一种密闭系统专用缓蚀阻垢剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水处理技术领域，涉及一种阻垢剂，具体涉及一种密闭系统专用 缓蚀阻垢剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，循环水系统中缓蚀剂特别是密闭式循环水系统中金属腐蚀情况严重，由于 密闭式循环水系统中需用到将制冷机所产生的冷量传送给被冷却对象的中间物质载冷剂， 载冷剂性质稳定，与水混溶，其溶液的凝固温度随浓度而变，通常用它们的水溶液作为载冷 剂，但其水溶液多有腐蚀性，长时间在高温下运行，对各种金属的腐蚀都很显著且易结垢， 严重影响密闭循环水系统的使用寿命，而用于一般循环水的具有较强缓蚀性能的水处理药 剂大多不适用于密闭循环水系统，如目前国内外具有缓蚀阻垢性能的水处理剂主要为铬酸 盐，硅酸盐，钼酸盐，亚硝酸盐、有机磷酸盐以及其它的复合物，铬酸盐、亚硝酸盐污染环境， 硅酸盐有结垢风险，而有机磷酸盐等含磷配方，易对水体造成二次污染，不符合绿色环保要 求，且产品性能参差不齐，阻垢性能不高，功能单一。因此，研宄开发一种实用性强的环保型 密闭系统专用缓蚀阻垢剂是有广泛应用价值的。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的存在的不足，提供一种绿色环保型无磷的密闭 系统专用缓蚀阻垢剂。
[0004] 本发明还提供了上述密闭系统专用缓蚀阻垢剂的制备方法。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现： 本发明一种密闭系统专用缓蚀阻垢剂，包括以下质量百分含量的组分： 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸 25~40%， 氧化石墨烯水分散液 20~30%， 马来酸-丙烯酸共聚物 12~30%， 钼酸钠 3~5%， 椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 3~6%， 硫酸锌水溶液 15~40%。
[0006] 所述的氧化石墨烯水分散液，浓度为1. 5~2mg/ml，氧化石墨烯水分散液中的氧 化石墨烯为碳层表面具有羟基、羧基或羰基官能团的改性石墨烯，层数为15~20层；粒径 为5~IOnm ; 所述的马来酸-丙稀酸共聚物，固体含量45~55wt%，游离单体（以马来酸计） 9. Owt% ； 所述的硫酸锌水溶液质量分数为10~15%。
[0007] 上述密闭系统专用缓蚀阻垢剂，优选以下质量百分含量的组分： 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸 30%， 氧化石墨烯水分散液 22%， 马来酸-丙烯酸共聚物 16%， 钼酸钠 4%， 椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 5%， 硫酸锌水溶液 23%。
[0008] 本发明密闭系统专用缓蚀阻垢剂，使用浓度为10~150mg/L，优选10~50mg/l。
[0009] 本发明密闭系统专用缓蚀阻垢剂，其PH值适用范围为7~13,温度适用范围为 0~120°C ;优选PH值范围7~IL 5,温度范围20~80°C。
[0010] 上述密闭系统专用缓蚀阻垢剂的制备方法为： 将磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸、氧化石墨烯水分散液、马来酸-丙烯酸共聚物和钼酸钠 按比例混合，加热至65~95°C，1. 5~2. Oh内滴加硫酸锌水溶液，超声处理15~20min， 然后升温至105°C，加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，回流0. 5~lh，再将物料降温到75~ 85°C，趁热过滤，滤液降温，即为本发明密闭系统专用缓蚀阻垢剂。
[0011] 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸（SMA/PESA)是一种优异的多功能密闭系统专用缓蚀阻 垢剂，与PESA相比，阻垢性能与缓蚀性能明显提高，具有良好的复配协同效应，结构中含有 羧基、醚基、胺基、羟基、磺酸基等多种亲水性基团，它不仅可有效地提高化合物溶解性，还 可在金属表面形成配位化合物而发生化学吸附，从而对其阻垢性能起到增强作用，多种官 能团的协同效应使其缓蚀阻垢性能大幅提高。
[0012] 氧化石墨烯水分散液，由氧化石墨烯薄膜制备而得，不会发生沉淀，氧化石墨烯为 一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长 久以来被视为亲水性物质，其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石 墨烯实际上具有两亲性，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能 量。氧化石墨烯与碳纳米管结构相似，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团，其比表面 积可达2600平方米/克，其表面大量的活性基团如羧基、羰基、羟基、环氧基等，为污染物尤 其是重金属的吸附提供充足的活性位点，可实现污染物的痕量消除，同时多种官能团的协 同效应可有效地提高化合物溶解性，使其阻垢性能大幅提高。
[0013] 椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，是一种非离子表面活性剂，易溶于水、具有良好的发 泡、稳泡、渗透去污、抗硬水等功能，稳定性较高，易于生物降解，配伍性好，对硬水不敏感。
[0014] 马来酸-丙烯酸共聚物（MA/AA)，对碳酸盐等具有很强的分散作用，热稳定性高， 可在300°C高温等恶劣条件下使用，与其它水处理药剂具有良好的相容性和协同增效作用。 对包括磷酸盐在内的水垢的生成具有良好的抑制作用，阻垢性能和耐高温性能优异。
[0015] 钼酸钠，是目前应用较多的一种新型水处理剂，毒性较低，对环境污染污染程度 低，常与聚磷酸盐、葡萄糖酸盐、锌盐、本病三氮唑复配使用，可以减少钼酸盐的使用量，提 高缓蚀效果，钼酸盐热稳定性高，可用于热流密度高及局部过热的循环水系统。
[0016] 硫酸锌，在水中电离出Zn2+，与磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸及钼酸钠复配，具有协同 增效作用，缓蚀率显著增强，同时还可提供消毒杀菌作用。
[0017] 本发明密闭系统专用缓蚀阻垢剂中，以磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸为缓蚀阻垢剂主 要成分，钼酸钠和马来酸-丙烯酸共聚物为辅助缓蚀阻垢剂，同时添加氧化石墨烯水分散 液和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，制得一种绿色环保无磷的密闭系统专用缓蚀阻垢剂。其中 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸、钼酸钠和马来酸-丙烯酸共聚物缓蚀阻垢效果优良，三者复配 后阻垢协同增效作用明显，并且有很好的降解性，对环境没有污染。加入锌盐后，磺酸甲胺 基聚环氧琥珀酸、钼酸钠与Zn2+具有良好的协同效应，对碳钢等金属的缓释阻垢效果明显 增强。氧化石墨烯水分散液，与磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸、钼酸钠和马来酸-丙烯酸共聚物 兼容性好，同时具有很好的吸附性能，可痕量消除污染物。上述成分与表面活性剂椰子油脂 肪酸二乙醇酰胺复配后，水溶性及稳定性增强，可实现长时间贮存，对污染物尤其是重金属 增容作用明显，尤其是对Ca 2+XO广、SO,等离子阻垢效果显著，本发明密闭系统专用缓蚀阻 垢剂，可吸附在金属表面形成一层很薄的膜，保护金属免受大气及有害介质的腐蚀，能有效 地抑制碳钢，铜，不锈钢，铝等金属的腐蚀，能够在较宽的给水PH范围和温度内使用，尤其 适用于密闭循环水系统的缓蚀阻垢。
[0018] 与现有技术相比，本发明密闭系统专用缓蚀阻垢剂及其制备方法的有益效果为： (1)各组分含有的多种官能团的协同效应可有效地提高化合物溶解性，可实现污染物 的痕量消除，复配后使其缓蚀阻垢性能大幅提高，可有效实现污染物物理吸附和化学吸附 的协同作用，能够在较宽的给水PH范围和温度内使用。
[0019] (2)生产工艺简单，无"三废"排放，稳定性及水溶性好，主要成分可生物降解、无 毒、无磷、无污染、无腐蚀性，加药量少，对环境友好。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例和对比例将有助于本领 域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。对本领域的普通技术人员， 在不脱离本发明构思的前提下做出的改进，都属于本发明的保护范围。
[0021] 本发明实施例所用各原料均由市场购买得到； 所用的氧化石墨烯水分散液为南京先丰纳米材料科技有限公司生产，浓度为I. 5mg/ ml，所含的氧化石墨烯为碳层表面具有羟基、羧基或羰基官能团的改性石墨烯，层数为 15~20层，粒径为5~IOnm ; 所用的马来酸-丙烯酸共聚物，规格为：固体含量48wt%，游离单体（以马来酸计） 9. Owt%，数均分子量450~700 ; 实施例1 本实施例密闭系统专用缓蚀阻垢剂，包括以下质量百分含量的组分： 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸 30%， 氧化石墨烯水分散液 22%， 马来酸-丙烯酸共聚物 16%， 钼酸钠 4%， 椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 5%， 硫酸锌水溶液 23%， 所述的硫酸锌水溶液质量分数为12%。
[0022] 本实施例密闭系统专用缓蚀阻垢剂的制备方法为： 按比例分别称取磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸、氧化石墨烯水分散液、马来酸-丙烯酸共 聚物和钼酸钠，依次加入容器中，混合，加热至90°C，2. Oh内滴加硫酸锌水溶液，超声处理 20min，然后升温至105°C，加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，回流lh，再将物料降温到80°C， 趁热过滤，滤液降温，即为本实施例密闭系统专用缓蚀阻垢剂。
[0023] 实施例2 本实施例密闭系统专用缓蚀阻垢剂，包括以下质量百分含量的组分： 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸 25%， 氧化石墨烯水分散液 20%， 马来酸-丙烯酸共聚物 12%， 钼酸钠 3%， 椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 3%， 硫酸锌水溶液 37%， 所述的硫酸锌水溶液质量分数为12%。
[0024] 本实施例密闭系统专用缓蚀阻垢剂的制备方法为： 按比例分别称取磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸、氧化石墨烯水分散液、