申請(qǐng)日2017.09.22

　　公開(公告)日2018.01.12

　　IPC分類號(hào)C02F5/12

　　摘要

　　本發(fā)明公開了水處理凈化劑的制備方法，主要步驟為，將馬來酸酐和烯丙基聚氧乙烯醚合成聚醚單體，然后將丙烯酸、聚醚單體、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸合成阻垢劑，再將阻垢劑與羧乙基硫代丁二酸、酒石酸鈉、鋅鹽、聚氧化琥珀酸、4‑氨基苯磺酸鈉，混合均勻，即得水處理凈化劑。有益效果為：本發(fā)明水處理凈化劑不含磷，不易產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化;該水處理具有優(yōu)良的緩蝕和阻垢效能，可以防止水循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)垢和沉淀;該水處理凈化劑在離溫、高硬度、中低堿度、高SO42‑和Ca2+濃度的水質(zhì)中同樣適用;該水處理凈化劑中的合成反應(yīng)無需分離、操作簡(jiǎn)單方便、生產(chǎn)成本低、制備過程綠色環(huán)保，易于工業(yè)化生產(chǎn)，用量較小，使用成本低。

　　權(quán)利要求書

　　1.水處理凈化劑的制備方法，包括聚醚單體的合成、阻垢劑的合成、水處理凈化劑的制備，其特征在于：所述水處理凈化劑的制備步驟為：阻垢劑的合成步驟為：將丙烯酸、聚醚單體、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸放入反應(yīng)器中，加入鏈轉(zhuǎn)移劑、引發(fā)劑和蒸餾水，反應(yīng)后冷卻至室溫，即得阻垢劑。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理凈化劑的制備方法，其特征在于：所述阻垢劑的合成步驟中丙烯酸、聚醚單體、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的摩爾比為3:0.2-0.5:0.4-0.7。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理凈化劑的制備方法，其特征在于：所述阻垢劑的合成步驟中鏈轉(zhuǎn)移劑的添加量為單體重量6-10%，引發(fā)劑的添加量為單體重量2-4%。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理凈化劑的制備方法，其特征在于：所述阻垢劑的合成步驟中反應(yīng)溫度為60-80℃，時(shí)間為2-3h。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理凈化劑的制備方法，其特征在于：所述阻垢劑的合成步驟中阻垢劑的固含為20-30%。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理凈化劑的制備方法，其特征在于：所述水處理凈化劑的制備步驟中水處理凈化劑的成分及其重量份為：羧乙基硫代丁二酸1.3-1.8份、酒石酸鈉0.5-0.8份、鋅鹽0.2-0.4份、聚氧化琥珀酸0.5-0.7份、阻垢劑0.5-0.8份、4-氨基苯磺酸鈉0.001-0.002份。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水處理凈化劑的制備方法，其特征在于：所述水處理凈化劑的制備步驟中酒石酸鈉中L-酒石酸鈉和D-酒石酸鈉的重量比為1:0.05-0.08。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理凈化劑的制備方法，其特征在于：所述水處理凈化劑的制備步驟中鋅鹽為硫酸鋅或氯化鋅或硝酸鋅。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理凈化劑的制備方法，其特征在于：所述聚醚單體的合成步驟中馬來酸酐和烯丙基聚氧乙烯醚的摩爾比為1: 9-13。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理凈化劑的制備方法，其特征在于：所述聚醚單體的合成步驟中合成條件為：先在室溫下攪拌50-60min，然后加熱至60-70℃攪拌反應(yīng)3-4h。

　　說明書

　　水處理凈化劑的制備方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及環(huán)境科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及水處理凈化劑的制備方法。

　　背景技術(shù)

　　在全球人口増長(zhǎng)和工業(yè)化產(chǎn)迅速發(fā)展的背景下，人們對(duì)自然水資源的需求日益増加。而自然水資源的供應(yīng)則由于污染日趨嚴(yán)重、氣候變化以及地下水的下沉等因素使人類可利用的水資源量的緊缺加劇。因此，我國(guó)水資源條件不允許工業(yè)用水過快增長(zhǎng)，工業(yè)用水必須立足節(jié)約用水，提高用水效率。因此，加強(qiáng)工業(yè)用水節(jié)約和循環(huán)利用，是緩解水資源短缺的重要途徑。在工業(yè)用水中，一般采用循環(huán)冷卻水以此來提高用水的重復(fù)使用率，而提髙冷卻水的濃縮倍數(shù)則成為節(jié)水的最主要手段。隨著系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的増加，系統(tǒng)中鹽離子的濃度不斷升高，運(yùn)行介質(zhì)中不相容的陰陽鹽離子就會(huì)相互結(jié)合形成水垢。水垢會(huì)在儲(chǔ)水容器和管道中堆積，大量的水垢會(huì)對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)造成嚴(yán)重的威脅。結(jié)垢現(xiàn)象可能引起一系列技術(shù)問題，例如管道設(shè)備的堵塞，送將直接導(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓并且造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須盡量減緩系統(tǒng)中垢的生成。

　　為了解決工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中存在的結(jié)垢、腐蝕和微生物生長(zhǎng)大問題，人們先后嘗試各種方法，比如，水質(zhì)軟化處理來降低補(bǔ)給水的硬度、利用酸處理以降低水質(zhì)堿度、利用防腐涂料在金屬表面進(jìn)行涂覆以減緩腐蝕、采用耐蝕材料作換熱器、靜電水處理。但是，最廣泛的方法就是在循環(huán)冷卻水中加入水處理凈化劑，目前水處理凈化劑的品種主要包括絮凝劑、阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑、混凝劑、清洗劑、助凝劑和吸附劑等。目前，應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水的水處理凈化劑配方仍以磷系為主，其它還有占較少比例的鋼系、硅系、鎢系等。但隨著工業(yè)循環(huán)冷卻水處理技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)其研究的深入，以磷系配方為主的藥劑帶來的富營(yíng)養(yǎng)化等負(fù)面效應(yīng)開始受到人們的重視，因此研制新型無磷環(huán)保水處理凈化劑迫在眉睫。

　　現(xiàn)有技術(shù)如授權(quán)公告號(hào)為CN 103395897 B的中國(guó)發(fā)明專利，公開了一種無磷環(huán)保水處理藥劑及其制備方法，由包括以下反應(yīng)步驟的制備方法制得：天然高分子化合物與馬來酸酐的接枝反應(yīng)得馬來酸酐接枝天然高分子化合物、馬來酸酐接枝天然高分子化合物與丙烯酸類單體的共聚反應(yīng)得共聚物、以及對(duì)共聚物的改性處理步驟。該水處理藥劑的合成過程綠色無污染，所得產(chǎn)品應(yīng)用于水處理體系中，可作為緩蝕阻垢劑替代傳統(tǒng)的含磷藥劑，適于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。但是該水處理藥劑的用量較大，增加了成本，且熱穩(wěn)定性差易于分解。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于提供一種不含磷、緩蝕和阻垢效果好、生產(chǎn)成本低、制備過程綠色環(huán)保、用量少的水處理凈化劑的制備方法。

　　本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)中提到的問題，采取的技術(shù)方案為：水處理凈化劑的制備方法，包括聚醚單體的合成、阻垢劑的合成、水處理凈化劑的制備，具體步驟為：

　　聚醚單體的合成：將摩爾比為1:9-13的馬來酸酐和烯丙基聚氧乙烯醚放入反應(yīng)器中，在室溫下攪拌50-60min，然后加熱至60-70℃攪拌反應(yīng)3-4h，即得聚醚單體，備用，烯丙基聚氧乙烯醚分子的末端羥基是一個(gè)化學(xué)性質(zhì)較活潑的基團(tuán)，其末端羥基的穩(wěn)定性和水溶性比羧基差，所以用馬來酸酐能對(duì)烯丙基聚氧乙烯醚進(jìn)行羧基封端，合成聚醚大單體烯丙基聚氧乙烯醚羧酸鹽，該聚醚單體是一種新型的水溶性高分子，其雙鍵未被破壞，同時(shí)聚醚單體的熱穩(wěn)定性得到提高;

　　阻垢劑的合成：將摩爾比為3:0.2-0.5:0.4-0.7的丙烯酸、聚醚單體、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸放入反應(yīng)器中，加入單體重量6-10%的鏈轉(zhuǎn)移劑和單體重量2-4%的引發(fā)劑，再加入蒸餾水，在60-80℃下反應(yīng)2-3h，冷卻至室溫，即得固含為20-30%的阻垢劑，備用，該阻垢劑不含磷，且具有良好的生物降解性能，是一種新型的聚醚水處理凈化劑，同時(shí)由于聚醚鏈段特別是聚氧乙烯醚由于分子中的氧原子能與水分子中的氫形成氨鍵而使分子間引入了親水基團(tuán)，使得這類水處理凈化劑的阻垢、分散、穩(wěn)定及緩蝕能力大大提高，該合成反應(yīng)無需分離，操作簡(jiǎn)單方便、生產(chǎn)成本低;

　　水處理凈化劑的制備：按重量份取羧乙基硫代丁二酸1.3-1.8份、酒石酸鈉0.5-0.8份、鋅鹽0.2-0.4份、聚氧化琥珀酸0.5-0.7份、阻垢劑0.5-0.8份、4-氨基苯磺酸鈉0.001-0.002份，混合均勻，即得水處理凈化劑，上述鋅鹽為硫酸鋅或氯化鋅或硝酸鋅，酒石酸鈉中L-酒石酸鈉和D-酒石酸鈉的重量比為1:0.05-0.08，常規(guī)酒石酸鈉并不是通過螯合作用完整地覆蓋在碳鋼表面，而是通過促進(jìn)水中溶解氧對(duì)碳鋼的氧化使得碳鋼表面會(huì)形成氧化物緩蝕膜，其主要成分為α-Fe2O3和FeOOH，同時(shí)緩蝕膜中還含有少量螯合的酒石酸鈉，并伴隨不均勻分布的CaCO3沉積，而CaCO3沉積附著力較弱，而上述酒石酸鈉中L-酒石酸鈉、D-酒石酸鈉與4-氨基苯磺酸鈉相互作用，能在水循環(huán)系統(tǒng)表面快速形成一層難溶于水、薄而致密的緩蝕膜，能更好更快地有效隔絕了金屬與腐蝕介質(zhì)的接觸，達(dá)到防止金屬腐蝕的目的，同時(shí)配合該水處理凈化劑中的其他有效成分，使得水處理凈化劑能在水循環(huán)系統(tǒng)中形成一層較厚、致密均勻的緩蝕膜，增大電荷傳遞電阻，抑制陽極反應(yīng)，使腐蝕反應(yīng)的速率大大降低，具有良好的緩蝕效果;該水處理凈化劑含有中的羧酸基團(tuán)能夠?qū)λ�中的陽離子起鰲合作用，增加鰲合物的水溶性，增加微溶鹽的飽和溶解度，進(jìn)而阻止水垢的凝結(jié);該水處理凈化劑含有酯基、羥基、酰胺基、磺酸基，此類基團(tuán)的存在不僅能防止該水處理凈化劑在高鹽水中產(chǎn)生凝膠現(xiàn)象，還可以吸附化成的晶粒從而改變晶體的生長(zhǎng)過程。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1)本發(fā)明水處理凈化劑不含磷，不易產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化，可防止在周圍水域產(chǎn)生“赤潮”公害;2)該水處理各成分之間互相配合，具有優(yōu)良的緩蝕和阻垢效能，可以防止水循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)垢和鐵、銅、硅的沉淀，保持水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部清潔，無腐蝕，無需額外的非計(jì)劃停工及清洗操作;3)該水處理凈化劑在離溫、高硬度、中低堿度、高SO42-和Ca2+濃度的水質(zhì)中同樣適用，且性能優(yōu)于市場(chǎng)上大部分阻垢劑;4)該水處理凈化劑中的合成反應(yīng)無需分離、操作簡(jiǎn)單方便、生產(chǎn)成本低、制備過程綠色環(huán)保，易于工業(yè)化生產(chǎn)，用量較小，使用成本低。