一种循环冷却水复配阻垢剂及其制备方法
【专利说明】一种循环冷却水复配阻垢剂及其制备方法
[0001]
技术领域
[0002]本申请属于环试剂工艺领域，尤其涉及一种环保、缓蚀性能好的循环冷却水复配阻垢剂及其制备方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]阻垢剂(scale inhibitor):是具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能，并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。冷换设备防腐阻垢剂以环氧树脂和特定氨基树脂为基料，加入适量的各种防锈、防腐等各种助剂配制而成，为单组分。它具有优异的屏蔽、抗渗、防锈性能、良好的阻垢、导热性，优良的耐弱酸、强碱、有机溶剂等性能，它的附着力强，且膜层光亮、柔韧、致密、坚硬。PESA是一种无磷、非氮的“绿色”环保型多元阻垢缓蚀剂。PESA对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，阻垢效果优于常用有机膦类阻垢剂。PESA与膦酸盐复配具有良好的协同增效作用。同时PESA具有一定的缓蚀作用，是一种多元阻垢剂。缓蚀阻垢剂由有机膦酸、聚羧酸、碳钢缓蚀剂等组成，对水中的碳酸钙、磷酸钙等均有很好的螯合分散作用并且对碳钢具有良好的缓蚀效果，主要用于钢铁厂循环冷却水系统的缓蚀阻垢，其缓蚀效果好、阻垢力强。
[0005]分散作用的结果是阻止成垢粒子间的相互接触和凝聚，从而可阻止垢的生长。成垢粒子可以是钙、镁离子，还可以是尘埃、泥沙或其他水不溶物。分散剂是具有一定相对分子质量(或聚合度)的聚合物，分散性能的高低与相对分子质量(或聚合度)的大小密切相关。聚合度过低，则被吸附分散的粒子数少，分散效率低；聚合度过高，则被吸附分散的粒子数过多，水体变浑浊，甚至形成絮体(此时的作用与絮凝剂相近)。与螯合作用相比，分散作用是高效的。在中高硬度水中，阻垢剂的分散功能起主要作用。PAAS无毒，易溶于水，可在碱性和中浓缩倍数条件下运行而不结垢。PAAS能将碳酸钙、硫酸钙等盐类的微晶或泥沙分散于水中不沉淀，从而达到阻垢目的。锅炉专用缓蚀阻垢剂是由有机膦酸和聚羧酸等高聚物组成的复合品，具有很高的缓蚀和阻垢性能，其耐温性特别好，可有效地应用于低压锅炉的炉内水处理。
[0006]ATMP具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸变作用。可阻止水中成垢盐类形成水垢，特别是碳酸钙垢的形成。ATMP在水中化学性质稳定，不易水解。在水中浓度较高时，有良好的缓蚀效果。AA/AMPS为羟基乙叉二膦酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚而成。由于分子结构中含有阻垢分散性能好的羧酸基和强极性的磺酸基，能提高钙容忍度，对水中的磷酸钙、碳酸钙、锌垢等有显著的阻垢作用，并且分散性能优良。与有机膦复配，增效作用明显。特别适合高pH、高碱度、高硬度的水质，是实现高浓缩倍数运行的最理想的阻垢分散剂之一。
[0007]HEDP是一种有机膦酸类阻垢缓蚀剂，能与铁、铜、锌等多种金属离子形成稳定的络合物，能溶解金属表面的氧化物。在250°C下仍能起到良好的缓蚀阻垢作用，在高pH下仍很稳定，不易水解，一般光热条件下不易分解。耐酸碱性、耐氯氧化性能较其它有机膦酸(盐)好。PASP为水溶性聚合物，是一种新型绿色水处理剂，具有无磷、无毒、无公害和可完全生物降解的特性。对离子有极强的螯合能力，具有缓蚀与阻垢双重功效，对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等成垢盐类具有良好的阻垢效果，对碳酸钙的阻垢率可达80%。热网专用阻垢剂主要由高效分散剂、酚羟基、磺酸基团等组成，对水中的碳酸钙、硫酸钙等成垢因子具有晶格畸变作用，使垢不易牢固地吸附在器壁上，松散地分散在水中，显示出优良的阻垢作用。
[0008]EDTMPS是含氮有机多元膦酸，属阴极型缓蚀剂，与无机聚磷酸盐相比，缓蚀率高3?5倍。能与水混溶，无毒无污染，化学稳定性及耐温性好，在100°C下仍有良好的阻垢效果。EDTMPS在水溶液中能离解成8个正负离子，因而可以与多个金属离子螯合，形成多个单体结构大分子网状络合物，松散地分散于水中，使钙垢正常结晶被破坏。H)TMPS对硫酸钙、硫酸钡垢的阻垢效果好。锅炉专用缓蚀阻垢剂是由有机膦酸和聚羧酸等高聚物组成的复合品，具有很高的缓蚀和阻垢性能，其耐温性特别好，可有效地应用于低压锅炉的炉内水处理。缓蚀阻垢剂由有机膦酸、聚羧酸、碳钢缓蚀剂及铜缓蚀剂复配而成，对水中的碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙等均有很好的螯合分散作用并且对碳钢、铜具有良好的缓蚀效果。
[0009]EDTMPA具有很强的螯合金属离子的能力，与铜离子的络合常数是包括EDTA在内的所有螯合剂中最大的。Η)ΤΜΡΑ为高纯试剂且无毒，在电子行业可作为半导体芯片的清洗剂用于制造集成电路；在医药行业作放射性元素的携带剂，用于检查和治疗疾病；EDTMPA的螯合能力远超过EDTA和DTPA，几乎在所有使用EDTA作螯合剂的地方都可用EDTMPA替代。热网专用阻垢剂主要由高效分散剂、酚羟基、磺酸基团等组成，对水中的碳酸钙、硫酸钙等成垢因子具有晶格畸变作用，使垢不易牢固地吸附在器壁上，松散地分散在水中，显示出优良的阻垢作用。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种阻垢效果好、稳定性强、环保且缓蚀效果好的循环冷却水复配阻垢剂及其制备方法是非常必要的。
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【发明内容】
[0011]解决的技术问题:
本申请针对上述技术问题，提供一种循环冷却水复配阻垢剂及其制备方法，解决现有水处理阻垢剂成本高、抗温性差、阻垢稳定性差和缓蚀效果差等技术问题。
[0012]技术方案:
一种循环冷却水复配阻垢剂，所述循环冷却水复配阻垢剂的原料按重量份数配比如下:聚天冬氨酸10-30份；羟基乙叉二膦酸1-20份；聚环氧琥珀酸8-12份；氨基三亚甲基膦酸1-5份；去离子水100份；六偏磷酸钠2-8份；分散剂10-30份；多元醇磷酸酯6_14份；有机多元膦酸40-60份；丙烯酸-丙烯酸膦羟丙酯为20-40份；有机溶剂15-35份。
[0013]作为本发明的一种优选技术方案:所述循环冷却水复配阻垢剂的原料按重量份数配比如下:聚天冬氨酸15-25份；羟基乙叉二膦酸5-15份；聚环氧琥珀酸9-11份；氨基三亚甲基膦酸2-4份；去离子水100份；六偏磷酸钠3-7份；分散剂15-25份；多元醇磷酸酯8-12份；有机多元膦酸45-55份；丙烯酸-丙烯酸膦羟丙酯为25-35份；有机溶剂20-30份。
[0014]作为本发明的一种优选技术方案:所述循环冷却水复配阻垢剂的原料按重量份数配比如下:聚天冬氨酸20份；羟基乙叉二膦酸10份；聚环氧琥珀酸10份；氨基三亚甲基膦酸3份；去离子水100份；六偏磷酸钠5份；分散剂20份；多元醇磷酸酯10份；有机多元膦酸50份；丙烯酸-丙烯酸膦羟丙酯为30份；有机溶剂25份。
[0015]作为本发明的一种优选技术方案:所述分散剂采用高氮聚异丁烯丁二酰亚胺或低氮聚异丁烯丁二酰亚胺。
[0016]作为本发明的一种优选技术方案:所述有机溶剂采用甲苯或乙苯。
[0017]作为本发明的一种优选技术方案:所述循环冷却水复配阻垢剂的制备方法，包括如下步骤:
第一步:按照重量份数配比称取聚天冬氨酸、羟基乙叉二膦酸、聚环氧琥珀酸、氨基三亚甲基膦酸、去离子水、六偏磷酸钠、分散剂、多元醇磷酸酯、有机多元膦酸、丙烯酸-丙烯酸膦羟丙酯和有机溶剂；
第二步:在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入有机多元膦酸和去离子水，加热至30-50°C，搅拌20-40min，滴加聚天冬氨酸和羟基乙叉二膦酸，升温至60-80°C，反应l_3h ；
第三步:加入乙二胺、多元醇磷酸酯、聚环氧琥珀酸和丙烯酸-丙烯酸膦羟丙酯，升温至 85-105°C，反应 2-4h ；
第四步:升温至110-130°C，加入剩余原料，搅拌80-100min，即得循环冷却水复配阻垢剂。
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有益效果:
本发明所述一种循环冷却水复配阻垢剂及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:1、减少了水处理剂中磷的含量，减小了磷酸钙垢生成率，缓蚀速度0.001-0.01mm/a ;2、原料大部分为生物可降解物，属于环境友好产品；3、使用于含钙和含碱的循环水系统，提高循环水利用率，节约水资源，阻垢率达98-100% ;4、保质期长，60-70°C放置一个月，阻垢效果99-100%，成本低、对人体无影响，性能稳定，可以广泛生产并不断代替现有材料。
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【具体实施方式】
[0020]实施例1:
按照重量份数配比称取聚天冬氨酸10份；羟基乙叉二膦酸I份；聚环氧琥珀酸8份；氨基三亚甲基膦酸I份；去离子水100份；六偏磷酸钠2份；低氮聚异丁烯丁二酰亚胺10份；多元醇磷酸酯6份；有机多元膦酸40份；丙烯酸-丙烯酸膦羟丙酯为20份；甲苯15份。
[0021]在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的