申請日2017.11.07
公開(公告)日2018.02.23
IPC分類號C02F5/10; C02F103/02
摘要
本發(fā)明涉及一種無磷的水處理劑及其制備方法。一種無磷的水處理劑以聚乙二醇酯單體、淀粉酯單體與含乙烯基不飽和雙鍵的單體進行自由基共聚后而得，其結(jié)構(gòu)通式如下：其中：A是可溶性淀粉，B是含乙烯基不飽和雙鍵的單體共聚后的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，聚合度x、y為1~5000，重復(fù)單元數(shù)m、n為1~100。該水處理劑的配伍性好，可與有機磷酸鹽、鋅鹽緩蝕劑等水處理劑復(fù)配使用，也可單獨使用。
權(quán)利要求書
1.一種無磷的水處理劑，其特征在于：以聚乙二醇酯單體、淀粉酯單體與含乙烯基不飽和雙鍵的單體進行自由基共聚后而得，其結(jié)構(gòu)通式如下：
上式中：A為可溶性淀粉，B為含乙烯基不飽和雙鍵的單體共聚后的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，聚合度x、y為1~5000，重復(fù)單元數(shù)m、n為1~100。
2.制備權(quán)利要求1所述無磷的水處理劑的方法，其特征在于操作步驟如下：
(1)在氮(N2)氣氛下，以聚乙二醇質(zhì)量為基準，將聚乙二醇和0.05～5倍聚乙二醇質(zhì)量的順丁烯二酸酐加入反應(yīng)釜中，30~120℃下反應(yīng)1~10h，得聚乙二醇酯反應(yīng)單體;
(2)在氮(N2)氣氛下，以可溶性淀粉質(zhì)量為基準，將可溶性淀粉和0.05～5倍可溶性淀粉質(zhì)量的順丁烯二酸酐加入反應(yīng)釜中，30~120℃下反應(yīng)1~10h，得可溶性淀粉酯反應(yīng)單體;
(3)將聚乙二醇酯和淀粉酯混勻，反應(yīng)溫度為50~95℃，再加入0.2~5倍聚乙二醇酯反應(yīng)單體質(zhì)量的含乙烯基不飽和雙鍵的單體、0.1~5倍聚乙二醇酯反應(yīng)單體質(zhì)量的水，混勻后滴加質(zhì)量百分濃度為5%～50%的無機引發(fā)劑水溶液，無機引發(fā)劑的加入量為0.01~0.5倍聚乙二醇酯反應(yīng)單體質(zhì)量，1～5h滴完，滴完后繼續(xù)在50~95℃下反應(yīng)0.5～10h，冷至室溫，制得固含量5~70wt%的無磷的水處理劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述無磷的水處理劑的制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述含乙烯基不飽和雙鍵單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、馬來酸酐、丙烯酸羥丙酯、馬來酸、衣康酸中的一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述無磷的水處理劑的制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述無機引發(fā)劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀、偏重亞磺酸鈉、偏重亞磺酸鉀、過磺酸鈉、過磺酸鉀、過氧化氫中的一種以上。
說明書
一種無磷的水處理劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于工業(yè)用循環(huán)冷卻水技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及適用于高溫度高硬度水質(zhì)下冷卻水系統(tǒng)的水處理劑及其制備方法。
背景技術(shù)
水是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著工業(yè)社會的發(fā)展，可利用淡水資源在地球的含量逐漸減少，工業(yè)用水在淡水資源的消耗量占比逐漸上升，隨著淡水資源的減少，人們開始重視淡水資源的重復(fù)使用率。在工業(yè)淡水使用中，冷卻水占到70%以上，并且有逐漸上升的趨勢，為了節(jié)約工業(yè)冷卻水的使用量，目前常用的方法是讓冷卻水循環(huán)利用，利用冷卻水回收塔把升溫后的冷卻水進行回收自然降溫后重復(fù)利用。一般循環(huán)使用冷卻水3-6次，極大地減少了工業(yè)用水的使用量。
隨著冷卻水的重復(fù)利用，無機鹽離子(如鈣離子)在高溫下會產(chǎn)生難以去除的無機鹽鈣垢，例如：碳酸鈣、硫酸鈣等，這些無機鹽鈣垢一旦形成于管道的內(nèi)表面，就會使冷卻水的降溫效率顯著下降，甚至會堵塞管道，造成換熱設(shè)備的失效，使反應(yīng)設(shè)備的溫度失控，甚至造成停產(chǎn)或爆炸危險。為了抑制這些無機鹽鈣垢的產(chǎn)生，工業(yè)中常會添加適當?shù)乃幚韯�，例如市場上常用的PBTC、HEDP等，但是這些阻垢劑都含對環(huán)境有害的磷元素，隨著國家的環(huán)保政策日益嚴格，含磷水處理劑將逐步淘汰。目前一些科研院所開始研發(fā)無磷阻垢劑，例如常用的PAA、PESA等，這些阻垢劑不含磷，對環(huán)境友好，但是這些阻垢劑添加進循環(huán)水系統(tǒng)中容易產(chǎn)生鈣凝膠現(xiàn)象，具有一定的缺陷。
現(xiàn)在市場上常用的水處理劑一般含磷，對環(huán)境污染嚴重，無磷的水處理劑難以應(yīng)用在高溫和高硬度的情況下。因此，開發(fā)一種即不含對環(huán)境污染嚴重的磷元素，又能應(yīng)用在高溫高硬度循環(huán)水系統(tǒng)中，對于我國水處理劑的更新?lián)Q代和環(huán)境保護具有重大的應(yīng)用價值和環(huán)保意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無磷的水處理劑，該水處理劑具有優(yōu)異的阻垢性能，對環(huán)境友好且可應(yīng)用在高溫高堿度環(huán)境。
一種無磷的水處理劑以聚乙二醇酯單體、淀粉酯單體與含乙烯基不飽和雙鍵的單體進行自由基共聚后而得，其結(jié)構(gòu)通式如下：
上式中：A為可溶性淀粉，B為含乙烯基不飽和雙鍵的單體共聚后的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，聚合度x、y為1~5000，重復(fù)單元數(shù)m、n為1~100。
制備所述無磷水處理劑的操作步驟如下：
(1)在氮(N2)氣氛下，以聚乙二醇質(zhì)量為基準，將聚乙二醇和0.05～5倍聚乙二醇質(zhì)量的順丁烯二酸酐加入反應(yīng)釜中，30~120℃下反應(yīng)1~10h，得聚乙二醇酯反應(yīng)單體;
(2)在氮(N2)氣氛下，以可溶性淀粉質(zhì)量為基準，將可溶性淀粉和0.05～5倍可溶性淀粉質(zhì)量的順丁烯二酸酐加入反應(yīng)釜中，30~120℃下反應(yīng)1~10h，得可溶性淀粉酯反應(yīng)單體;
(3)將聚乙二醇酯和淀粉酯混勻，反應(yīng)溫度為50~95℃，再加入0.2~5倍聚乙二醇酯反應(yīng)單體質(zhì)量的含乙烯基不飽和雙鍵的單體、0.1~5倍聚乙二醇酯反應(yīng)單體質(zhì)量的水，混勻后滴加質(zhì)量百分濃度為5%～50%的無機引發(fā)劑水溶液，無機引發(fā)劑的加入量為0.01~0.5倍聚乙二醇酯反應(yīng)單體質(zhì)量，1～5h滴完，滴完后繼續(xù)在50~95℃下反應(yīng)0.5～10h，冷至室溫，制得固含量5~70wt%的無磷的水處理劑。
進一步限定的技術(shù)方案如下：
步驟(3)中所述含乙烯基不飽和雙鍵單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、馬來酸酐、丙烯酸羥丙酯、馬來酸、衣康酸中的一種以上。
步驟(3)中所述無機引發(fā)劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀、偏重亞磺酸鈉、偏重亞磺酸鉀、過磺酸鈉、過磺酸鉀、過氧化氫中的一種以上。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面：
(1)該水處理劑不含磷，環(huán)境友好，是一種新型的環(huán)保型水處理劑。其制備工藝綠色環(huán)境友好，合成過程采用環(huán)保、價廉的水作為反應(yīng)溶劑，反應(yīng)過程采用“一鍋煮”方式，無需分離，操作簡單方便、生產(chǎn)成本較低。
(2)該水處理劑含有大量能與鈣離子螯合的羧酸根離子，對工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的磷酸鈣、碳酸鈣和硫酸鈣垢有高效的抑制作用。
(3)該水處理劑的配伍性好，可與有機磷酸鹽、鋅鹽緩蝕劑等水處理劑復(fù)配使用，也可單獨使用。
(4)該水處理劑中含有大量的淀粉酯單體，可生物降解，環(huán)境友好。
