一种春雷霉素离子交换树脂罐的封孔剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于生物发酵的金属防腐，具体涉及一种春雷霉素离子交换树脂罐的封孔剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、春雷霉素(kasugamycin)又叫春日霉素、加收米，是一种防治农作物病害的微生物源农用杀菌剂，其化学名为(5-氨基-2-甲基-6-(2，3，4，5，6-羟基环己基氧代)四氢吡喃-3-基)氨基-α-亚氨醋酸，分子式c14h25n3o9，分子量379.4。春雷霉素是由sterptomyceskasugaensis或sterptomyces microaureus在发酵过程中产生的，其发酵液分离与纯化见图1所示，其中经陶瓷膜过滤的发酵液通过离子交换树脂进行脱色和除去杂质，采用的树脂是阳离子树脂，树脂段常用nh4cl做解析液，不但产生大量的高氨氮废水，同时因为发酵液呈酸性，从而对树脂罐有严重的腐蚀，该腐蚀类型主要为析氢腐蚀同时也有吸氧腐蚀，而一般的发酵厂由于节约成本采用碳钢做树脂罐的罐体，由于碳钢的元素除了主要的fe和c及硅、锰、硫、磷等元素。一般用市场被涂料处理碳钢做离子交换树脂罐时，常因春雷霉素酸化液、解析液等酸碱液体影响其寿命，利用碳钢做春雷霉素发酵母液的离子交换树脂罐基体，其寿命平均1.5-2年时间。在不增加成本的基础上，以碳钢做树脂罐材质，以硅烷偶联剂作为金属表面预处理层，不但改善了基材表面的状态，增强了涂料与基材间的剥离强度，延长碳钢做春雷霉素发酵液的离子交换树脂罐基体，不但对腐蚀介质春雷霉素发酵交换液、解析液和再生液起着物理屏障作用，而且增强了涂料与基材间的剥离强度。另外，封孔剂种类很多，封孔效果能否满足标准，封孔剂必需满足一些要求如下：

2、(1)封孔剂有足够的渗透性，因为孔隙曲折微小，封孔剂渗透性差难以使孔隙得到完美的填充效果；(2)封孔剂能耐化学溶剂，封孔剂不能经受这些介质的腐蚀，则不能对基材起到保护作用；(3)封孔剂在高机械强度下不易脱落或碎裂；(4)封孔剂必须在工作温度下保持性能稳定,不发生挥发、熔化以及分解等变化；(5)封孔剂与涂层和基体之间在环境工作温度下不发生化学反应；(6)封孔剂不会削弱涂层或基体金属的性能；(6)进行封孔操作时保证安全无毒等。

3、美国联合碳化物公司早期就致力于硅烷偶联剂(sca)开发应用，它的一般化学结构式为：y-r-six3，其中x可为甲氧基、乙氧基、卤素、酰氧基等；y可为乙烯基、氨基、巯基、环氧基等；r是具有饱和键或不饱和键的碳链。关于硅烷偶联理论存在两种偶联理论，一种理论认为硅烷偶联剂的烷氧基能与无机界面的羟基或氧化物发生反应形成化学键，有机官能团能与聚合物反应形成化学键或氢键，这样两种不同材质可通过硅烷偶联剂进行无缝连接；一种理论认为硅烷偶联剂虽然不能与聚合物发生反应，但是在有机材料与无机材料间也有良好的偶联作用。究其原因是在不同材料界面的偶联过程是一个复杂的液固表面物理化学过程。自硅烷偶联剂被开发应用以来，已经在有机与聚合材料、金属防腐、不同材料粘接、金属焊接等诸多领域应用，但利用硅烷偶联剂防止利用碳钢为材质的春雷霉素离子交换罐防腐，至今还未出现相关的报道及已受理或授权的相关专利。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种春雷霉素离子交换树脂罐的封孔剂及其制备方法和应用，将所述的封孔剂用于离子交换树脂罐的涂料与基体碳钢材质的无缝偶联，并对碳钢为材质的离子交换树脂罐的腐蚀及使用寿命研究，结果表明，本发明硅偶联封孔剂能很好地减缓春雷霉素离子交换液和nh4cl解析液对碳钢为材质的离子交换树脂罐的腐蚀碳钢。

2、为了实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种适合春雷霉素离子交换树脂罐的封孔剂，所述的封孔剂为硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂为kh550、kh560和kh570一种或几种互配。

4、在本发明的优选的实施方式中，所述的硅烷偶联剂为kh550、kh560和kh570；优选的，所述的硅烷偶联剂中，kh550的质量为1.0-10.0％，kh560的质量为0.5-10.0％，kh570的质量为0.5-10.0％；更优选的，所述的硅烷偶联剂中kh550质量为1.5％，kh560为1％，kh570为1％。

5、在本发明的优选的实施方式中，离子交换树脂罐基体为碳钢材质，离子交换树脂罐的涂料主要是聚氨酯。

6、在本发明的优选的实施方式中，配置封孔剂溶液中的溶剂为乙醇和水，ph为2～4，搅拌温度30～40℃；优选ph3.5，搅拌温度35℃。

7、本发明还保护所述的封孔剂的制备方法，包括以下步骤：

8、(1)将一定含量的kh550、kh560和kh570与乙醇和水混合，其体积比为(kh550+kh560+kh570)：乙醇：水＝5～20:10～20:60～80；混合液的ph为2～4；

9、(2)将混合液进行搅拌，其中，搅拌温度为30～40℃，搅拌转速为100～200rmp，搅拌时间为15～60min。

10、在本发明的优选的实施方式中，步骤(1)中，kh550、kh560和kh570的质量比为3:2:2。

11、在本发明的优选的实施方式中，步骤(1)中，所述的混合液与乙醇和水混合的体积比为(kh550+kh560+kh570)：乙醇：水＝10:15:75；混合液的ph为3.5。

12、在本发明的优选的实施方式中，步骤(2)中，搅拌温度为35℃；搅拌转速为150rmp，搅拌时间为45min。

13、1l混合液中含由有1.5质量份kh550、1质量份kh560和1质量份kh570，所述的混合液与乙醇和水混合，其体积比为(kh550+kh560+kh570)：乙醇：水＝5～20:10～20:60～80，优选的，其体积比为10:15:75；搅拌温度为30～40℃，优选为35℃；搅拌转速为100～200rmp，优选为150rmp，搅拌时间为15～60min，优选为30min。

14、本发明还保护所述的封孔剂的应用，所述的封孔剂在碳钢为基体的浸泡时间为2～10min，优选为8min；成膜时间为20～60min，优选为40min；固化温度120～160℃，优选为145℃。

15、在本发明的优选的实施方式中，当采用k550作为封孔剂时，kh550在3.5％质量分数的nacl溶液中浸泡6min，固化温度为140℃，固化时间分别为45min时，硅烷膜层电阻最大，对基体的保护效果最好；更优选的，所述的封孔剂中，kh550、无水乙醇和水的体积比为3:22:75。

16、在本发明的优选的实施方式中，当采用k560作为封孔剂时，kh560在3.5％质量分数的nacl溶液中浸泡3min，固化温度120℃，固化时间为45min时，形成的kh560硅烷膜效果最好；更优选的，所述的封孔剂中，kh560、无水乙醇和水的体积比为3:22:75。

17、在本发明的优选的实施方式中，当采用k570作为封孔剂时，kh570在3.5％质量分数的nacl溶液中固化温度为120℃时，硅烷膜层电阻最大，所对应的容抗弧半径最大，耐蚀性能最好，对基体的保护效果最好；更优选的，所述的封孔剂中，kh570、无水乙醇和水的体积比为10:15:75。

18、在本发明的优选的实施方式中，当采用kh550+kh560+kh570的组合作为封孔剂时，所述的封孔剂在3.5％质量分数的nacl溶液中浸泡8min，固化温度130℃，固化时间45min时，对基体的保护效果最好，且优于单一硅烷偶联剂组分作为封孔剂的情况；更优选的，所述的封孔剂中，三种硅烷偶联剂的质量比为，kh550：kh560：kh570＝3:2:2。

19、在本发明的优选的实施方式中，离子交换树脂罐的交换母液为陶瓷膜过滤的春雷霉素酸化液，离子交换过程分为吸附、解析与再生，其中吸附过程参数：春雷霉素酸化液ph2.5～3.5，吸附温度28～35℃，罐压为0.03～0.05mpa，滤液流量2.0m3/h；解析过程参数：nh4cl质量百分比3.5％，解析流量1.2～1.5m3/h；再生过程参数：盐酸浓度2.0mol/l，氢氧化钠浓度2.0mol/l，再生流量2.0～3.0m3/h，再生时间4h。

20、采用本发明上述吸附、解析与再生过程中的最佳参数有益于封孔剂的封孔效果，同时提高离子交换树脂罐的使用寿命。

21、与现有技术相比，本发明的封孔剂有如下的有益效果：

22、(1)本发明通过硅烷偶联剂的复配，制备得到适合春雷霉素离子交换树脂罐的封孔剂。所述的封孔剂能与基体碳钢和涂料很好地进行无缝连接，进一步保护基体碳钢接触酸碱解析和洗脱液。

23、(2)本发明中，利用硅偶联剂做碳钢基体与涂料的偶联剂能延缓碳钢的使用寿命、耐酸耐碱和减缓碳钢的析氢和吸氧腐蚀。本发明中，利用硅偶联剂做碳钢基体与涂料的偶联剂能延缓碳钢树脂罐的使用寿命至4-4.5年，碳钢析氢速度为对照组的0.33。

24、(3)本发明有效的减少了企业因使用碳钢为材质的离子交换树脂罐更换频繁的成本。