专利名称：锅炉用纳米改性高岭土类阻垢剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种锅炉用纳米改性高岭土类阻垢剂及制备方法，属于水处理阻垢技术。
背景技术：
锅炉是企业、事业单位以及家庭、服务单位的生产、生活上不可缺少的热力设备。为了保证锅炉的长周期、安全经济运行，锅炉用水的质量和水处理方式尤为重要，锅炉经过一段时间运行后，与水接触的受热面上就会出现一层水垢。水垢的存在危害甚大，由于垢的导热能力差，常常会使金属处于过热状态，使其机械强度大幅度下降，有可能发生变形、鼓包、甚至发生炉管爆裂事故。垢的生成与增多，也会使炉管内的流通截面积减小，水流阻力增大，流速降低，影响锅炉的正常压力和正常供汽供热；结垢后，还有可能诱发沉积物(垢)下的金属腐蚀，缩短锅炉的使用寿命。
为了阻止水垢的生成，近年来在低压锅炉给水处理中已出现了直接添加阻垢缓蚀剂等多种水处理剂的办法来代替传统的炉外水处理工艺，因其能有效地提高锅炉补给水质量，保证运行安全、经济、节水、节能和节省人力而被广泛采用。目前，锅炉水处理采用的阻垢剂主要有两类一类是有机磷酸缓蚀阻垢剂，包括甲叉磷酸型化合物(常见的有氨基三甲叉磷酸(ATMP)，二乙基三胺五甲叉磷酸(DETPMP)等)，同碳磷酸型化合物(羟基乙叉二磷酸(HEDP)、羟基丙叉二磷酸(HPDP)等)，磷酸型化合物((PPCA)与PBTCA等)，含磺酸基的有机磷酸盐(磺氨基二甲叉磷酸(SAPDP)等)。另一类是高聚物阻垢分散剂，包括丙烯酸类(AA)，马来酸类，马来酸/丙烯酸类，硫酸类和含磷类聚合物阻垢剂等。也有采用无机物如石墨、滑石粉、活性白土等硅酸盐类阻垢剂，以其颗粒物吸附水中的钙、镁离子达到阻垢目的。其用量大(如石墨法)，阻垢效果不如目前的有机磷酸缓蚀阻垢剂和高聚物阻垢分散剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锅炉用纳米改性高岭土类阻垢剂及制备方法。该阻垢剂耐高温、腐蚀率低，阻垢率高，制备简单。
本发明是通过下述技术方案加以实现的
阻垢剂的组份及含量为粒径为20-100nm的纳米改性高岭土的重量百分比含量为5-40％，添加剂为苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚磷酸钠中的一种或2-3种，其重量百分比含量为5-40％。其余为NaOH、氨水、碳酸氢钠、碳酸钠中的一种或2-3种的水溶液。阻垢剂的pH值≥9上述纳米改性高岭土类的粒径优选30-40nm或80-100nm。
上述阻垢剂的制备方法，主要过程包括纳米改性高岭土类的制备及其与添加剂和碱的配制。其特征在于取一定量的煤系高岭土精矿粉，用碱进行改性处理，其中碱的加入量以煤系高岭土中的(SiO2)为对比基准，按m(Na2O)/m(SiO2)＝2-5，和m(H2O)/m(Na2O)＝35-45配比混合加入NaOH；同时加入重量百分比为0.01-1％的氧化镧、氧化铈、氧化锆、氧化锶、乙醇中的一种或2-3种，搅拌升温至80-100℃，恒温3-8h，过滤，用去离子水充分洗涤，90-120℃烘干即得。再于400-600℃温度下焙烧制成纳米改性高岭土。按此方法制得的纳米改性高岭土按重量比加入添加剂和碱性溶液得到纳米改性高岭土类阻垢剂。
本发明的优点在于原料来源广泛，生产成本低，阻垢效率高，腐蚀率低，耐高温，使用方便。对碳酸钙的阻垢率大于9 5％，使用方便，特别适用于热水锅炉炉水处理，可大大延长锅炉使用寿命。
具体实施例方式
实施例一一种锅炉用阻垢剂，包括下述重量百分含量的原料及制备过程①取一定量的煤系高岭土精矿粉，用碱进行改性处理，其中碱的加入量以煤系高岭土中的(SiO2)为对比基准，按m(Na2O)/m(SiO2)＝3，m(H2O)/m(Na2O)＝35配比混合，同时加入重量百分比为0.05％的氧化镧，搅拌升温，升温到80℃，停止搅拌，继续升温到100℃时，恒温3h，过滤，用去离子水充分洗涤，110℃烘干即得。再于400℃温度下焙烧制成粒径为20-100nm纳米改性高岭土。②将上述方法制得的纳米改性高岭土经筛选获得30-40nm范围内的纳米改性高岭土粉末，与苯磺酸钠和碱进行均匀混合，其重量百分含量分别为纳米级改性高岭土10％；苯磺酸钠24％，氢氧化钠67％。③将上述方法制成的混合物溶于水中，保持锅炉水的pH值≥9，此时，该阻垢剂的阻垢率≥90％。
实施例二一种锅炉用阻垢剂，包括下述重量百分含量的原料及制备过程①取一定量的煤系高岭土精矿粉，用碱进行改性处理，其中碱的加入量以煤系高岭土中的(SiO2)为对比基准，按m(Na2O)/m(SiO2)＝4，m(H2O)/m(Na2O)＝37配比混合，同时加入重量百分比为0.1％的氧化铈，搅拌升温，升温到60℃，停止搅拌，继续升温到90℃时，恒温2h，过滤，用去离子水充分洗涤，110℃烘干即得。再于500℃温度下焙烧制成纳米改性高岭土。②将上述方法制得的改性高岭土经筛选获得30-40nm范围内粉末，与聚磷酸钠和碱进行均匀混合，其重量百分含量分别为纳米级改性高岭土5％；聚磷酸钠30％，氢氧化钠65％。③将上述方法制成的混合物溶于水中，保持锅炉水的pH值≥9，此时，该阻垢剂的阻垢率≥90％。
实施例三一种锅炉用阻垢剂，包括下述重量百分含量的原料及制备过程①取一定量的煤系高岭土精矿粉，用碱进行改性处理，其中碱的加入量以煤系高岭土中的(SiO2)为对比基准，按m(Na2O)/m(SiO2)＝2，m(H2O)/m(Na2O)＝45配比混合，同时加入重量百分比为0.4％的氧化铈，搅拌升温，升温到50℃，停止搅拌，继续升温到70℃时，恒温4h，过滤，用去离子水充分洗涤，110℃烘干即得。再于400℃温度下焙烧制成纳米改性高岭土。②将上述方法制得的改性高岭土经筛选获得30-40nm范围内的粉末，与聚乙烯吡咯烷酮、聚磷酸钠和碱进行均匀混合，其重量百分含量分别为纳米级改性高岭土5％；聚磷酸钠20％，聚乙烯吡咯烷酮5％，氢氧化钠70％。③将上述方法制成的混合物溶于水中，保持锅炉水的pH值≥9，此时，该阻垢剂的阻垢率≥90％。
实施例四一种锅炉用阻垢剂，包括下述重量百分含量的原料及制备过程①取一定量的煤系高岭土精矿粉，用碱进行改性处理，其中碱的加入量以煤系高岭土中的(SiO2)为对比基准，按m(Na2O)/m(SiO2)＝3，m(H2O)/m(Na2O)＝40配比混合，同时加入重量百分比为0.1％重量百分含量的氧化镧和0.6％重量百分含量的氧化锶，搅拌升温，升温到60℃，停止搅拌，继续升温到80℃时，恒温2h，过滤，用去离子水充分洗涤，110℃烘干即得。再于400℃温度下焙烧制成纳米改性高岭土。②将上述方法制得的改性高岭土经筛选获得80-100nm范围内的粉末，与聚磷酸钠和碱进行均匀混合，其重量百分含量分别为纳米级改性高岭土10％；聚磷酸钠20％，氢氧化钠70％。③将上述方法制成的混合物溶于水中，保持锅炉水的pH值≥9，此时，该阻垢剂的阻垢率≥90％。
权利要求
1.一种锅炉用纳米改性高岭土阻垢剂，其特征在于它的组份与含量为粒径为20-100nm的纳米改性高岭土的重量百分比含量为5-40％，添加剂为苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚磷酸钠中的一种或2-3种，其重量百分比含量为5-40％；其余为NaOH、氨水、碳酸氢钠、碳酸钠中的一种或2-3种的水溶液，阻垢剂的pH值≥9。
2.按权利要求1所述的锅炉用纳米改性高岭土阻垢剂，其特征在于改性高岭土的粒径优选30-40nm或80-100nm。
3.按权利要求1所述的纳米改性高岭土阻垢剂的制备方法，其特征在于取一定量的煤系高岭土精矿粉，用碱进行改性处理，其中碱的加入量以煤系高岭土中的(SiO2)为对比基准，按m(Na2O)/m(SiO2)＝2-5，m(H2O)/m(Na2O)＝35-45配比混合，同时加入重量百分比为0.01-1％的氧化镧、氧化铈、氧化锆、氧化锶、乙醇中的一种或2-3种，搅拌升温80-100℃，恒温3-8h，过滤，用去离子水充分洗涤，90-120℃烘干，再于400-600℃温度下焙烧制成纳米改性高岭土，按此方法制得的纳米改性高岭土按重量比加入添加剂和碱性溶液得到纳米改性高岭土类阻垢剂。
全文摘要
本发明公开了一种锅炉用纳米改性高岭土类阻垢剂及制备方法，属于水处理阻垢技术。所述的阻垢剂成分为纳米级改性高岭土、添加剂和碱，其pH值不低于9。该阻垢剂的制备方法主要包括纳米改性高岭土的制备，其制备工艺采用天然煤系高岭土精矿粉加入碱液及稀土氧化物，经反应和烧结而成。本发明的阻垢剂原料来源广泛，生产成本低，阻垢效率高，腐蚀率低，耐高温，使用方便。对碳酸钙的阻垢率大于95％，使用方便，特别适用于热水锅炉炉水处理，可大大延长锅炉使用寿命。
文档编号C02F5/08GK1544357SQ20031010703
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月17日 优先权日2003年11月17日
发明者马智, 齐晓周, 秦永宁, 梁珍成, 马 智 申请人:天津大学