专利名称：生活饮用水处理剂、其制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水处理剂，尤其涉及一种生活饮用水处理剂及其制备方法，属 于水处理工程领域。
背景技术：
二十世纪中叶人们就发现了聚磷酸盐具有螯合水中钙镁盐的特性，使水中的 碳酸钙，碳酸镁能借助聚磷酸盐离子的作用悬浮在水中而不沉淀析出，从而避免了 水垢的形成，这是聚磷酸盐具有阻垢性能的机理。另一方面聚磷酸盐水解出正磷酸盐能与钙铁离子形成磷酸钙铁盐(Ca2Fe(P04)2)，它能附着在金属管道表面，防止 水中溶解氧的腐蚀。因此聚磷酸盐不仅能阻垢，还能起到防腐的作用，是一种多功 能，无公害的水处理剂。聚磷酸盐的上述优异性能在上世纪中叶即得到推广应用，八十年代末美国， 欧洲以食品级原料为出发点，制备出工业上可用，并得到了推广应用的产品。我国 于九十年代中引进了这一产品，定名为"归丽精"，98年获得卫生部批准，允许使 用于生活饮用水系统，解决了不少镀锌管内由于结垢，腐蚀而引起的红水及穿管现 象。聚磷酸盐在生活饮用水中的应用，国内已有一定规模，进入二十一世纪以来， 卫生部卫生监督中心，中国疾病预防控制中心，北京市疾病预防控制中心，长期进 行了大量关于聚磷酸盐用于生活饮用水的卫生，生理影响的调研工作，得出了聚磷 酸盐在正常剂量下，在对系统防腐，阻垢时，不会对人体健康构成危害的结论(程 婉秋等生活饮用水中聚磷酸盐的现况。中国卫生监督杂志，2003， 06)关于聚磷酸盐的生产技术，散见于一些文献杂志上，但适用于工业生产的技 术未见报道。聚磷酸盐一般以酸性和碱性氧化物为原料，经高温熔化反应而得。上 世纪九十年代英国专利1005691， 1298605发表了制造方法，是将磷酸钠盐与氧化 钠，钙，锌等于1200 。C下融化反应而得。如此制得的固体水处理剂，呈玻璃体， 在水中具有缓慢溶解性能，并能抑制对金属腐蚀的作用，但其阻垢效果不佳，为此 未能在工业上推广。为了改进，郑苹芳等人(CN89100899)于1989年8月公开了一种生产聚磷酸盐的技术，其特点是改变了主要原料，将磷酸钠改为磷酸，这样一 来碱性氧化物的用量增加，如氧化钙，碳酸钠，氧化锌等，系统内还要设置生成磷 酸盐的反应工序，排出废液，可能构成环保问题。此外，这一生产技术采用无定形 晶块为产品外形，水处理时很不方便。可能因为这些原因，聚磷酸盐的生产技术在 工业上未得到推广应用。发明内容本发明首先所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新的生活 饮用水的处理剂。本发明首先所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的 一种生活饮用水处理剂，由以下重量份的原料制成三聚磷酸钠或六偏磷酸钠60-80份和磷酸氢钙20-40份；优选的，各原料的重量份是三聚磷酸钠或六偏磷酸钠 72.2份磷酸氢钙 27.8份；本发明中所用到的原料都可从市场购买得到，其规格均为食品级。 本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述生活饮用水处理剂的方法。本发明所要解决的另一个技术问题是通过以下技术方案来实现的 一种制备上述生活饮用水处理剂的方法，包括(1) 按下述重量称取各原料三聚磷酸钠或六偏磷酸钠60-80份和磷酸氢钙 20-40份；(2) 将上述原料充分混合后进行熔融反应，再经浇模，成型，退火，冷却即得。上述制备方法中，步骤(2)中为了使原料充分混合，优选将原料在V形混合 器内进行混合，所述的V形混合器可以通过商业途径购买得到，例如，天津中药机 械厂，VHT型。所述的熔融反应优选在一个由耐高温石英为内衬的反应炉内进行熔融反应； 熔融反应时，融化温度范围优选为800-1000 V，反应温度优选为1000-1200 GC,总 加热时间优选为1.0-3.0小时。其中，在进行浇模时，所述的模具由耐热的铬钢制成，每套模具由两个半片 组成，每半片内侧加工五个凹形半球，并有1-1.5毫米流道沟通，半球直径为18-20毫米。本发明生活饮用水处理剂所用到的原料不必经过中和反应，可以直接熔融而 得到产品，生产过程大为简化，由于不使用金属氧化物，因而不需要在制备过程中 加入类似磷酸这样的液态原料，从而进一步简化了设备与生产过程。此外，产品在水中的溶解度十分重要，本发明以高温融化与钠钙比值相结合 的方法达到控制产品的缓溶性能。在反应温度和时间不变的情况下，本发明采用改变原料组成方法以达到控制产品中氧化钙(CaO)的含量在10-14y。(wt)。本发明产品的检测方法即其缓溶性指标的表示方法为每克生活饮用水处理 剂，每天溶解于水中的毫克数，具体做法是将一颗本发明产品球浸入一升水中，用 失重法求其溶解度指标， 一般要求2-8 mg/g/d为合格产品。本发明产品技术指标为外观无色透明或微带蓝色小球，直径18-20毫米。溶解度2-8毫克/克/曰化学组成P2 O 5 > 62% (Wt)CaO 10-14% (wt)Si02 <2.5 % (wt)As < 0.3 mg/LPb <10 mg/LNa, K， Mg平衡到100% (wt) 试验证实，本发明水处理剂具有优秀的阻垢，防腐性能，可应用于生活饮用 水的阻垢，防腐处理。本发明生活饮用水处理剂的使用方法将本发明水处理剂盛入一具有入口及 出口的金属或塑料容器内，将需要处理的生活饮用水通过水处理剂，并停留一定时 间后，水中的聚磷酸盐即可达到阻垢防腐的需要。合适的停留时间受多种因素而变 动，经实践认为停留时间20-40秒，水中聚磷酸盐的浓度可达到2-5mg(毫克)/L(升),即可实现保护系统的作用。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。应当指出，这些实施例仅仅是本发明 的例证，不应理解为对本发明的限制。实施例1按下述重量称取原料六偏磷酸钠19.5kg，磷酸氢钙7.18 kg;在V形混合器内(V形混合器可以从商业途径购得，本发明用的是药业生产 设备，VHT型，系天津中药机械厂出品)，将上述原料混合30分钟，然后转入由耐 高温石英为内衬的反应炉(以耐高温石英为内衬的反应炉为非定型设备，其反应器 的核心部件为一由烧结石英铸成的方舟，大小为960x460x260毫米，内腔为 950x450x250毫米，容积约100立升。反应器四周以高硅砖保温，中间用硅碳棒为 加热元件，整个反应炉的大小为1450x1100x800毫米)进行熔融反应，控制熔化温 度900-950 V，反应温度1100-1200 QC，总加热时间1-2小时；反应完成后浇注入模， 模具由耐热的铬钢制成，每套模具由两个半片组成，每半片内侧加工五个凹形半球， 并有1-1.5毫米流道沟通，半球直径18-20毫米，当模具冷却到50(^C后即可脱模， 退火后即得成品；所得产品的各项性能如下 外观无色透明或微带蓝色小球，直径18-20溶解度5-6.2毫克/克/日；泉化学组成P205CaOSi02AsPbNa, K, Mg64.5% (wt) 12.5% (wt) <2.5 % (wt) < 0.3 mg/L <10mg/L 平衡到100%(wt)。 实施例2按下述重量称取原料三聚磷酸钠60kg，磷酸氢钙40 kg;分2次将上述原料 在VHTV形混合器(天津中药机械厂)内混合30分钟，转入由耐高温石英为内衬 的反应炉(反应炉的结构及其材质同实施例1)，控制熔化温度900-950QC，反应温 度1100-1200 V，总加热时间1-2小时。反应后浇注入模(模具与实施例1相同)， 当模具冷却到50(^C后即可脱模，退火后即得成品。所得产品的各项性能如下 外观无色透明或微带蓝色小球，直径18-20毫米； 溶解度3.5-5.5毫克/克/曰；化学组成 P2 O 566.7 % (wt) CaO 13.6 %(wt)Si02 1.2%(wt)As < 0.3 mg/LPb <10mg/LNa, K, Mg 平衡到100% (wt)。实施例3按下述重量称取原料六偏磷酸钠72.2kg，磷酸氢钙27.8kg;分两次将上述 原料在V形混合器(同实施例1)内混合30分钟，转入由耐高温石英为内衬的反 应炉(炉结构及其材质同实施例1)控制熔化温度900-950QC，反应温度1100-1200 GC,总加热时间1-2小时。反应后浇注入模(模具与实施例1相同)，当模具冷却到 500化后即可脱模，退火后即得成品。所得产品的各项性能如下 外观无色透明或微带蓝色小球，直径18-20沐;溶解度 化学组成:1.5-2.8毫克/克/日；P205 62.8 %(wt)CaO 13-14% (wt)Si02 <2.5 % (wt)As < 0.3mg/LPb <10mg/LNa， K, Mg 平衡到100% (wt)。 由于钙用量偏高，产品中CaO偏高，因而溶解度偏低(实施例4按下述重量称取原料三聚磷酸钠80kg，磷酸氢钙40kg;分两次 在V形混合器(同实施例1)内混合30分钟，(由于V形混合器只能加入其有效容积的50%物料)，转入由耐高温石英为内衬的反应炉(炉结构及其材质同实施例1)控制熔化温度820-950QC，反应温度1000-1100 °<:，总加热时间1-2小时。反应后浇 注入模(模具与实施例1相同)当炉温冷却到500V后即可脱模，退火后即得成品。 所得产品的各项性能如下外观无色透明或微带蓝色小球，直径18-20毫米； 溶解度1.5-2.5毫克/克/日； 化学组成P205 63.5% (wt)CaO 14.5% (wt)Si02 1.0%(wt) As < 0.3 mg/LPb <10mg/L Na, K， Mg 平衡到100% (wt)。 由于钙用量偏高，产品中CaO偏高，因而溶解度偏低。实施例5按下述重量称取原料六偏磷酸钠80kg，磷酸氢钙20kg;分两次在V形混合器(同实施例l)内，混合30分钟，转入由耐高温石英为内衬的反应 炉(炉结构及其材质同实施例1)，控制熔化温度900-950GC，反应温度1100-1200 QC， 总加热时间1-2小时。反应后浇注入模(模具与实施例1相同)，当炉温冷却到500QC 后即可脱模，退火后即得成品。 所得产品的各项性能如下外观无色透明或微带蓝色小球，直径18-20毫米； 溶解度6-10毫克/克/日；化学组成 P2 0 5 66.5% (wt)CaO 9.2-10 % (wt)Si02 2.5 % (wt)As < 0.3 mg/LPb <10mg/LNa， K, Mg 平衡到100% (wt)。 由于钙用量偏低，产品中CaO偏低，因而溶解度偏高，使用时产品消耗:可能增加。实施例6按下述重量称取原料三聚磷酸钠60kg，磷酸氢钙40.0 kg;将上述原料分两次在V形混合器(同实施例1)内混合30分钟，转入由耐高温石英为内衬的反应 炉(炉结构及其材质同实施例1)，控制熔化温度900-980QC，反应温度1100-1200 QC, 总加热时间1-2小时。反应后浇注入模(模具与实施例1相同)，当炉温冷却到500QC 后即可脱模，退火后即得成品。所得产品的各项性能如下 外观无色透明或微带蓝色小球，直径18-20 溶解度2-6.5毫克/克/日；沐;化学组成:P20;CaOSi02AsPb65.4% (wt) 10-14% (wt) 1.0-2.5 %(wt) < 0.3 mg/L <10mg/L Na， K， Mg 平衡到100% (wt)。 以上6组试验中，由于反应炉的操作是间断进行的，六偏磷酸钠和磷酸氢钙的 用量比也在变动，故产品的溶解度性能不完全一致，但在实际生产时，产品经过均 匀化处理后，最后产品均可达到本发明中设定的技术指标即 外观无色透明或微带蓝色小球，直径18-20毫米。 溶解度2-8毫克/克/日化学组成P205 CaO Si02 As PbNa， K， Mg〉62% (wt)10-14% (wt)<2.5 % (wt) < 0.3 mg/1 <10mg/l 平衡到100% (wt)试验例1本发明水处理剂的阻垢、防腐性能测试1、 试验材料本发明实施例l、 2、 3、 4、 5和6所制备的水处理剂。2、 试验方法在实验室内用标准方法(方法的细则见"冷却水分析和试验方法"，中国石化总公司，1990,01,08出版)测定其阻垢，防腐性能。 3、试验结果3.1阻垢性能采用静态阻垢评定试验法("冷却水分析和试验方法"，中国石化总公司，1990,01,08出版，p.371)。当水中水处理剂为2ppm时，阻垢性能大于 87% (GB59950-95要求>85%)。3.2防腐性能采用旋转挂片失重方法("冷却水分析和试验方法"，中国石化总公司，1990,01,08出版，p.383)，当水中水处理剂为2ppm时，水对碳钢的腐蚀 率0.078-0.023mm/a (mm/a表示金属表面每年被腐蚀掉多少毫米数)，对铜和铜合 金为0.0013-0.0023mm/a，对不锈钢均小于0.005 mm/a,按照国家对工业循环冷却水 防腐剂的要求(GB50050-95)，加入防腐剂后水对碳钢的腐蚀率应0.125mm/a,铜 和铜合金及不锈钢均应小于0.005 mm/a。试验结果表明，本发明水处理剂对于生活应用水具有良好的阻垢、防腐性能。
权利要求
1. 一种生活饮用水处理剂，由以下重量份的原料制成三聚磷酸钠或六偏磷酸钠60-80份和磷酸氢钙20-40份。
2、 按照权利要求1的生活饮用水处理剂，其特征在于，各原料的重量份是三聚磷 酸钠或六偏磷酸钠72.2份，磷酸氢钙27.8份。
3、 一种制备权利要求1生活饮用水处理剂的方法，包括(1) 按下述重量称取各原料三聚磷酸钠或六偏磷酸钠60-80份和磷酸氢钙20-40份；(2) 将上述原料充分混合后进行熔融反应，再经浇模成型，退火，冷却即得。
4、 按照权利要求3的方法，其特征在于步骤(2)中将原料在V形混合器内进 行混合。
5、 按照权利要求3的方法，其特征在于步骤(2)中所述的熔融反应是在一个由 耐高温石英为内衬的反应炉内进行。
6、 按照权利要求3的方法，其特征在于步骤(2)中进行熔融反应时，融化温度 为800-1000 QC，反应温度为1000-1200 QC，总加热时间为1.0-3.0小时。
7、 按照权利要求3的方法，其特征在于步骤(2)中进行浇模成型时，所述的模 具由耐热的铬钢制成，每套模具由两个半片组成，每半片内侧加工五个凹形半球，并有 1-1.5毫米流道沟通，半球直径为18-20毫米。
8、 权利要求1或2的生活饮用水处理剂在水处理中的应用，包括将所述水处理 剂盛入具有入口及出口的金属或塑料容器内，将需要处理水通过该水处理剂并停留 20-40秒，使水中的聚磷酸盐的浓度达到2-5 mg/L。
全文摘要
本发明公开了一种生活饮用水处理剂及其制备方法。本发明水处理剂由以下重量份的原料制成三聚磷酸钠或六偏磷酸钠60-80份和磷酸氢钙20-40份。试验证实，本发明水处理剂具有优秀的阻垢，防腐性能，可应用于生活饮用水的阻垢、防腐处理。
文档编号C02F5/04GK101279797SQ20071006505
公开日2008年10月8日 申请日期2007年4月2日 优先权日2007年4月2日
发明者吴金城, 刚 袁 申请人:北京洁利尼水处理工程有限公司