氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于地熱水阻垢劑技術(shù)領域，具體是指一種氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當前，常規(guī)能源如煤炭、石油和天然氣的使用面臨著資源枯竭、污染環(huán)境的困境。 地熱能屬于中國《可再生能源法》（2006年）列入的可再生新能源類型，一般由抽取地下熱 水而利用，是節(jié)能、減排的有效途徑之一。但是，在地熱能應用中地熱水的結(jié)垢是必須面對 的一個難題。對地熱水采用阻垢劑處理仍然是當前采用的主要手段。
[0003] 天然高分子阻垢劑具有環(huán)保的特點，可避免對水體的二次污染。其中，甲殼素是僅 次于纖維素的第二大天然有機高分子化合物，它是甲殼類（蝦蟹）動物、昆蟲的外骨骼的主 要成分。對甲殼素分子進行改造，脫去乙酰基，得到殼聚糖。殼聚糖的活性較甲殼素有了提 高。殼聚糖本身為線型分子，分子鏈中含有反應性基團羥基和氨基，且氨基的鄰位是羥基， 可使殼聚糖分子中形成類似網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的籠形分子，因此，殼聚糖可具有一定的吸附、絡合、 螯合性能，故有一定的抗垢作用。但是，殼聚糖因其抗水解性差，目前只在水處理中作為絮 凝劑應用，將殼聚糖應用為阻垢劑尚需提高其抗水解性，該技術(shù)還處于研究的起始階段，國 內(nèi)外相關(guān)文獻還比較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢 劑及其制備方法，所述氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑具有高的抗水解性，尤其對酸性地熱 硬水具有尚的阻垢性能。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑，包括：氨基磺 酸改性殼聚糖，其取代度為50~90%，優(yōu)選其取代度為60~80%。
[0006] 所述氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑的制備方法，依次包括以下步驟：
[0007] 1)按Ig : 80~120ml的比例稱量殼聚糖固體和去離子水，配制成殼聚糖水溶液；
[0008] 2)將所訴殼聚糖水溶液水浴加熱并攪拌處理0. 2~0. 8h，水浴溫度為55±5°C ;
[0009] 3)按殼聚糖：氨基磺酸的質(zhì)量比為I : 1~4向殼聚糖水溶液中加入氨基磺酸， 反應4~8h后，冷卻至室溫；
[0010] 4)將所述反應物在乙醇中重結(jié)晶，然后分離得到晶體產(chǎn)品；
[0011] 5)將所得到的晶體產(chǎn)品真空干燥處理即得到阻垢劑。
[0012] 優(yōu)選地，：步驟3)中，所述殼聚糖：氨基磺酸的質(zhì)量比為1 : 2~3。
[0013] 進一步地，步驟4)中，離心分離轉(zhuǎn)速為2500~3500r/min。
[0014] 再進一步地，步驟4)中，所述乙醇為體積分數(shù)90~99%的乙醇。
[0015] 本發(fā)明的氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑及其制備工藝控制原理分析如下：
[0016] 因為殼聚糖具有一定的吸附、絡合、螯合性能，有一定的抗垢作用，本身是一種絮 凝劑，當水中殼聚糖的投加量超過一定量時它就顯示絮凝性能，使水中的Ca2+等離子絮凝 沉淀，表現(xiàn)出阻垢率下降狀態(tài)。但由于其抗水解性能差，阻垢作用受到限制而只在水處理 中作為絮凝劑應用。本發(fā)明則通過氨基磺酸改性殼聚糖，由于所含磺酸基團屬于親水類基 團，且酸性較強，增強了分子鏈的剛性，提高了產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性，同時在一定程度上抑制了 水解作用，提高了改性殼聚糖的穩(wěn)定性。本發(fā)明的制備方法通過嚴格控制反應水浴溫度、殼 聚糖與氨基磺酸反應物用量比以及反應時間等因素，得到氨基磺酸改性殼聚糖的取代度為 50~90%。而取代度為50~90%的阻垢劑具有優(yōu)良的阻垢性能，對硬水、尤其是酸性地熱 硬水中加入本發(fā)明的阻垢劑，通過吸附、絡合、螯合的作用可有效防止結(jié)垢問題。
[0017] 實踐證明，本發(fā)明的氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑，具有高的抗水解性，尤其對酸 性地熱硬水具有高的阻垢性能可有效防止硬水（硬度多150mg/L)的結(jié)垢問題，尤其是有效 防止酸性（PH < 7)地熱硬水的結(jié)垢問題。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑及其制備方法作 進一步詳細說明。
[0019] 實施例1~6的氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑，包括氨基磺酸改性殼聚糖，其取代 度分別如表1所示。所述氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑的制備方法，依次包括步驟：
[0020] 1)按殼聚糖固體：去離子水為Ig : 100mL稱量殼聚糖固體和去離子水，按表1的 比例配比成殼聚糖水溶液；
[0021] 2)將上述殼聚糖水溶液置于水浴加熱并同時攪拌處理0. 2~0. 8h，水浴溫度為 55±5°C ;
[0022] 3)按表1殼聚糖：氨基磺酸的比例加入氨基磺酸，反應4~8h后，冷卻至室溫；
[0023] 4)將上述反應產(chǎn)物在體積比為95%乙醇中重結(jié)晶，其后以2500~3500r/min轉(zhuǎn) 速離心分離得到產(chǎn)品；
[0024] 5)將分離得到的產(chǎn)品在40°C下真空干燥24h即可得到阻垢劑。
[0025] 具體制備工藝參數(shù)與表1所示，所得產(chǎn)品的取代度測定采用光度滴定法進行，阻 垢率采用靜態(tài)阻垢法測定，檢測地熱水試樣選定為：硬度多150mg/L，酸性PH < 7地熱硬 水。
[0026] 檢測值如表1所示。
[0027] 在表1中，Hi5a5ll : Hiiagtgs為制備方法的步驟3)中所取殼聚糖與氨基磺酸的質(zhì)量 比。不同配比的殼聚糖與氨基磺酸反應影響了取代度DS的不同取值。
[0028] 表 1

[0030] 以上實施例可以看出，本發(fā)明的氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑通過選擇合適的殼 聚糖與氨基磺酸反應配比可實現(xiàn)50~90%比例范圍的取代度，對高硬度酸性地熱水阻垢 作用明顯，阻垢率達到80 %以上，具有優(yōu)良的阻垢性能。
【主權(quán)項】
1. 一種氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑，其特征在于：它包括氨基磺酸改性殼聚糖，其 取代度為50~90%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑，其特征在于：其取代度為 60 ~80% 〇3. 權(quán)利要求1所述的氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑的制備方法，依次包括以下步驟： 1) 按lg: 80~120ml的比例稱量殼聚糖固體與去離子水，配制成殼聚糖水溶液； 2) 將所訴殼聚糖溶液水浴加熱并同時攪拌處理0. 2~0. 8h，水浴溫度為55±5°C; 3) 按殼聚糖：氨基磺酸的質(zhì)量比為1 : 1~4加入氨基磺酸，反應4~8h后，冷卻至 室溫； 4) 將所述反應產(chǎn)物在乙醇中重結(jié)晶，然后離心分離得到晶體產(chǎn)品； 5) 將所得到的晶體產(chǎn)品真空干燥處理。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑的制備方法，其特征在于：步 驟4)中，離心分離轉(zhuǎn)速為2500~3500r/min。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑的制備方法，其特征在于： 步驟4)中，所述乙醇是體積分數(shù)為90~99 %的乙醇。6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑的制備方法，其特征在于： 步驟3)中，所述殼聚糖：氨基磺酸的質(zhì)量比為1 : 2~3。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑及其制備方法。該阻垢劑包括氨基磺酸改性殼聚糖，其取代度為50～90％。其制備方法，包括以下步驟：1)稱量殼聚糖固體和去離子水，配制成殼聚糖水溶液；2)將所訴殼聚糖水溶液水浴加熱并攪拌處理；3)向殼聚糖水溶液中加入氨基磺酸，反應4～8h后，冷卻至室溫；4)將所述反應物在乙醇中重結(jié)晶，然后分離得到晶體產(chǎn)品；5)將所得到的晶體產(chǎn)品真空干燥處理即得到阻垢劑。實踐證明，本發(fā)明的氨基磺酸改性殼聚糖水阻垢劑，具有高的抗水解性，尤其對酸性地熱硬水具有高的阻垢性能可有效防止硬水(硬度≥150mg/L)的結(jié)垢問題，尤其是有效防止酸性(PH＜7)地熱硬水的結(jié)垢問題。
【IPC分類】C02F103/06, C02F5/12, C02F5/08
【公開號】CN105384263
【申請?zhí)枴緾N201510900190
【發(fā)明人】林峰, 余貴春, 向世民
【申請人】湖北地大熱能科技有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月7日