聚环氧丁二酸类水处理剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚环氧丁二酸类水处理剂，具体地说，涉及一种用于循环冷却水 的具有缓蚀和阻垢作用的聚环氧丁二酸类水处理剂。
【背景技术】
[0002] 在循环冷却水系统中，腐蚀与结垢会带来严重后果。缓蚀阻垢剂能防止金属腐蚀 及控制结垢，对于节能减排、节约水资源具有十分重要的作用。目前国内常用的缓蚀阻垢剂 多为含磷药剂，如聚磷酸盐、有机膦聚合物等。其中有机膦聚合物是最有效的兼有缓蚀与阻 垢双重功能的水处理剂，但是这些含磷化合物的排放会造成环境水体富营养化污染。随着 环保意识的增强，磷的排放受到了严格的限制，低磷、无磷的环保型水处理剂已成为国内外 水处理剂的发展趋势。
[0003] 聚环氧丁二酸（或称聚环氧琥珀酸）是20世纪90年代初由美国Betz实验室首 先开发出来的一种无磷无氮的绿色水处理剂，美国专利US 4, 654, 159提出了聚环氧琥珀 酸的制备方法，以顺丁烯二酸酐为原料，加入氢氧化钠与过氧化氢在催化剂钨酸钠的作用 下转化为环氧琥珀酸，再以氢氧化钙为引发剂聚合为聚环氧琥珀酸。聚环氧琥珀酸的分子 结构中存在大量可生物降解的氧原子，使用后易被微生物降解为环境无害的产物，从而被 认为是一种环境友好型的绿色化学品。
[0004] 虽然，聚环氧琥珀酸的阻垢性能可优于传统的含磷水处理剂，但其对金属的缓蚀 性能却不理想。然而，提高缓蚀性能是推广使用此类环保型水处理剂的关键。
[0005] 为了改善聚环氧琥珀酸的性能，聚环氧琥珀酸的改性成为研宄热点。一些聚环氧 琥珀酸衍生物的合成工艺被相继公开。如中国专利CN 1557805提供了一种采用二乙烯三 胺改性聚环氧琥珀酸的方法；中国专利CN 101062816A公开了一种采用磺酸胺类化合物改 性聚环氧琥珀酸的方法；及中国专利CN 102390890A揭示了一种采用硫脲改性聚环氧琥珀 酸的方法。
[0006] 上述改性聚环氧琥珀酸的方法有一个共同的特点是，均需使用改性剂（如二乙烯 三胺，磺酸胺类化合物和硫脲）。如此，无疑会增加聚环氧琥珀酸的改性成本（或者说增加 聚环氧琥珀酸类水处理剂的成本），且这些改性后产品的缓蚀性能的提高并不显著。
[0007] 鉴于此，提供一种低成本的用于循环冷却水的具有缓蚀和阻垢作用的聚环氧丁二 酸类水处理剂成为本发明需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0008] 本发明一个目的在于，提供一种低成本的用于循环冷却水的具有缓蚀和阻垢作用 的聚环氧丁二酸类水处理剂。
[0009] 本发明所述的聚环氧丁二酸类水处理剂由步骤如下的制备方法制得：
[0010] ⑴由顺丁烯二酸酐与氨水于30°c~55°C反应，得到中间体A;
[0011] (2)在有催化剂钨酸钠存在条件下，中间体A经氧化剂氧化，得到中间体B ;
[0012] 其中，所述的氧化剂是双氧水，所述氧化反应的反应温度为50°C~100°C ;
[0013] (3)在有氢氧化钙存在及碱性条件下，中间体B于70°C~100°C状态保持1~6小 时，得到中间体C ;
[0014] (4)在搅拌条件下，将中间体C置于有机溶剂（如三甲基苯等）中，于160°C~ 165°C状态保持2~4小时，得到目标物（本发明所述的聚环氧丁二酸类水处理剂）。
[0015] 在40°C及投加浓度为90mg/L (所述的投加浓度是指：每升待处理水中所加水处理 剂的毫克数，下同）条件下，目标物的缓蚀率为85%~90%。
[0016] 由上述技术方案可知，本发明并未使用特别的改性剂改性聚环氧丁二酸，但本发 明制备的聚环氧丁二酸类水处理剂的缓释性能却优于聚环氧丁二酸（详见实施例5)。
【具体实施方式】
[0017] 在本发明一个优选技术方案中，步骤（1)中顺丁烯二酸酐与氨水的摩尔比为 2:1 ~1:2〇
[0018] 在本发明另一个优选技术方案中，步骤（2)中，以顺丁烯二酸酐计，钨酸钠（催化 剂）与顺丁烯二酸酐的摩尔比为（〇. 01~〇. 1): 1 ;双氧水与顺丁烯二酸酐的摩尔比为（1~ 2) : 1 ;所述氧化反应体系的pH值为5~7。
[0019] 在本发明又一个优选技术方案中，步骤（3)按如下方式进行：
[0020] 在有氢氧化妈存在及体系的pH值为8~10条件下，中间体B于90°C~95°C状态 保持2~5小时，得到中间体C ;
[0021] 以顺丁烯二酸酐计，氢氧化钙与顺丁烯二酸酐的摩尔比为（0. 01~0. 1): 1。
[0022] 在本发明又一个优选技术方案中，步骤（4)中，中间体C与所用有机溶剂的质量比 为1: (2~10);本发明推荐使用的有机溶剂是三甲基苯。
[0023] 本发明提供的聚环氧丁二酸类水处理剂可以单独使用，也可以复配使用。当本 发明所述的聚环氧丁二酸类水处理剂单独使用时，其在循环水中的投加量为l〇mg/L~ 100mg/L〇
[0024] 本发明所述的聚环氧丁二酸类水处理剂也可以与辅助组分复配使用。所述的辅助 组分可以是现有的聚合物阻垢分散剂、锌盐或铜缓蚀剂等。当与本专利所述的辅助组分复 配使用时，其在循环水中的投放量为5mg/L~50mg/L。
[0025] 所述的聚合物阻垢分散剂选自：聚丙烯酸（PAA)，水解聚马来酸（HPMA)，聚环氧琥 珀酸（PESA)、马来酸-丙烯酸共聚物（M-AA)、丙烯酸-磺酸盐共聚物（AA-AMPS)或丙烯 酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物（AAS)中一种或两种以上（含两种）；
[0026] 所述锌盐可以是硫酸锌或氯化锌；
[0027] 所述铜缓蚀剂可以是苯骈三氮唑（BTA)或巯基苯骈噻唑（MTA)。
[0028] 本发明所述聚环氧丁二酸类水处理剂的使用方法与现有水处理药剂的使用方法 相同在此不再赘述。
[0029] 本发明提供的聚环氧丁二酸类水处理剂具有如下特点：
[0030] 1)本发明所述的聚环氧丁二酸类水处理剂不含磷，使用过程中其排污水不会对水 体造成富营养化污染，是一种环境友好的水处理剂。
[0031] 2)本发明所述的聚环氧丁二酸类水处理剂具有优良的缓蚀、阻垢、分散及稳定水 体中Zn2+的能力，并且使用过程不会形成磷酸钙垢，可应用于高硬度、高碱度的水质中，也 可提高一般循环冷却水的浓缩倍数，节约水资