本发明涉及水处理剂
技术领域：
，特别涉及用于高硬度高碱度水质的阻垢剂及其制备方法和阻垢方法。
背景技术：
：随着水资源的日益匮乏、水的需求量越来越大，解决淡水资源缺乏问题迫在眉睫，其中，通过海水淡化技术将海水转化为淡水是解决淡水资源缺乏的有效途径。但随之而来的是海水具有高硬度高碱度的特点，在海水淡化过程中极易结垢，造成设备管道的污堵、设备换热效果的严重下降等事故，对生产生活造成一定的影响。现有的阻垢剂对高硬度高碱度水的耐受能力本身就较差，对高硬度高碱度的水阻垢效果更差。技术实现要素：本发明提供了一种用于高硬度高碱度水质的阻垢剂及其制备方法和阻垢方法，用以抑制碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硅酸盐等水垢的形成，延长水处理装置的清洗和运行周期。为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，包括：一种用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，包括：10～25质量份的含磺酸基聚合物；10～25质量份的有机膦酸盐化合物；5～20质量份的水解聚马来酸酐聚合物；5～15质量份的聚丙烯酸。在一些可选的实施方式中，所述含磺酸基聚合物包括丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚而成的聚合物。在一些可选的实施方式中，所述含磺酸基聚合物是改性的含磺酸基聚合物，在丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚过程中通过添加含醚基单体进行改性。在一些可选的实施方式中，所述有机膦酸盐化合物为下列化合物中的一种或多种：2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸。在一些可选的实施方式中，所述聚丙烯酸的相对分子质量为1000～6000。在一些可选的实施方式中，所述含磺酸基聚合物的质量份为12，所述2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸的质量份为5，所述多氨基多醚基甲叉膦酸的质量份为8，所述水解聚马来酸酐聚合物的质量份为10，所述聚丙烯酸的质量份为5。本发明还提供了一种上述任一用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的制备方法，包括：向反应釜中加入质量份为15～70的去离子水；向反应釜中加入质量份为10～25的含磺酸基聚合物、质量份为10～25的有机膦酸盐化合物、质量份为5～20的水解聚马来酸酐聚合物、质量份为5～15的聚丙烯酸；搅拌30～60分钟；进行过滤。本发明还提供了一种阻垢方法，包括：采用上述任一所述的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂对水处理装置进行阻垢。在一些可选的实施方式中，采用连续投加的方式将所述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂投入所述水处理装置中，且所述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的投加浓度为10～100毫克每升。在一些可选的实施方式中，采用连续投加的方式将所述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂投入所述水处理装置中，且所述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的投加浓度为20～50毫克每升。本发明的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂及其制备方法和阻垢方法，可以抑制碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硅酸盐等水垢的形成，延长水处理装置的清洗和运行周期。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，包括：10～25质量份的含磺酸基聚合物；10～25质量份的有机膦酸盐化合物；5～20质量份的水解聚马来酸酐聚合物HPMA；5～15质量份的聚丙烯酸。上述一种用于高硬度高碱度水质的阻垢剂可以抑制碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硅酸盐等水垢的形成，延长水处理装置的清洗和运行周期。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂在应用时一般还包括：15～70质量份的去离子水，上述去离子水主要起到稀释的作用。含磺酸基聚合物的质量份可以是10～25的任一值，如可以是10，12，14，16，18，20，22，24，25；有机膦酸盐化合物的质量份可以是10～25的任一值，如可以是10，12，14，16，18，20，22，24，25；水解聚马来酸酐聚合物的质量份可以是5～20的任一值，如可以是5，7，9，11，13，15，19，20；聚丙烯酸的质量份可以是5～15的任一值，如可以是5，7，9，11，13，15；去离子水的质量份可以是15～70的任一值，如可以是15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70。一种可选的实施方式中，所述含磺酸基聚合物包括丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚而成的聚合物AA/AMPS。一种可选的实施方式中，所述含磺酸基聚合物是改性的含磺酸基聚合物，在丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合过程中通过添加含醚基单体一起合成。一种可选的实施方式中，所述有机膦酸盐化合物为下列化合物中的一种或多种：2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC、多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP、氨基三亚甲基膦酸ATMP、羟基乙叉二膦酸HEDP。多氨基多醚基甲叉膦酸相对分子质量：约600，多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP为最新一代水处理剂，具有很高的螯合分散性能和很高的钙容忍度及优异的阻垢性能，该药剂可作为循环冷却水系统的阻垢缓蚀剂，特别适用于高硬度、高碱度、高PH的循环冷却水系统和油田水处理。对碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙的阻垢性能优异，同时可有效地抑制硅垢的形成，且具有良好的稳定金属离子如锌、锰、铁的作用。一种可选的实施方式中，所述聚丙烯酸的相对分子质量为1000～6000。一种较佳的实施方式中，所述含磺酸基聚合物的质量份为12，所述2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸的质量份为5，所述多氨基多醚基甲叉膦酸的质量份为8，所述水解聚马来酸酐聚合物的质量份为10，平均相对分子质量为1500所述聚丙烯酸的质量份为5，所述去离子水的质量份为60。本发明还提供了一种上述任一所述的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的制备方法，包括：向反应釜中加入质量份为15～70的去离子水；向反应釜中加入质量份为10～25的含磺酸基聚合物、质量份为10～25的有机膦酸盐化合物、质量份为5～20的水解聚马来酸酐聚合物、质量份为5～15的聚丙烯酸；搅拌30～60分钟；进行过滤。本发明还提供了一种阻垢方法，包括：采用上述任一项所述的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂对水处理装置进行阻垢。可选的，采用连续投加的方式将所述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂投入所述水处理装置中，与循环水进水均匀混合，且所述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的投加浓度为10～100毫克每升。一种较佳的实施方式中，采用连续投加的方式将所述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂投入所述水处理装置中，与循环水进水均匀混合，且所述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的投加浓度为20～50毫克每升。本发明实施例提供的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的具体组成成份可以有多种，下述实施例中的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂均包括去离子水。在实施例一至实施例九中，改性的含磺酸基聚合物都是在丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合过程中通过添加含醚基单体一起合成的聚合物。实施例一本实施例提供的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，其各组分的比例为：改性的含磺酸基聚合物的质量份为15、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC的质量份为5、羟基乙叉二膦酸HEDP的质量份为8、水解聚马来酸酐聚合物的质量份为6、平均相对分子质量为2000聚丙烯酸的质量份为6，去离子水的质量份为60。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的制备方法包括：首先向反应釜中加入质量份为60的去离子水；然后向反应釜中加入质量份为15的改性的含磺酸基聚合物、质量份为5的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC、质量份为8的羟基乙叉二膦酸HEDP、质量份为6的水解聚马来酸酐聚合物、质量份为6的平均相对分子质量为2000的聚丙烯酸，搅拌30～60分钟直至所加入的溶质充分溶解；进行过滤、装桶，得到最终编号为NWS01的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂在使用时：采用连续投加的方式，与循环水进行均匀混合；投加浓度为20毫克每升。实施例二本实施例提供的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，其各组分的比例为：改性的含磺酸基聚合物的质量份为12、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC的质量份为5、多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP的质量份为8、水解聚马来酸酐聚合物的质量份为10、平均相对分子质量为1500聚丙烯酸的质量份为5，去离子水的质量份为60。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的制备方法包括：首先向反应釜中加入质量份为60的去离子水；然后向反应釜中加入质量份为12的改性的含磺酸基聚合物、质量份为5的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC、质量份为8的多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP、质量份为10的水解聚马来酸酐聚合物、质量份为5的平均相对分子质量为1500的聚丙烯酸，搅拌30～60分钟直至所加入的溶质充分溶解；进行过滤、装桶，得到最终编号为NWS02的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂在使用时：采用连续投加的方式，与循环水进行均匀混合；投加浓度为25毫克每升。实施例三本实施例提供的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，其各组分的比例为：改性的含磺酸基聚合物的质量份为10、氨基三亚甲基膦酸ATMP的质量份为10、多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP的质量份为6、水解聚马来酸酐聚合物的质量份为10、平均相对分子质量为1000聚丙烯酸的质量份为8，去离子水的质量份为56。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的制备方法包括：首先向反应釜中加入质量份为56的去离子水；然后向反应釜中加入质量份为10的改性的含磺酸基聚合物、质量份为10的氨基三亚甲基膦酸ATMP、质量份为6的多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP、质量份为10的水解聚马来酸酐聚合物、质量份为8的平均相对分子质量为1000的聚丙烯酸，搅拌30～60分钟直至所加入的溶质充分溶解；进行过滤、装桶，得到最终编号为NWS03的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂在使用时：采用连续投加的方式，与循环水进行均匀混合；投加浓度为25毫克每升。实施例四本实施例提供的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，其各组分的比例为：改性的含磺酸基聚合物的质量份为10、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC的质量份为5、羟基乙叉二膦酸HEDP的质量份为5、水解聚马来酸酐聚合物的质量份为6、平均相对分子质量为1500聚丙烯酸的质量份为5，去离子水的质量份为69。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的制备方法包括：首先向反应釜中加入质量份为69的去离子水；然后向反应釜中加入质量份为10的改性的含磺酸基聚合物、质量份为5的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC、质量份为5的羟基乙叉二膦酸HEDP、质量份为6的水解聚马来酸酐聚合物、质量份为5的平均相对分子质量为1500的聚丙烯酸，搅拌30～60分钟直至所加入的溶质充分溶解；进行过滤、装桶，得到最终编号为NWS04的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂在使用时：采用连续投加的方式，与循环水进行均匀混合；投加浓度为30毫克每升。实施例五本实施例提供的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，其各组分的比例为：改性的含磺酸基聚合物的质量份为10、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC的质量份为5、氨基三亚甲基膦酸ATMP的质量份为10、水解聚马来酸酐聚合物的质量份为5、平均相对分子质量为1000聚丙烯酸的质量份为5，去离子水的质量份为65。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的制备方法包括：首先向反应釜中加入质量份为65的去离子水；然后向反应釜中加入质量份为10的改性的含磺酸基聚合物、质量份为5的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC、质量份为10的氨基三亚甲基膦酸ATMP、质量份为5的水解聚马来酸酐聚合物、质量份为5的平均相对分子质量为1000的聚丙烯酸，搅拌30～60分钟直至所加入的溶质充分溶解；进行过滤、装桶，得到最终编号为NWS05的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂在使用时：采用连续投加的方式，与循环水进行均匀混合；投加浓度为30毫克每升。实施例六本实施例提供的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，其各组分的比例为：改性的含磺酸基聚合物的质量份为10、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC的质量份为10、多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP的质量份为15、水解聚马来酸酐聚合物的质量份为5、平均相对分子质量为1500聚丙烯酸的质量份为5，去离子水的质量份为55。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的制备方法包括：首先向反应釜中加入质量份为55的去离子水；然后向反应釜中加入质量份为10的改性的含磺酸基聚合物、质量份为10的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC、质量份为15的多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP、质量份为5的水解聚马来酸酐聚合物、质量份为5的平均相对分子质量为1500的聚丙烯酸，搅拌30～60分钟直至所加入的溶质充分溶解；进行过滤、装桶，得到最终编号为NWS08的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂。实施例七本实施例提供的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，其各组分的比例为：改性的含磺酸基聚合物的质量份为20、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC的质量份为10、多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP的质量份为5、水解聚马来酸酐聚合物的质量份为20、平均相对分子质量为1500聚丙烯酸的质量份为15，去离子水的质量份为30。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的制备方法包括：首先向反应釜中加入质量份为30的去离子水；然后向反应釜中加入质量份为20的改性的含磺酸基聚合物、质量份为10的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC、质量份为5的多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP、质量份为20的水解聚马来酸酐聚合物、质量份为15的平均相对分子质量为1500的聚丙烯酸，搅拌30～60分钟直至所加入的溶质充分溶解；进行过滤、装桶，得到最终编号为NWS09的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂。实施例八本实施例提供的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，其各组分的比例为：改性的含磺酸基聚合物的质量份为10、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC的质量份为12、多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP的质量份为13、水解聚马来酸酐聚合物的质量份为5、平均相对分子质量为1500聚丙烯酸的质量份为5，去离子水的质量份为55。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的制备方法包括：首先向反应釜中加入质量份为55的去离子水；然后向反应釜中加入质量份为10的改性的含磺酸基聚合物、质量份为12的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC、质量份为13的多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP、质量份为5的水解聚马来酸酐聚合物、质量份为5的平均相对分子质量为1500的聚丙烯酸，搅拌30～60分钟直至所加入的溶质充分溶解；进行过滤、装桶，得到最终编号为NWS06的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂在使用时：采用连续投加的方式，与循环水进行均匀混合；投加浓度为25毫克每升。实施例九本实施例提供的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，其各组分的比例为：改性的含磺酸基聚合物的质量份为25、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC的质量份为5、多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP的质量份为5、水解聚马来酸酐聚合物的质量份为20、平均相对分子质量为1500聚丙烯酸的质量份为15，去离子水的质量份为30。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的制备方法包括：首先向反应釜中加入质量份为30的去离子水；然后向反应釜中加入质量份为25的改性的含磺酸基聚合物、质量份为5的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTC、质量份为5的多氨基多醚基甲叉膦酸PAPEMP、质量份为20的水解聚马来酸酐聚合物、质量份为15的平均相对分子质量为1500的聚丙烯酸，搅拌30～60分钟直至所加入的溶质充分溶解；进行过滤、装桶，得到最终编号为NWS07的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂。上述用于高硬度高碱度水质的阻垢剂在使用时：采用连续投加的方式，与循环水进行均匀混合；投加浓度为25毫克每升。下面对上述列举的编号为NWS01～NWS07的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂进行试验，该试验是对自配实验用水做浓缩阻垢实验性能评价，其中自配实验用水水质见表1。表1：自配实验用水水质成分单位含量钙离子Ca2+mg/L(毫克每升)300碳酸氢根HCO3-mg/L(毫克每升)400对编号为NWS01～NWS07的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂进行性能试验：在高型烧杯中加入n×250mL自配实验用水，然后分别加入编号为NWS01～NWS05的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂，在(75±1)℃的恒温水浴中浓缩至1/n，最后用250mL容量瓶定容。测定水中的钙离子Ca2+浓度，计算用于高硬度高碱度水质的阻垢剂对碳酸钙的阻垢率η：其中：n可以是3或4或5，式中C1、CS分别为加入用于高硬度高碱度水质的阻垢剂和未加用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的试验后的钙离子Ca2+浓度(mg/L)，C0为初始实验用水中的钙离子Ca2+浓度(mg/L)。初始实验用水是指未经试验的实验用水，而未加用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的是指初始实验用水在不添加用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的情况下经过试验过程得到的水。本发明提供的不同编号的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂对应的试验结果如表2：表2：本发明的不同实施例提供的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的阻垢效果现有的阻垢剂对上述自配实验用水进行上述阻垢性能试验，对碳酸钙的阻垢率通常只能达到30％至70％，因此，本发明的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂的阻垢效果远远优于现有的阻垢剂的阻垢效果。本发明的用于高硬度高碱度水质的阻垢剂在实际使用时可以适用于所有的水质，对各种水质都能起到很好的阻垢效果。显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页1 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