一种用于低温多效海水淡化的阻垢剂及其制备方法与流程

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种用于低温多效海水淡化的阻垢剂及其制备方法。

背景技术：

低温多效海水淡化(lt-med)为多个蒸发器前后串联，在负压状态下运行，前一效蒸发产生的二次蒸汽直接作为下一效的加热蒸汽，且后一效的温度低于前一效的温度，蒸发器内的温度在70℃以下，以减缓结垢倾向。

但是，海水是一种高含盐量、高硬度、高硫酸根含量的水质，并且在lt-med运行过程中，海水不断蒸发浓缩(一般控制1.5倍左右的浓缩倍率)，在换热管表面会析出碳酸钙垢、硫酸钙垢、镁盐垢以及少量的硅酸盐垢，尤其在温度最高的第一效，结垢速度较快，对换热管的换热效果和设备的产水效率产生严重影响。其中，硫酸钙垢结构致密且溶解度低，一旦形成致密的硫酸钙垢，用常规的无机酸很难清洗，对设备的运行、维护成本和产水效率都产生了恶劣影响。

目前，针对lt-med海水淡化的阻垢剂非常少且阻垢效果不稳定，在65-70℃、浓缩1.5倍左右海水的情况下难以满足生产要求，影响了设备的产水量。

技术实现要素：

本发明通过提供一种用于低温多效海水淡化的阻垢剂及其制备方法，解决了现有技术中阻垢效果不稳定的技术问题，实现了保证了设备的产水量的技术效果。

本发明提供了一种用于低温多效海水淡化的阻垢剂，所述阻垢剂由60-80wt％的马来酸-丙烯酸共聚物和20-40wt％由丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯聚合的丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物复合构成。

进一步地，所述马来酸-丙烯酸共聚物和所述丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物的最佳重量复配比为66.67wt％:33.33wt％。

本发明提供的用于低温多效海水淡化的阻垢剂的制备方法，包括：

将水加入反应釜中，并加热，得到初始反应体系；

向所述初始反应体系中加入引发剂和由丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯组成的混合单体，得到中间反应体系；

将所述中间反应体系加热再冷却；

将冷却后的中间反应体系进行酸碱中和，将所述冷却后的中间反应体系的ph值控制在8-10之间，得到所述丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物；

将所述丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物与马来酸-丙烯酸共聚物混合，得到阻垢剂。

进一步地，所述将水加入反应釜中，并加热，具体包括：

将所述水加入所述反应釜中，并加热到75-95℃。

进一步地，在所述将水加入反应釜中，并加热之后，还包括：

加入异丙醇，得到所述初始反应体系。

进一步地，所述异丙醇与水的重量比为1:6-8。

进一步地，在所述向所述初始反应体系中加入引发剂和由丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯组成的混合单体的过程中，将体系的温度控制在75-95℃之间。

进一步地，所述引发剂为过硫酸盐。

进一步地，所述混合单体中的丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯的重量比为10-30∶5-10∶10-30。

进一步地，所述将所述中间反应体系加热再冷却，具体包括：

将所述中间反应体系加热到100-120℃，再保温反应6-8小时。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明利用马来酸-丙烯酸共聚物对碳酸盐类的高分散阻垢作用和与其它水处理药剂具有良好协同作用的优势，加之丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物上同时含有羧酸基、酰胺基、羟基等基团，具有较高的钙容忍度等特点，通过两种药剂的有效复配，解决了现有技术中阻垢效果不稳定的技术问题，实现了保证设备产水量的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于低温多效海水淡化的阻垢剂的制备方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种用于低温多效海水淡化的阻垢剂及其制备方法，解决了现有技术中阻垢效果不稳定的技术问题，实现了保证了设备的产水量的技术效果。

本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：

本发明利用马来酸-丙烯酸共聚物对碳酸盐类的高分散阻垢作用和与其它水处理药剂具有良好协同作用的优势，加之丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物上同时含有羧酸基、酰胺基、羟基等基团，具有较高的钙容忍度等特点，通过两种药剂的有效复配，解决了现有技术中阻垢效果不稳定的技术问题，实现了保证设备产水量的技术效果。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明实施例提供的用于低温多效海水淡化的阻垢剂，所述阻垢剂由60-80wt％的马来酸-丙烯酸共聚物和20-40wt％由丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯聚合的丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物复合构成。

优选地，马来酸-丙烯酸共聚物和丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物的最佳重量复配比为66.67wt％:33.33wt％。

需要说明的是，该阻垢剂适用于温度低于70℃(优选为67℃)下初始总硬度(以caco3计，下同)为4500-5000mg/l、初始硫酸根浓度为2500-2800mg/l且浓缩倍数为1.5-2倍的海水。该阻垢剂用于低温多效海水淡化的投加量为3-7mg/l，优选为4mg/l。

参见图1，本发明实施例提供的用于低温多效海水淡化的阻垢剂的制备方法，包括：

步骤s110：将水加入反应釜中，并加热，得到初始反应体系；

对本步骤进行具体说明，步骤s110具体包括：

将水加入反应釜中，并加热到75-95℃。

在将水加入反应釜中，并加热之后，还包括：

加入异丙醇，得到初始反应体系。

具体地，通过异丙醇控制丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物聚合过程的分子量，该共聚物分子量一般控制在10万-30万之间，其硫酸盐阻垢效率最高。

在本实施例中，水的加量根据理论固含量25％-45％计算，异丙醇与水的重量比为1:6-8。

步骤s120：向初始反应体系中滴加引发剂和由丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯组成的混合单体，丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯在引发剂的作用下打开双键，并聚合成丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物，从而得到中间反应体系；

对本步骤进行具体说明，在向初始反应体系中加入引发剂和由丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯组成的混合单体的过程中，将体系的温度控制在75-95℃之间，将聚合反应温度控制在较小的范围内，从而得到分子量范围较小的聚合物。

具体地，引发剂的用量为混合单体总重量的0.5％-1.5％。

这里需要说明的是，混合单体和引发剂的滴加速度与所控制的体系温度有关。由于该聚合为放热反应，当体系温度低于控制温度范围时，需要适量加快滴加速度以提高体系温度；当体系温度高于控制温度范围时，需要适量降低滴加速度乃至暂停滴加，以降低体系温度。

在本实施例中，引发剂为过硫酸盐，如过硫酸铵或过硫酸钾等。混合单体中的丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯的重量比为10-30∶5-10∶10-30。

步骤s130：将中间反应体系加热再冷却；

对本步骤进行具体说明，步骤s130具体包括：

将中间反应体系加热到100-120℃，再保温反应6-8小时。

步骤s140：将冷却后的中间反应体系进行酸碱中和，将冷却后的中间反应体系的ph值控制在8-10之间，得到丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物；

对本步骤进行具体说明，步骤s140具体包括：

冷却后滴加20％含量的氢氧化钠溶液，将药液的ph值调制在8-10之间，得到丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物。

在本实施例中，将药液的ph值调制在8-10之间，加强了得到的共聚物的稳定性，便于储存和使用。

步骤s150：将丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物与马来酸-丙烯酸共聚物混合，得到阻垢剂。

实施例1

阻垢剂由马来酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物复合构成，其重量配比为马来酸-丙烯酸共聚物80wt％、丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物20wt％，得到阻垢剂x1。

实施例2

阻垢剂由马来酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物复合构成，其重量配比为马来酸-丙烯酸共聚物75wt％、丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物25wt％，得到阻垢剂x2。

实施例3

阻垢剂由马来酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物复合构成，其重量配比为马来酸-丙烯酸共聚物71.43wt％、丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物28.57wt％，得到阻垢剂x3。

实施例4

阻垢剂由马来酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物复合构成，其重量配比为马来酸-丙烯酸共聚物66.67wt％、丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物33.33wt％，得到阻垢剂x4。

实施例5

阻垢剂由马来酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物复合构成，其重量配比为马来酸-丙烯酸共聚物60wt％、丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物40wt％，得到阻垢剂x5。

阻垢性能评价采用静态阻垢法，海水取自渤海湾，海水总硬度范围为4500-5000mg/l，硫酸根含量为2500-2800mg/l，将投加药剂的海水置于67℃水域锅种加热浓缩至1.5-2倍，自然冷却后检测浓缩海水硬度、硫酸根、氯离子等指标，并按照以下公式计算阻垢率：

其中：η——阻垢率，％；

ρ——浓缩海水硬度或硫酸根浓度，mg/l；

λ——浓缩倍率，为浓缩海水与原海水氯离子浓度比值；

ρ0——原海水硬度或硫酸根浓度，mg/l。

表1为钙阻垢率计算数据：

表2为硫酸钙阻垢率计算数据：

由表1和表2可知，本发明实施例提供的低温多效海水淡化钙阻垢率和硫酸钙阻垢率均良好。

【技术效果】

本发明实施例利用马来酸-丙烯酸共聚物对碳酸盐类的高分散阻垢作用和与其它水处理药剂具有良好协同作用的优势，加之丙烯酸钠-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物上同时含有羧酸基、酰胺基、羟基等基团，具有较高的钙容忍度等特点，通过两种药剂的有效复配，解决了现有技术中阻垢效果不稳定的技术问题，实现了保证设备产水量的技术效果。

本发明实施例具体涉及的是一种适用于在高盐度、高硬度、高硫酸根情况下的低温多效海水淡化系统，防止因换热管结垢而降低换热效率的药剂，其有效解决了低温多效海水淡化系统，尤其是温度最高的第一效换热管表面碳酸钙、硫酸钙垢结垢严重，且硫酸钙垢难以清洗，从而影响换热管的传热效率及海水淡化系统产水量的技术问题。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明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。