緩蝕阻垢劑其各組分按質(zhì)量百分比為聚環(huán)氧琥珀酸30 35%、2-膦基丁烷-I，2，4-三羧酸18 28%、乙二胺四甲叉膦酸15 20%、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸15 20%、膦酰基羧酸共聚物10 15%;其余的是水，氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值。配方中的聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)是一種無磷、非氮的“綠色”環(huán)保型多元阻垢緩蝕齊U，對(duì)水中的碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、氟化鈣和硅垢有良好的阻垢分散性能，阻垢效果優(yōu)于常用有機(jī)膦類阻垢劑。與膦酸鹽復(fù)配具有良好的協(xié)同增效作用，同時(shí)PESA具有一定的緩蝕作用，是一種多元阻垢劑。PESA生物降解性能好，應(yīng)用范圍廣泛，尤其適用于高堿、高硬、高PH條件下的冷卻水系統(tǒng)。配方中的2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)含磷量低，由于它具有膦酸和羧酸的結(jié)構(gòu)特性，具有良好的阻垢和緩蝕性能，優(yōu)于常用的有機(jī)膦酸，特別在高溫下阻垢性能遠(yuǎn)優(yōu)于常用的有機(jī)膦酸，能提高鋅的溶解度，耐氯的氧化性能好，復(fù)配協(xié)同性好，是鋅鹽的優(yōu)良穩(wěn)定劑。用于高溫、高硬、高堿及需要高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行的場合。配方中的乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPS)是一種有機(jī)多元膦酸，與無機(jī)聚磷酸鹽相t匕，緩蝕率高3 5倍。能與水混溶，無毒無污染，化學(xué)穩(wěn)定性及耐溫性好，在200°C下仍有良好的阻垢效果。EDTMPS在水溶液中能與多個(gè)金屬離子螯合，形成多個(gè)單體結(jié)構(gòu)大分子網(wǎng)狀絡(luò)合物，松散地分散于水中，使鈣垢正常結(jié)晶被破壞。EDTMPS對(duì)硫酸鈣、硫酸鋇垢的阻垢效果好。配方中的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AA/AMPS)為丙烯酸與2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚而成。由于分子結(jié)構(gòu)中含有阻垢分散性能好的羧酸基和強(qiáng)極性的磺酸基，能提高鈣容忍度，對(duì)水中的磷酸鈣、碳酸鈣、鋅垢等有顯著的阻垢作用，防止氧化鐵的沉積，尤其對(duì)磷酸鈣阻垢率高。并且分散性能優(yōu)良。與有機(jī)膦復(fù)配，增效作用明顯。特別適合高pH、高堿度、高硬度的水質(zhì)，是實(shí)現(xiàn)高濃縮倍數(shù)運(yùn)行的最理想的阻垢分散劑之一 O配方中的膦?；人峁簿畚?POCA)是在原羧酸基團(tuán)上引入膦酸基團(tuán)，對(duì)循環(huán)冷卻水中的碳酸鈣、磷酸鈣垢有很好的分散性能，并且對(duì)硫酸鋇和硫酸鍶及硅垢的沉積有良好的抑制作用；POCA和其它有機(jī)膦酸鹽、共聚物復(fù)配具有增效作用。POCA具有適用水質(zhì)范圍廣、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐氯氧化性強(qiáng)等特點(diǎn)。本發(fā)明提出的用于循環(huán)冷卻水處理的復(fù)合緩蝕阻垢劑中的各組分均為市售產(chǎn)品，而且以一定比例的水溶液存在，復(fù)配時(shí)，只需將各組分按給定的比例依次加入一個(gè)容器里，升溫至50°C攪拌均勻后，用50% NaOH溶液調(diào)至近中性即得所需產(chǎn)品。發(fā)明制備的阻垢劑可廣泛用于石油、化工、電力、造紙、冶金、制藥等行業(yè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，抑制冷卻水結(jié)垢。本發(fā)明的復(fù)合緩蝕阻垢劑具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)由于選用了 2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸高效緩蝕阻垢劑和有機(jī)膦羧酸阻垢分散劑在內(nèi)的多種組分復(fù)配，使該復(fù)合緩蝕阻垢劑能在較低的添加量下具有優(yōu)異的緩蝕和阻垢性能，可以有效解決超高硬度水質(zhì)的冷卻水對(duì)設(shè)備和管線嚴(yán)重腐蝕和結(jié)垢問題(2)本發(fā)明的復(fù)合緩蝕阻垢劑選定的組分容易復(fù)配，穩(wěn)定性好；(3)本發(fā)明的復(fù)合緩蝕阻垢劑處理循環(huán)冷卻水時(shí)可以直接將其加入循環(huán)系統(tǒng)管網(wǎng)中，從而使水處理操作簡單，管理容易；(4)本發(fā)明的復(fù)合緩蝕阻垢劑由于不含無機(jī)磷酸鹽，可以減少水體富營養(yǎng)污染，使用本發(fā)明的復(fù)合緩蝕阻垢劑有利于環(huán)境保護(hù)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I取30mL聚環(huán)氧琥珀酸、25mL 2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸、15mL乙二胺四甲叉膦酸、20mL丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、IOmL膦?；人峁簿畚锓謩e加入到一定體積的容器中，升溫至50°C攪拌均勻后，用50% NaOH溶液調(diào)至近中性即得所需產(chǎn)品。實(shí)施例2取35mL聚環(huán)氧琥珀酸、20mL 2_膦基丁烷_1，2，4_三羧酸、15mL乙二胺四甲叉膦酸、15mL丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、15mL膦?；人峁簿畚锓謩e加入到一定體積的容器中，升溫至50°C攪拌均勻后，用50% NaOH溶液調(diào)至近中性即得所需產(chǎn)品。實(shí)施例3取32mL聚環(huán)氧琥珀酸、22mL 2_膦基丁烷-1，2，4_三羧酸、20mL乙二胺四甲叉膦酸、16mL丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、IOmL膦?；人峁簿畚锓謩e加入到一定體積的容器中，升溫至50°C攪拌均勻后，用50% NaOH溶液調(diào)至近中性即得所需產(chǎn)品。實(shí)施例4取35mL聚環(huán)氧琥珀酸、18mL 2_膦基丁烷_1，2，4_三羧酸、18mL乙二胺四甲叉膦酸、17mL丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、12mL膦?；人峁簿畚锓謩e加入到一定體積的容器中，升溫至50°C攪拌均勻后，用50% NaOH溶液調(diào)至近中性即得所需產(chǎn)品。實(shí)施例5取30mL聚環(huán)氧琥珀酸、22mL 2_膦基丁烷_1，2，4_三羧酸、18mL乙二胺四甲叉膦酸、ISmL丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、12mL膦酰基羧酸共聚物分別加入到一定體積的容器中，升溫至50°C攪拌均勻后，用50% NaOH溶液調(diào)至近中性即得所需產(chǎn)品。實(shí)施例6取30mL聚環(huán)氧琥珀酸、20mL 2_膦基丁烷-1，2，4_三羧酸、20mL乙二胺四甲叉膦酸、20mL丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、IOmL膦?；人峁簿畚锓謩e加入到一定體積的容器中，升溫至50°C攪拌均勻后，用50% NaOH溶液調(diào)至近中性即得所需產(chǎn)品。實(shí)施例7阻垢性能測試實(shí)驗(yàn)碳酸鈣、磷酸鈣的靜態(tài)阻垢性能測試方法依據(jù)GB/T 16632-2008和GB/T 22626-2008分別測定阻垢劑的阻垢性能，碳酸鈣阻垢的實(shí)驗(yàn)條件為Ca2+濃度為 250mg · L-1，HCO3-濃度為250mg · L—1，pH = 7 9之間，溫度80°C，時(shí)間為IOh ;磷酸鈣阻垢的實(shí)驗(yàn)條件為=Ca2+濃度為250mg · L-1，PO,濃度5mg · L-1，溫度80°C，時(shí)間為IOh,阻垢性能如表I所示；硫酸鋇和硫酸鍶的靜態(tài)阻垢性能測試方法依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5673-93進(jìn)行測定阻垢劑的阻垢性能，硫酸鋇阻垢的實(shí)驗(yàn)條件為=Ba2+濃度為370mg · L—1，Sr2+濃度為370mg · L-1，SO/-濃度為540mg · L-1，pH = 7 9之間，溫度70°C，時(shí)間為16h，阻垢性能如下表所示。阻垢性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種用于處理循環(huán)水的復(fù)合緩蝕阻垢劑，由下述組分組成聚環(huán)氧琥珀酸、2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸、乙二胺四甲叉膦酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、膦酰基羧酸共聚物組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于處理循環(huán)水的復(fù)合緩蝕阻垢劑，其特征在于各組分按質(zhì)量百分比為聚環(huán)氧琥珀酸30 35%、2_膦基丁烷-1，2，4-三羧酸18 28%、乙二胺四甲叉膦酸15 20%、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸15 20%、膦?；人峁簿畚?0 15% ;氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，各組分含量之和為百分之百。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合阻垢劑的制備方法，其特征是該阻垢劑是一種復(fù)合型阻垢劑，其中各組分按質(zhì)量百分比為聚環(huán)氧琥珀酸30～35％、2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸18～28％、乙二胺四甲叉膦酸15～20％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸15～20％、膦?；人峁簿畚?0～15％；氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值。本發(fā)明還公開了這種復(fù)合型阻垢劑的制備方法。本發(fā)明制備的阻垢劑對(duì)CaCO3、Ca3(PO4)2垢有優(yōu)異的阻垢效果，本產(chǎn)品用于處理循環(huán)用水，工藝簡單，效果好。
文檔編號(hào)C02F5/14GK102616947SQ20121009788
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者戚玉華, 李慧芝, 許崇娟 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)